跨度18m的钢筋混凝土屋架

遂宁钢结构施工工程8秒前1阅读0评论

摘要：，本文介绍了一种跨度为18米的钢筋混凝土屋架的设计。该屋架采用了高强度的钢筋混凝土材料，以确保结构的稳定性和承载能力。设计过程中考虑了屋架的结构形式、尺寸、荷载分布等因素，并采用了现代设计理念和技术手段。通过详细的计算和分析，得出了屋架的具体设计方案，包括梁、柱、支撑等构件的尺寸和布置。在施工过程中，采取了相应的质量控制措施，以确保屋架的安全性和稳定性。还对屋架的使用寿命进行了预测和评估，以便于后续的使用和维护。该钢筋混凝土屋架的设计充分考虑了结构性能和安全性，具有较好的实用性和可靠性。

一、结构特点

跨度为18m的钢筋混凝土屋架是一种常见的建筑结构构件。它在工业厂房、大型仓库等建筑中被广泛应用。这种屋架的结构特点如下：

受力特性：能够承受屋面传来的竖向荷载（如屋面自重、雪荷载、活荷载等），并将这些荷载传递到柱子上。其受力状态较为复杂，包括弯矩、剪力和轴力等多种内力的共同作用。在设计时，需要根据不同的荷载组合进行详细的内力分析，以确保屋架的安全性和可靠性。例如在有吊车的厂房中，还要考虑吊车运行时产生的水平荷载对屋架的影响。
材料特性：由钢筋和混凝土两种材料组成。混凝土具有较高的抗压强度，能够承受较大的压力；钢筋则具有良好的抗拉性能，布置在混凝土构件中的受拉区域，弥补混凝土抗拉强度不足的缺陷。两者协同工作，使得屋架能够承受各种复杂的荷载作用。
构造形式：常见的有梯形屋架、三角形屋架等形式。不同的构造形式在受力性能、空间利用和建筑美观等方面各有特点。例如梯形屋架适用于较大跨度的建筑，其外形比较规整，便于布置屋面排水系统；三角形屋架则多用于较小跨度的建筑，构造简单，受力明确。

二、设计要点

荷载计算
- 恒荷载：包括屋架自身的重量、屋面材料的重量（如屋面板、防水层、保温层等）以及可能存在的悬挂设备重量等。屋架自重可根据经验公式或结构计算软件进行估算，屋面材料重量则根据所选材料的规格和密度计算。例如，某18m跨厂房采用预应力混凝土大型屋面板、二毡三油加绿豆沙防水层、2cm厚水泥砂浆找平层和保温层，其静荷载计算需要分别考虑各层材料的重量并累加起来。
- 活荷载：主要有屋面活荷载（如人员活动、小型设备搬运等产生的荷载）、雪荷载、风荷载等。屋面活荷载取值根据建筑的使用功能和相关规范确定，雪荷载和风荷载则与建筑所在地区的气象条件有关。需要注意的是，屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者中的较大值进行设计计算。
- 荷载组合：根据不同的工况，需要考虑多种荷载组合情况。例如，全跨静荷载 + 全跨活荷载（按活荷载为主控制的组合）、全跨静荷载 + 半跨活荷载、全跨桁架包括支撑 + 半跨屋面板自重 + 半跨屋面活荷载（按可变荷载为主控制的组合）等，以确保屋架在各种可能的荷载作用下都能满足强度、刚度和稳定性要求。
内力分析：通过结构力学的方法，如利用内力系数法等，计算屋架在各种荷载组合下各杆件的内力（轴力、弯矩和剪力）。在计算时，需要考虑屋架的节点连接形式（如铰支节点、刚接节点等）对内力分布的影响。例如，对于铰支在钢筋混凝土柱上的屋架，在计算杆件内力时可以根据结构的力学模型简化计算过程。
截面设计
- 混凝土强度等级选择：根据屋架的受力要求和所处环境条件选择合适的混凝土强度等级。一般来说，对于较大跨度的屋架，为了满足其承载能力和耐久性要求，可选用较高强度等级的混凝土，如C30或以上。
- 钢筋配置：根据各杆件的内力计算结果，确定钢筋的数量、直径和布置方式。在受拉区域，需要配置足够的纵向受力钢筋；在受压区域，有时也需要配置一定数量的构造钢筋以防止混凝土过早压坏。同时，还需要考虑钢筋的锚固长度、箍筋的间距和直径等构造要求，以保证钢筋与混凝土之间的协同工作。

三、施工相关

预制与现场浇筑
- 预制屋架：在工厂或预制场地预先制作好屋架，然后运输到施工现场进行安装。预制屋架的优点是质量容易控制、施工速度快，对施工现场的环境影响较小。但需要考虑运输过程中的构件保护和吊装时的起重量、起重高度等参数的计算。例如，跨度18m的钢筋混凝土屋架，重40kN，安装到标高 + 13.50m处的柱顶，停机面标高 + 0.7m时，需要准确计算起重量和起重高度，以选择合适的起重设备。
- 现场浇筑：直接在施工现场浇筑屋架。这种方式可以更好地适应施工现场的实际情况，如与柱子等其他结构构件的连接更为方便。但现场施工的工作量较大，质量控制相对较难，需要加强施工过程中的模板工程、钢筋工程和混凝土工程的质量监管。
安装要点
- 绑扎方法：屋架的绑扎点、绑扎方式与屋架形式及跨度有关。绑扎时吊点与水平面的夹角α需要满足一定的要求，以确保屋架在吊装过程中的稳定性和安全性。
- 安装位置精度控制：在安装过程中，要严格控制屋架的安装位置，包括标高、水平度和垂直度等。需要使用测量仪器进行精确测量，确保屋架与柱子等其他结构构件的连接准确无误。例如，将屋架安装到指定标高（如 + 14.50m或 + 13.50m处的柱顶）时，要保证安装误差在允许范围内。
- 与柱子的连接：屋架与柱子的连接方式通常有铰支连接和刚接连接等。不同的连接方式对结构的受力性能有不同的影响，在施工时需要按照设计要求进行连接构造的施工，确保连接的可靠性。

钢筋混凝土屋架的设计标准

梯形屋架与三角形屋架比较

屋架荷载计算的具体步骤