11.3 钢屋盖
11.3.1 钢屋架
1.钢屋架形式
钢屋架的形式很多，常用的钢屋架形式主要有三角形屋架、梯形屋架、平行弦屋架、多边形屋架等。
①三角形屋架。三角形屋架坡度大（i=1/3~1/2）。上、下弦全长受力不均匀，支座附近内力较大而跨中较小、腹杆长度较长，当用于大跨度时，三角形屋架不够经济，如图11-12(a)所示。此外，由两个小三角形与拉杆组成的芬克式三角形屋架，如图11-12（b）所示，由于方便运输，故应用较广。
②梯形屋架。梯形屋架可用于坡度小于1/3的屋盖，弦杆内力比较均匀，如图11-12(c)所示。当上弦节间太长时，可布置再分式腹杆，如图11-12（d)所示。梯形屋架在工业厂房中应用较广。
③平行弦屋架。平行弦屋架可用作单坡屋架及屋盖结构中的托架，如图11-12(e所示。
④多边形屋架。多边形屋架有上弦弯折及下弦弯折两种。上、下弦杆相交的角度较大，弦杆内力较小。上弦弯折后，节点处需垫高，使屋面仍保持在一个坡度上，如图11-12(f）所示。采用下弦弯折多边形屋架可使房屋总高度减小，但仅用于没有悬挂起重设备的房屋，如图11-12（g)所示。
2.钢屋架杆件的受力特点
上弦杆一般为受压杆件，当有节间荷载时为压弯构件。下弦杆为受拉杆件，当有节间粉荷时为拉弯构件。腹杆为轴心受拉杆件或轴心受压杆件。
3.钢屋架节点
屋架的弦杆和腹杆一般采用两个对称的角钢组成，通过节点板焊接连接形成整体。在书点处，杆件重心线应交于一点，节点板的厚度常为10~12mm。弦杆和腹杆、腹杆与腹杆间的间隙C不应小于20mm（不直接承受动力荷载）及50mm（直接承受动力荷载），相纸角焊缝焊趾间净距不应小于5mm（焊接吊车桁架另有规定）。节点形式很多，现叙述几种节点。
（1）下弦中间节点
如图11-13（a)所示，节点板在所有杆件的两角钢之间，其下边伸出下弦肢背1015mm，在满足焊缝长度及杆件距离情况下，定出合理的节点板形状与尺寸。
（2）上弦中间节点
上弦有擦条时，节点板应低于角钢肢背，形成槽焊缝，如图11-13（b)所示。
（3）屋脊节点
上弦杆在屋脊处应用相同号数的角钢进行拼接。为使拼接角钢与上弦杆之间密合和便于焊接，需将拼接角钢的肢背角尖削除，并将垂直肢切去一个三角形，冷弯后焊缝对接，如图11-14所示。
（4）支座节点
钢屋架支座节点大都采用平板式支座，由节点板、加劲肋、支座底板及锚栓等组成。加劲肋设在支座节点中心，下弦杆高于支座底板h≥l30mm，如图11-15(a)所示为三角形屋架支座节点，如图11-15（b)所示为梯形屋架支座节点。
11.3.2 屋架支撑
支撑是屋盖结构中不可缺少的重要构件，其主要作用是增加屋盖结构的空间刚度，保证结构几何不变和稳定性，以及传递作用于屋盖的水平力。根据支撑设置的部位不同，有上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、屋架垂直支撑和系杆等。当有天窗时，还应注意天窗架间支撑。
①上弦横向水平支撑。上弦横向水平支撑一般布置在房屋的两端和温度缝的两侧开间，间距控制在50~60m，超过后中间增设一道或几道，位于两品屋架之间的上弦杆斜平面内。当房屋较长时，每隔50~60m再增加一道。其作用为减小上弦计算长度（平面外），与屋架组成空间体系，保证屋架上弦的稳定性，如图11-16所示。
②下弦横向水平支撑。下弦横向水平支撑一般布置在上弦横向水平支撑的同一开间。当屋架下弦有悬挂设备或下弦弯折的屋架或山墙抗风柱支承于屋架下弦时，必须设置下弦横向水平支撑，如图11-17所示。
③下弦纵向水平支撑。下弦纵向水平支撑一般都布置在屋架的两端部节间，与屋架下弦横向水平支撑组成封闭的水平支撑系统。当厂房振动较大或有托架时必须设置。
④屋架垂直支撑。屋架垂直支撑布置在屋架之间，并与上、下弦横向水平支撑设在同一开间。在梯形屋架两端支座处也应布置。当横向水平支撑相隔较远时，可每隔4~5棉屋架设置。屋架垂直支撑的主要作用是保证屋架的稳定和承受纵向水平力。屋架垂直支撑可设计成平行弦布架。
⑤系杆。系杆一般设置在屋架上、下弦节点之间，沿房屋长度方向统长布置，以保证无横向支撑的各屋架的稳定。当屋架上弦已有模条或大型屋面板时，一般可不再设上弦系杆。系杆可用角钢组成。
本章小结
1.抽心受力构件的截面形式主要有实成式及格构式两类。格构式构件又可分为级板式和级条式两种。
2.轴心受拉构件应进行强度计算，其净截面的平均应力不应超过钢材的届服强度。轴心受拉构件应具有一定的刚度，其长细此入应不大于盛评长物样以。应不大于容许长细比[A]。
3.轴心受压构件除应进行强度和刚度计算外，还需要进行整体稳定性和局部稳定性计算。轴心受压构件的承载力往往是由稳定性条件决定的。截面形式为热乳型钢的轴心变压构件不必验算局部稳定性。
4.钢梁需进行抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度等强度计算和刚度、整体稳定性、局部稳定性计算。当梁受压翼缘上的密铺板能阻止梁受压要缘的侧向位移时，或日型钢、等截面工字形、箱形截面简支梁截面尺寸满足一定条件时，可不必计算梁的整体稳定性。
5.为防止腹板局部失稳，在腹板侧面常设置加劲肋。加劲肋有横册、纵胁、短肋和支承加劲肋等，按设计要求设置。
6.钢屋架主要有三角形屋架、梯形屋架、平行弦屋架、多边形屋架等形式。屋架的上这杆一般为受压杆件，下弦杆一般为受拉杆件，腹杆为轴心受力杆件。
7.支撑的主要作用是增加屋盖结构的空间刚度，保证结构几何不变和稳定性，以及传递作用于屋盖的水平力。根据支撑设置的部位不同，有上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、屋架垂直支撑和系杆等。当有天窗时，还应注意天窗架间支撑。
思考题
1.轴心受力构件应满足哪些方面的要求?
2.怎样计算轴心受力构件的强度和刚度？轴心受压构件为什么要计算稳定性?怎样
3.梁为何要进行刚度验算?
4.什么是梁的整体稳定?在何种条件下可以不计算梁的整体稳定？组合梁的翼缘和腹板各采取什么办法保证局部稳定?
5.钢屋盖有哪几种支撑?分别在什么情况下设置这些支撑?设置在什么位置?
练习题
1.某屋架下弦拉杆用2L100×10双角钢组成的T形截面制成，肢尖向上放置，级板厚度为10mm，两端铰接，杆件长10m。钢材为Q235钢。承受的轴心拉力设计值为830kN，试验算该下弦拉杆是否满足要求。
2.某两端纹接工作平台柱，柱高33m，采用122a热轧工字钢做成。钢材为Q235钢，计算其承载力。如果钢材改用Q345钢，其承载力是否有显着提高?
3.验算如图11-18所示的焊接工字形截面柱（要缘为焰切边）。轴心压力设计值N=4500kN，柱的长度lo.=l0=6m。钢材0为Q235钢，截面无削弱。
4.两端铰接的焊接工字形截面轴心受压柱，柱高10m，钢材为Q235A，采用如图11-19（a）与图11-19（b)所示的两种截面尺寸，翼缘火焰切割后又经过创边。计算柱所能承受的压力，并判断截面的局部稳定是否满足要求。
5.如图11-20所示为一车间工作平台。平台上主梁与次梁组成梁格，承受由面板传来的荷载。平台标准恒载为3000N/m2，标准活载为4500N/m2，无动力荷载，恒载分项系数yc=1.2，活载分项系数yo=1.4，钢材为Q235钢。平台面板临时搁置于梁格上，次梁跨中设侧向支撑，次梁采用热轧普通工字钢136a，试验算次梁。
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