钢结构屋盖设计

钢结构大跨度屋盖设计与施工随着建筑技术的不断发展，钢结构大跨度屋盖在现代建筑设计与施工中扮演着重要的角色。

钢结构的优势在于其高强度、轻质化和可塑性等特点，使得它成为大跨度屋盖的理想选择。

本文将探讨钢结构大跨度屋盖的设计与施工，从材料选择、结构设计到施工过程中的关键问题进行讨论。

一、材料选择在钢结构大跨度屋盖的设计与施工中，材料选择是决定屋盖性能和质量的关键因素之一。

常用的钢材有普通钢和高强度钢两种，根据实际应用需要选择不同的材料。

一般来说，大跨度屋盖在承载能力上需要使用高强度钢材，通过使用更轻薄的材料，可以减少结构自重，提高整体的抗震性能。

二、结构设计在设计大跨度屋盖的钢结构时，需要考虑多个参数，如最大跨度、荷载要求、施工方法等。

首先，根据屋盖的跨度大小来确定合适的结构形式，如梁、桁架或折皱屋盖等。

梁式结构适用于中小跨度，而大跨度屋盖常采用桁架结构，通过桁架的布置来平衡荷载以及提高整体的稳定性。

其次，在钢结构屋盖的设计中，需要考虑荷载要求，包括永久荷载和可变荷载。

永久荷载主要是屋盖自重以及延伸器件重量，可变荷载则是指人流、雪、风荷载等。

根据荷载要求进行结构分析和计算，确定合适的截面尺寸和材料。

最后，施工方法在大跨度屋盖的设计中也非常重要。

由于钢结构屋盖通常需要在现场焊接和组装，因此合理的施工方法能够提高施工效率和质量。

工程师需要制定详细的施工方案，并根据具体情况进行优化。

同时，还需要注意安全施工，确保工人在高空作业时有必要的防护措施。

三、施工过程中的关键问题在钢结构大跨度屋盖的施工过程中，还存在一些关键问题需要重视。

首先是预制构件的精准度问题。

由于大跨度屋盖中涉及到很多组件的焊接和组装，构件的加工和现场拼装需要非常精确，以确保整体结构的质量和稳定性。

其次是焊接的技术要求。

焊接是钢结构大跨度屋盖施工中非常重要的一环，焊接质量直接影响到结构的可靠性和安全性。

因此，在施工过程中需要严格控制焊接工艺参数，保证焊缝的质量，减少焊接缺陷的出现。

钢结构屋盖工程施工组织设计一、引言钢结构屋盖是现代建筑中常见的一种屋顶结构形式，其强度高、耐久性好、施工速度快等特点使其在工程建设中得到广泛应用。

本文将对钢结构屋盖工程施工组织设计进行探讨，旨在规划和安排施工过程，确保施工质量和安全。

二、工程概况钢结构屋盖工程位于某建筑工地，在总面积约1000平方米。

本工程的施工目标是在预定工期内完成屋盖的组装和安装，确保工程质量达到设计要求。

三、施工组织设计内容1. 施工准备阶段在施工准备阶段，需要进行以下工作：- 确定施工组织设计的总体目标和施工进度计划。

- 制定施工队伍的组织结构和人员配置，明确各个岗位的职责和权限。

- 确定施工现场平面布置和安全区域，保证施工过程中的安全性。

- 进行施工设备和材料的采购和租赁，确保施工所需的物资到位。

- 确定施工现场的水电供应及排水系统，保证施工过程中的正常运行。

2. 施工方案针对钢结构屋盖的施工特点，制定详细的施工方案，包括以下内容：- 钢结构屋盖的组装和安装步骤，确定施工的先后顺序和关键节点。

- 施工所需的机械设备和工具，包括龙门吊、吊篮、脚手架等。

- 安全措施和防护措施，确保施工人员的人身安全。

- 施工现场的交通组织和施工道路的规划，确保施工过程中的通行畅顺。

3. 施工过程管理在施工过程中，需要进行有效的管理以确保工程质量和进度的达标：- 设立专门的施工管理班组，负责对施工过程进行监督和管理。

- 制定施工记录和施工报告，记录施工的过程和各项指标。

- 进行定期会商和检查，及时发现和解决施工中的问题。

- 建立施工进度的监控机制，及时调整施工计划，确保施工进度不受影响。

四、施工安全措施钢结构屋盖的施工存在一定的风险，因此需要采取必要的安全措施来保护施工人员的安全：- 组织专门的安全培训和教育，提高施工人员的安全意识。

- 配备必要的防护设施，如安全帽、安全绳等。

- 实施严格的施工作业许可制度，确保只有经过培训和授权的人员能够进行高空作业。

一丶设计资料厂房总长60ｍ，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度H=3190mm1、结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。

柱的混凝土强度等级为C20，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。

地区计算温度高于—20℃，无需抗震设防。

2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。

屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊3、屋盖结构及荷载采用无檩体系。

用1.5×6.0预应力混凝土屋板。

荷载：①屋架及支撑自重：q=0.384KN/m²②屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m²，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m²，活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值③屋面个构造层的恒荷载标准值：水泥砂浆找平层0.4KN/m²保温层 0.4KN/m²预应力混凝土屋面板 1.6KN/m²永久荷载总和=2.784KN/㎡，活荷载总和=0.7 KN/㎡4、荷载组合。

一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。

节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7）F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.35；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7）F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN二丶屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。

屋面坡度i=1/10；＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取屋架计算跨度L3190mm，下端起拱50mm。

钢结构_18m三⾓形钢结构钢屋架设计钢结构屋盖课程设计计算书⼀、设计说明1、设计某⼀检修⼚房屋盖，跨度为27m，长度为80m，柱距为6m，三⾓形屋架，钢材为Q235—B，焊条采⽤E43型，屋⾯为压型钢板，屋⾯坡度i=1：2.5，屋架铰接于钢筋混凝⼟柱顶，⽆吊车，外檐⼝采⽤⾃由排⽔，采⽤槽钢檩条，檩条间距为2827.25mm。

2、基本风压为0.4KN/m2,屋⾯离地⾯⾼度为12 m，不上⼈屋⾯。

雪荷载0.6KN/m2⼆、檩条设计1、檩条采⽤轻型槽钢檩条2、屋⾯材料为压型钢板，屋⾯坡度为1：2.5（α=21.80°）檩条跨度为6m，于跨中设置⼀道拉条，⽔平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228．65mm，坡向斜距2396.4mm3、荷载标准值（对⽔平投影⾯）⑴永久荷载：压型钢板（不保温）⾃重为0.1 KN/m2，檩条（包括拉条和⽀撑）⾃重设为0.11 KN/m2⑵可变荷载：屋⾯雪荷载ω=0.6KN/m2,基本风压ωo=0.40 KN/m24、内⼒计算⑴永久荷载于屋⾯活荷载组合檩条线荷载pK=（0.21+0.6）×2.229=1.805 KN/mp=（1.2×0.21+1.4×0.6）×2.229=2.434 KN/mpX=psin21.80=2.434×0.37=0.901 KN/mpY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264 KN/m弯矩设计值： MX= pY l2/8=2.264×62/8=10.188KN·mMy= pX l2/32=0.901×62/32=1.014KN·m⑵永久荷载和风荷载的吸⼒组合按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋⾼度为12m 取µz=1.0按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A，风荷载体型系数为：1.5㏒A-2.9=-1.211 A=2.22865m ×6m=13.72m2垂直于屋⾯的风荷载标准值ωk=µSµzω0=-1.211×1.0×（1.05×0.4）=-0.509 KN/m2檩条线荷载pXY=（0.509-0.21×cos21.80）×2.22865=0.314×2.22865=0.070KN/mpX =0.21×2.229×sin21.8o=0.174 KN/mpY =1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344 KN/m 弯矩设计值 MX= pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m My= pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m⑶截⾯选择选⽤选⽤轻型槽钢【20 W=152.2 cm3 Wynmax=54.9 cm3 Wynmin=20.5 cm3IX=152.20 cm4 ix=8.07 cm iy=2.20 cm计算截⾯有孔洞削弱，考虑0.9的折减系数，则净截⾯模量为：WNX=0.9×152.2=136.98cm3 Wynmax=0.9×54.9=49.41 cm3 Wynmin=0.9×20.5=18.45 cm3⑷屋⾯能阻⽌檩条失稳和扭转，截⾯的塑性发展系数γx=1.05 γy=1.20,按公式计算截⾯a、b点的强度为（见图）бx = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmin)=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0. 783×106/（1.2×18.45×103）=139.99<215N/mm2бy = Mx/(γx WNX)+My/(γyWynmax)=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0.783×106/（1.2×49.41×103）=117.83<215N/mm2⑸挠度计算因为⽀撑压型钢板⾦属板，有积灰的⽡楞铁和⽯棉等⾦属⾯者，容许挠度为L/200当设置拉条时，只须计算垂直于屋⾯⽅向的最⼤挠度vy=(5/384)×（3.344×cos21.80×60004）/（206×103×1522×104）=16.7mm构造要求λx=600/8.07=74.35<200 λy=300/2.20=136.36<200故此檩条在平⾯内外均满⾜要求三、屋架设计⑴屋架结构的⼏何尺⼨如图檩条⽀撑于屋架上弦节点。

屋盖结构体系Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】第九章单层厂房钢结构§9-4屋盖结构体系9.4.1钢屋盖结构的形式、组成及布置钢屋盖结构通常由屋面、檩条、屋架、托架和天窗架等构件组成。

根据屋面材料和屋面结构布置情况的不同，可屋盖结构体系和有檩屋盖结构体系。

一、无檩屋盖结构体系无檩屋盖结构体系(图9.1.1,a)中屋面板通常采用钢筋混凝土大型屋面板、钢筋加气混凝土板等。

屋架的间距应的长度配合一致，通常为6m。

这种屋面板上一般采用卷材防水屋面，通常适用于较小屋面坡度，常用坡度为1:8~此常采用梯形屋架做为主要承重构件。

？无檩体系屋盖屋面构件的种类和数量少，构造简单，安装方便，施工速度快，且屋盖刚度大，整体性能好；但屋大，常要增大屋架杆件和下部结构的截面，对抗震也不利。

二、有檩屋盖结构体系有檩屋盖结构体系（图）常用于轻型屋面材料的情况。

如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等。

屋架为6m；当柱距大于或等于12m时，则用托架支承中间屋架，一般适用于较陡的屋面坡度以便排水，常用坡度为1因此常采用三角形屋架做为主要承重构件。

当采用较好的防水措施用压型钢板做屋面时，屋面坡度也可做到1:12或时也可用H型钢梁做为主要承重构件。

有檩体系屋盖可供选用的屋面材料种类较多，屋架间距和屋面布置较灵活，自重轻，用料省，运输和安装较轻便的种类和数量多，构造较复杂。

在选用屋盖结构体系时，应全面考虑房屋的使用要求、受力特点、材料供应情况以及输条件等，以确定最佳方案。

三、天窗架形式四、托架形式当钢屋盖以平面桁架作为主要承重构件时，各个平面桁架（屋架）要用各种支撑及纵向杆件（系杆）连成一个空变的整体结构，才能承受荷载。

这些支撑及系杆统称为屋盖支撑。

它由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦支撑、垂直支撑及系杆组成（图9.4.3）。

下面分别介绍各类支撑及系杆的位置、组成、形式及计算和构造。

屋盖钢结构设计第一节屋盖结构布置一、屋盖结构组成钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件。

屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物工艺要求和经济要求。

屋架跨度较大：为了采光和通风，屋盖上常设置天窗。

柱网间距较大，超出屋面板长度：应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图3－1）。

图3―1 屋盖结构组成屋架与屋架之间：布置支撑，增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。

二、屋盖体系分类两种屋盖：无檩屋盖和有檩屋盖。

无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架（图3－2）。

优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。

有檩屋盖：当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架（图3－3）。

优点：构件重量轻，用料省；缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。

图3－2 无檩屋盖体系图3－3 有檩屋盖体系第二节屋盖支撑体系一、屋盖支撑作用主要作用：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增强屋架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；⑤便于屋盖的安装与施工。

屋架——屋盖的主要承重结构。

需要用支撑连接屋架。

长的屋盖结构，在中间设置横向支撑。

横向支撑——屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，减小动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。

屋盖支撑将作用于山墙的风荷载、悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。

钢屋架安装：首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。

二、屋盖支撑布置五种屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

1．上弦横向水平支撑图3－4 屋盖支撑布置在屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，包括天窗架的横向水平支撑。

某体育馆屋盖钢结构方案比选与分析在进行体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析之前，我们首先需要确定一些关键的设计要求和目标，例如预算、场地限制、设计规范等。

在本文中，我们将使用以下假设作为参考：1.预算：预算限制为500万人民币。

2.场地限制：体育馆的场地面积为1000平方米，地面高度限制为15米。

接下来，我们将比选和分析三种可能的屋盖钢结构方案：方案一：空间网格结构空间网格结构是一种常见的屋盖钢结构设计方案。

它由多个平行和垂直的钢杆组成，形成一个网格状的结构。

这种结构设计可以提供较大的自由度和刚度，并且适用于跨度较大的体育馆屋盖。

然而，这种结构也需要大量的钢材和较长的施工时间，在预算和时间限制下可能并不适用。

方案二：空间桁架结构空间桁架结构是另一种常用的屋盖钢结构方案。

它由多个三角形的钢桁架组成，形成一个刚性和稳定的结构。

这种结构设计可以提供良好的抗震性能和刚度，并且节省钢材用量。

然而，这种结构设计也需要大量的焊接工作和较长的施工时间。

方案三：拱形结构拱形结构是一种经典的屋盖钢结构设计方案。

它由多个弧形或曲线形的钢杆组成，形成一个呈拱形的结构。

这种结构设计可以提供良好的承载能力和抗风性能，并且具有较高的美观性。

然而，这种结构设计可能需要更多的钢材和施工技术，并且可能超出预算限制。

接下来，我们将对三种方案进行比较和分析：1.预算比较：根据预算限制为500万人民币，我们首先计算每种方案所需的钢材用量和施工成本。

通过比较各种方案的成本，我们可以确定最经济实用的方案。

2.抗震性能比较：根据国家标准《建筑结构抗震设计规范》，我们可以通过进行结构分析和抗震计算来评估每种方案的抗震性能。

通过比较各种方案的抗震性能，我们可以确定最安全可靠的方案。

3.美观性比较：美观性是另一个重要的考虑因素。

我们可以通过模拟和渲染每种方案来评估其外观和视觉效果。

通过比较各种方案的美观性，我们可以确定最理想的方案。

综上所述，对于体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析，我们需要综合考虑预算、抗震性能和美观性等因素，以确保最佳的设计方案。

钢结构课程设计任务书及指导书（幕墙）钢结构课程设计任务书及指导书(幕墙)[⼟⽊⼯程专业钢屋盖课程设计任务书及指导书苏州科技学院⼟⽊⼯程学院建⼯系20XX年3⽉钢屋盖课程设计任务书⼀、题⽬设计某车间钢屋架⼆、设计资料1、车间平⾯尺⼨：24m×78m2、车间为单跨：跨度l = 24m 轨顶标⾼ 10m3、柱距6m4、吊车：⼆台桥式吊车Q=20吨/5吨，中级⼯作制。

5、材料：屋架型材，焊条E43型。

6、建造地区：江苏省苏州市7、制造运送⽅案：焊接；铁路运送。

8、建筑结构⽅案：屋盖⽆檩⽅案，⽆天窗，采⽤G410 ×6m预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板；柱钢筋混凝⼟柱，混凝⼟强度等级C25，上柱截⾯400×400mm。

9、屋⾯做法：⼆毡三油防⽔层下20mm厚⽔泥砂浆找平层，再下⾯是80mm厚泡沫混凝⼟保温层。

10、屋⾯坡度：i=1/10 ～1/1211、屋⾯积灰荷载：～/m2，。

三、设计成果：1、设计计算书，内含屋架型式单线图，⽀撑布置图等内容。

2、钢屋架运送单元施⼯图。

四、设计内容及步骤：1、确定屋架图形 (1)确定屋架中⾼及端⾼； (2)确定节点间距及腹杆图形； (3)按⽐例画出屋架单线图12、屋架⽀撑布置按1:600⽐例尺画出屋架上弦、下弦⽀撑布置图及垂直⽀撑布置图。

3、荷载计算4、屋架杆件内⼒分析5、屋架杆件截⾯选择6、绘制钢屋架运送单元施⼯图五、设计参考资料1、《钢结构》，陈绍蕃、顾强主编，中国建筑⼯业出版社，20XX年第⼆版。

2、《钢结构》魏明钟主编，武汉理⼯⼤学出版社，20XX年10⽉第⼆版。

3、《钢结构》刘声扬主编，中国建筑⼯业出版社，1997年6⽉和三版。

4、《钢结构》欧阳可庆主编，中国建筑⼯业出版社，1991年11⽉第⼀版。

5、《钢结构-原理与设计》王国周等主编，清华⼤学出版社，1993年第⼀版。

6、《钢结构设计规范》，中国计划出版社，20XX年10⽉第⼀版。

第三章钢筋混凝⼟楼盖结构设计第三章钢筋砼楼盖结构设计第⼀节概述⼀、正确合理地进⾏楼盖结构设计的重要性楼盖是房屋结构中的重要组成部分。

在整个房屋的材料⽤量和造价⽅⾯，楼盖所占的⽐例是相当⼤的，因此合理选择楼盖的结构型式、正确合理地进⾏楼盖结构设计对建筑物的使⽤、美观以及技术经济指标都具有⼗分重要的意义。

●其重要性具体表现在：（1）、在⼀幢混合结构的房屋中，楼盖（屋盖）的造价约占房屋总造价的 30%～40%；在6～12 层的框架结构中，楼盖的⽤钢量约占总⽤钢量的 30%～50%；在钢筋砼⾼层建筑中，砼楼盖的⾃重占总⾃重的 50%～60%。

因此降低楼盖的造价和⾃重对降低整个建筑物的造价和⾃重都是⾮常重要的。

（2）、减⼩楼盖的结构⾼度，从建筑上说，可以降低层⾼；当总⾼⼀定时可以增加层数，对⼀幢 30 层的楼⽽⾔，每层降低0.1 m 就可增加⼀层。

从结构上说，降低层⾼意味着减轻⾃重，也就减⼩了地震作⽤，这对建筑结构设计具有很⼤的经济意义，将直接降低⼯程造价。

（3）、楼盖（屋盖）结构形式和建筑⾯层构造的合理选⽤，直接影响到建筑在隔声、保温、隔热、防⽔和美观⽅⾯的功能要求。

（4）、楼盖结构作为建筑物的⽔平受⼒构件，其受⼒特点和⼯作性能直接影响整个结构的受⼒特点和内⼒分析⽅法的选⽤。

对保证建筑物的承载⼒、刚度、耐久性以及提⾼结构、抗风、抗震性能有着重要的作⽤。

（5）、楼盖结构设计是结构设计⼈员必须熟悉和掌握的基本功，它的设计原理、概念和⽅法可⽤于桥⾯结构、筏基、挡⼟墙、⽔池等许多结构物的设计中。

⼆、楼盖的结构功能及其分类（⼀）楼盖的结构功能建筑结构是⼀个由多种构件组成的空间受⼒结构体系。

按构件的设置⽅向，可认为它是由⽔平结构体系和竖向结构体系组成。

楼盖是由梁、板等⽔平⽅向的构件组成的⽔平承重结构体系，其基本作⽤是：（1）、在竖向，直接承受楼盖中梁、板构件及装修⾯层的重量；承受施加在楼⾯、屋⾯上的使⽤荷载，并传给竖向结构。