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冷弯薄壁型钢屋架是冷弯薄壁型钢(C型钢、U型钢)通过螺钉或螺栓连接形成的屋架,是一种平面桁架受力体系,其具有自重轻、跨度大的优点,采用轻质屋面瓦时,其跨度可达到13米。通过不同几何尺寸的屋架组合,可形成风格各异的屋面,可作为新建冷弯薄壁型钢建筑的屋盖,也可应用于既有多层住宅的“平改坡”工程。 冷弯薄壁型钢屋架构造形式一:弦杆及腹杆均为C型钢,上下弦杆背靠背,螺栓连接,屋架间距600mm。
特点:上弦杆C型钢强轴受弯,具备较好的抗变形能力,上弦杆与下弦杆、弦杆与腹杆之间均需要通过节点板连接,节点板数量多,种类多。下弦杆延伸至墙体,节点板为平板。 冷弯薄壁型钢屋架构造形式二:腹杆为C型钢,弦杆为U型钢,腹杆插入弦杆,螺栓连接,屋架间距600mm。
特点:弦杆与腹杆截面形式不同,上弦杆与下弦杆通过节点板连接,弦杆与腹杆之间连接不需要节点板,节点板数量较少。上下弦U型钢截面形式比较特殊,需要专用设备。 冷弯薄壁型钢屋架构造形式三:腹杆、弦杆均为C型钢,上弦杆与下弦杆在同一平面,弦杆与腹杆背靠包,螺栓连接,屋架间距600mm。
特点:上弦杆与下弦杆通过节点板连接,弦杆与腹杆之间连接不需要节点板,节点板数量较少。下弦杆未伸至墙体,端部节点板为L型。 冷弯薄壁型钢屋架构造形式四:腹杆弦杆均为C型钢,腹杆与弦杆在同一平面,螺钉连接,屋架间距1200mm。
特点:上弦杆与下弦杆、腹杆插入弦杆,通过螺钉连接,无需节点板。下弦杆伸至墙体。屋架间距较大,需搭配屋面框架,屋面框架由垂直于屋架且间距为600mm的C型钢檩条及间距1200mm的C型钢侧向支撑,侧向支撑与屋架上下对齐,与屋架上弦共同承受弯矩。
相比于用阳脊梁及椽子形成四坡屋面,屋面框架的使用便于构造复杂形式的屋面,屋面框架可在工厂组装,并可集成结构板材、保温层等,更利于装配化。
▲通过屋面框架构成四坡屋面
屋架结构设计要点:
1、设计时应考虑到工地道路运输条件,超长的构件要截断,当下弦不能在墙体上截断时,要按等强连接进行节点设计。
2、当屋架除了两端支点外,在中部有承重墙体时,腹杆与弦杆连接节点宜与墙体交汇,避免在下弦杆上作用集中力,当不能交汇时,应对下弦采取加扣U型龙骨等补强措施。
3、由于冷弯薄壁型钢建筑屋面通常为轻质屋面,当风荷载较大时,风吸力(荷载分项系数取1.4)可能大于屋面永久荷载(荷载分项系数取1.0),此时,屋架弦、腹杆中的内力均可能变号,故必须计算此荷载组合。此外,还需校核抗拔连接件的抗拔力能否满足要求。
4、当用结构设计软件进行屋架验算时,应对屋架上下弦的平面外长度进行修改,当屋架上覆盖结构板时,屋架上弦的平面外计算长度可取结构板螺钉间距的2倍(一般为600mm);屋架下弦的平面外计算长度可取侧向支撑的间距。
5、屋架间应设置侧向交叉支撑,下弦支撑,增加空间刚度以传递水平荷载。对于超长超高的屋架,为避免倾覆及减少高空作业,可在地面将两榀屋架通过屋面框架、侧向支撑等固定,整体吊装,在设计时应对屋面框架进行合理的拆分。
