摘要：，本文介紹了一種跨度為18米的鋼筋混凝土屋架的設(shè)計(jì)。該屋架采用了高強(qiáng)度的鋼筋混凝土材料，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了屋架的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、荷載分布等因素，并采用了現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和技術(shù)手段。通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算和分析，得出了屋架的具體設(shè)計(jì)方案，包括梁、柱、支撐等構(gòu)件的尺寸和布置。在施工過(guò)程中，采取了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，以確保屋架的安全性和穩(wěn)定性。還對(duì)屋架的使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)和評(píng)估，以便于后續(xù)的使用和維護(hù)。該鋼筋混凝土屋架的設(shè)計(jì)充分考慮了結(jié)構(gòu)性能和安全性，具有較好的實(shí)用性和可靠性。

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

跨度為18m的鋼筋混凝土屋架是一種常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。它在工業(yè)廠房、大型倉(cāng)庫(kù)等建筑中被廣泛應(yīng)用。這種屋架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

• 受力特性：能夠承受屋面?zhèn)鱽?lái)的豎向荷載（如屋面自重、雪荷載、活荷載等），并將這些荷載傳遞到柱子上。其受力狀態(tài)較為復(fù)雜，包括彎矩、剪力和軸力等多種內(nèi)力的共同作用。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)不同的荷載組合進(jìn)行詳細(xì)的內(nèi)力分析，以確保屋架的安全性和可靠性。例如在有吊車(chē)的廠房中，還要考慮吊車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的水平荷載對(duì)屋架的影響。
• 材料特性：由鋼筋和混凝土兩種材料組成?；炷辆哂休^高的抗壓強(qiáng)度，能夠承受較大的壓力；鋼筋則具有良好的抗拉性能，布置在混凝土構(gòu)件中的受拉區(qū)域，彌補(bǔ)混凝土抗拉強(qiáng)度不足的缺陷。兩者協(xié)同工作，使得屋架能夠承受各種復(fù)雜的荷載作用。
• 構(gòu)造形式：常見(jiàn)的有梯形屋架、三角形屋架等形式。不同的構(gòu)造形式在受力性能、空間利用和建筑美觀等方面各有特點(diǎn)。例如梯形屋架適用于較大跨度的建筑，其外形比較規(guī)整，便于布置屋面排水系統(tǒng)；三角形屋架則多用于較小跨度的建筑，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確。

二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 荷載計(jì)算
  • 恒荷載：包括屋架自身的重量、屋面材料的重量（如屋面板、防水層、保溫層等）以及可能存在的懸掛設(shè)備重量等。屋架自重可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行估算，屋面材料重量則根據(jù)所選材料的規(guī)格和密度計(jì)算。例如，某18m跨廠房采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板、二氈三油加綠豆沙防水層、2cm厚水泥砂漿找平層和保溫層，其靜荷載計(jì)算需要分別考慮各層材料的重量并累加起來(lái)。
  • 活荷載：主要有屋面活荷載（如人員活動(dòng)、小型設(shè)備搬運(yùn)等產(chǎn)生的荷載）、雪荷載、風(fēng)荷載等。屋面活荷載取值根據(jù)建筑的使用功能和相關(guān)規(guī)范確定，雪荷載和風(fēng)荷載則與建筑所在地區(qū)的氣象條件有關(guān)。需要注意的是，屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，取兩者中的較大值進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
  • 荷載組合：根據(jù)不同的工況，需要考慮多種荷載組合情況。例如，全跨靜荷載 + 全跨活荷載（按活荷載為主控制的組合）、全跨靜荷載 + 半跨活荷載、全跨桁架包括支撐 + 半跨屋面板自重 + 半跨屋面活荷載（按可變荷載為主控制的組合）等，以確保屋架在各種可能的荷載作用下都能滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。
• 內(nèi)力分析：通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，如利用內(nèi)力系數(shù)法等，計(jì)算屋架在各種荷載組合下各桿件的內(nèi)力（軸力、彎矩和剪力）。在計(jì)算時(shí)，需要考慮屋架的節(jié)點(diǎn)連接形式（如鉸支節(jié)點(diǎn)、剛接節(jié)點(diǎn)等）對(duì)內(nèi)力分布的影響。例如，對(duì)于鉸支在鋼筋混凝土柱上的屋架，在計(jì)算桿件內(nèi)力時(shí)可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。
• 截面設(shè)計(jì)
  • 混凝土強(qiáng)度等級(jí)選擇：根據(jù)屋架的受力要求和所處環(huán)境條件選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于較大跨度的屋架，為了滿足其承載能力和耐久性要求，可選用較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，如C30或以上。
  • 鋼筋配置：根據(jù)各桿件的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，確定鋼筋的數(shù)量、直徑和布置方式。在受拉區(qū)域，需要配置足夠的縱向受力鋼筋；在受壓區(qū)域，有時(shí)也需要配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋以防止混凝土過(guò)早壓壞。同時(shí)，還需要考慮鋼筋的錨固長(zhǎng)度、箍筋的間距和直徑等構(gòu)造要求，以保證鋼筋與混凝土之間的協(xié)同工作。

三、施工相關(guān)

• 預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)澆筑
  • 預(yù)制屋架：在工廠或預(yù)制場(chǎng)地預(yù)先制作好屋架，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。預(yù)制屋架的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量容易控制、施工速度快，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境影響較小。但需要考慮運(yùn)輸過(guò)程中的構(gòu)件保護(hù)和吊裝時(shí)的起重量、起重高度等參數(shù)的計(jì)算。例如，跨度18m的鋼筋混凝土屋架，重40kN，安裝到標(biāo)高 + 13.50m處的柱頂，停機(jī)面標(biāo)高 + 0.7m時(shí)，需要準(zhǔn)確計(jì)算起重量和起重高度，以選擇合適的起重設(shè)備。
  • 現(xiàn)場(chǎng)澆筑：直接在施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑屋架。這種方式可以更好地適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如與柱子等其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接更為方便。但現(xiàn)場(chǎng)施工的工作量較大，質(zhì)量控制相對(duì)較難，需要加強(qiáng)施工過(guò)程中的模板工程、鋼筋工程和混凝土工程的質(zhì)量監(jiān)管。
• 安裝要點(diǎn)
  • 綁扎方法：屋架的綁扎點(diǎn)、綁扎方式與屋架形式及跨度有關(guān)。綁扎時(shí)吊點(diǎn)與水平面的夾角α需要滿足一定的要求，以確保屋架在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。
  • 安裝位置精度控制：在安裝過(guò)程中，要嚴(yán)格控制屋架的安裝位置，包括標(biāo)高、水平度和垂直度等。需要使用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行精確測(cè)量，確保屋架與柱子等其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接準(zhǔn)確無(wú)誤。例如，將屋架安裝到指定標(biāo)高（如 + 14.50m或 + 13.50m處的柱頂）時(shí)，要保證安裝誤差在允許范圍內(nèi)。
  • 與柱子的連接：屋架與柱子的連接方式通常有鉸支連接和剛接連接等。不同的連接方式對(duì)結(jié)構(gòu)的受力性能有不同的影響，在施工時(shí)需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行連接構(gòu)造的施工，確保連接的可靠性。

鋼筋混凝土屋架的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

梯形屋架與三角形屋架比較

屋架荷載計(jì)算的具體步驟

鋼筋混凝土屋架的施工難點(diǎn)