當鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼屋蓋以平面桁架作為主要承重構(gòu)件時,各個平面桁架(屋架)要用各種支撐及縱向桿件(系桿)連成一個空間幾何不變的整體結(jié)構(gòu),才能承受荷載。這些支撐及系桿統(tǒng)稱為屋蓋支撐。
它由上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、垂直支撐及系桿組成
9.4.3)。下面分別介紹各類支撐及系桿的位置、組成、形式及計算和構(gòu)造。
1.上弦橫向水平支撐
上弦橫向水平支撐一般布置在屋蓋兩端(或每個溫度區(qū)段的兩端)的兩榀相鄰屋架的上弦桿之間,位于屋架上弦平面沿屋架全跨布置,形成一平行弦桁架,其節(jié)間長度為屋架節(jié)間距的2~4倍。
它的弦桿即屋架的上弦桿,腹桿由交叉的斜桿及豎桿組成。交叉的斜桿一般用單角鋼或圓鋼制成(按拉桿計算),豎桿常用雙角鋼的T形截面。當屋架有檁條時,豎桿由檁條兼任。
2.下弦橫向水平支撐
下弦橫向水平支撐布置在與上弦橫向水平支撐同一開間,它也形成一個平行弦桁架,位于屋架下弦平面。其弦桿即屋架的下弦,腹桿也是由交叉的斜桿及豎桿組成,其形式和構(gòu)造與上弦橫向水平支撐相同。橫向水平支撐的間距不宜大于60 m,當溫度區(qū)段長度較長時,應在中部增設上下弦橫向水平支撐。
3.下弦縱向水平支攆
它位于屋架下弦兩端節(jié)間處,位于屋架下弦平面,沿房屋全長布置,也組成一個具有交叉斜桿及豎桿的平行弦桁架,它的端豎桿就是屋架端節(jié)間的下弦。下弦縱向水平支撐與下弦橫向水平支撐共同構(gòu)成一個封閉的支撐框架,以保證屋蓋結(jié)構(gòu)有足夠的水平剛度。
一般情況下,屋架可以不設置下弦縱向水平支撐,僅在房屋有較大起重量的橋式吊車、壁行吊車或鍛錘等較大振動設備,以及房屋高度或跨度較大或空間剛度要求較大時,才設置下弦縱向水平支撐。此外,在房屋設有托架處,為保證托架的側(cè)向穩(wěn)定,在托架范圍及兩端各延伸一個柱間應設置下弦縱向水平支撐。
4.垂直支撐
垂直支撐位于上、下弦橫向水平支撐同一開間內(nèi),形成一個跨長為屋架間距的平行弦桁架。它的上、下弦桿分別為上、下弦橫向水平支撐的豎桿,它的端豎桿就是屋架的豎桿(或斜腹桿)。垂直支撐中央腹桿的形式由支撐桁架的高跨比決定,一般常采用W形或雙節(jié)間交叉斜桿等形式。腹桿截面可采用單角鋼或雙角鋼T形截面。
跨度小于30 m的梯形屋架通常在屋架兩端和跨度中央各設置一道垂直支撐。當跨度大于30 m時,則在兩端和跨度1/3處分別共設四道。一般情況下,跨度小于18 m的三角形屋架只需在跨度中央設一道垂直支撐,大于18 m時則在1/3跨度處共設兩道。
5.系桿
在沿廠房縱向每間隔4~6個屋架應設置垂直支撐,以保證屋架安裝時的穩(wěn)定性。系桿在未設橫向支撐的開間,相鄰平面屋架由系桿連接。系桿通常在屋架兩端,有垂直支撐位置的上、下弦節(jié)點以及屋脊和天窗側(cè)柱位置,沿房屋縱向通長布置。系桿對屋架上、下弦桿提供側(cè)向支承,因此必要時,還應根據(jù)控制這些弦桿長細比的要求按一定距離增設中間系桿。對于有檁屋蓋,檁條可兼作系桿。
系桿申只能承受拉力的稱為柔性系桿,設計時可按容許長細比[A] =400(有重級工作制吊車的廠房為350)控制,常采用單角鋼或張緊的圓鋼拉條(此時不控制長細比);能承受壓力的稱剛性系桿,設計時可按[A] =200控制,常用雙角鋼T形或十字形截面。一般在屋架下弦端部及上弦屋脊處需設置剛性系桿,其他可設柔性系桿。
當房屋兩端為山墻時,上、下弦橫向水平支撐及垂直支撐可設在兩端第二開間,這時第一開間的所有系桿均設為剛性系桿。當房屋長度大于60 m時,應在中間增設一道(或幾道)上、下弦橫向水平支撐及垂直支撐。
鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支撐因受力較小一般不進行內(nèi)力計算。其截面尺寸由桿件容許長細比和構(gòu)造要求確定。交叉斜桿一般按拉桿控制,容許長細比與柔性系桿相同。非交叉斜桿、弦桿等按壓桿[A]=200控制。對于跨度較大且承受墻面?zhèn)鱽砗艽蟮娘L荷載的橫向水平支撐,應按桁架體系計算內(nèi)力選擇截面,同時亦應控制長細比。
具有交叉斜腹桿的支撐桁架可按圖9.4.4所示計算簡圖計算。在節(jié)點荷載F的作用下,圖中每節(jié)間僅考慮受拉斜腹桿工作,另一根(虛線所示)斜腹桿則假定它因屈曲退出工作(偏安全),這樣桁架成為靜定體系使計算簡化。當荷載反向時,兩組斜桿受力情況怡好相反。
圖9.4.4支撐桁架桿件的內(nèi)力計算簡圖屋蓋支撐的構(gòu)造應力求簡單、安裝方便。其連接節(jié)點構(gòu)造如圖9.4.5所示。