輕型房屋屋面承重鋼結構優化設計分析

摘 要:針對某工程輕型房屋屋面承重鋼結構進行優化設計，采用輕型屋面梯形鋼屋架和輕型屋面梯形鋼屋架體系，進行分析比較，并進行計算與設計，取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞:輕型屋面 承重結構 分析比較 選定最優結構 簡化計算與構造

中圖分類號:TU22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0048-01

按形式分為平屋面和坡屋面。顧名思義，平屋面和坡屋面是以坡度大小來定的，建筑屋面是經受雨水最直接、受水面積最大、最易積水的部位，嚴格的說屋面都是有坡度的，否則無法排出屋面積水，平屋面并不是絕對的平，絕對的平屋面僅是局部的。現在尚無法規嚴格界定，防水界認為坡度大于10%(5°48')即為坡屋面。屋面坡度小于5%(2°54')系為平屋面。坡屋面因坡度大而不易積水，相對而言滲漏比例較小，平屋面雖然結構簡單實用，可利用屋面安裝各種設施和供人們休憩活動之用，但存在許多滲漏隱患，要做好屋面防水才能做到兩全其美。下面介紹平屋面和坡屋面的具體施工方法。金屬屋面是指采用金屬板材作為屋蓋材料，將結構層和防水層合二為一的屋蓋形式。金屬板材的種類很多，有鋅板、鍍鋁鋅板、鋁合金板、鋁鎂合金板、鈦合金板、銅板、不銹鋼板等。厚度一般為0.4～1.5mm，板的表面一般進行涂裝處理。由于材質及涂層質量的不同，有的板壽命可達50年以上。板的制作形狀有多種多樣，有的為復合板，即將保溫層復合在兩層金屬板材之間，也有的為單板，施工時，有的板在工廠加工好后現場組裝，有的根據屋面工程的需要在現場加工。保溫層有的在工廠復合好，也可以在現場制作。所以金屬板材屋面形式多樣，從大型公共建筑到廠房、庫房、住宅等均有使用。所謂輕型房屋屋面，屋面板多為壓型鋼板、夾芯板、發泡水泥復合板、夾筋波形石棉瓦以及瓦楞鐵等。屋面承重結構體系(包括屋架和支撐)，當為門式剛架時采用變截面實腹剛架;當為非門式剛架時，屋架可采用輕型屋面梯形鋼屋架(圓鋼管或方鋼管)、輕型三角形鋼屋架(圓鋼管或方鋼管)、輕型屋面梯形鋼屋架(角鋼)、鋼管空間梭形屋架;當為單坡屋面時可采用單坡空間屋架，為平行弦三角形斷面空間屋架(圓鋼管或方鋼管)等。

1 工程概況

某庫房屋平面尺寸49ｍ×36ｍ(兩跨)，柱頂高度14ｍ，柱網平面布置見圖１。屋面用輕型鋼結構，屋面和側面圍護材料采用復合壓型鋼板。

2 結構體系分析

2.1 梯形鋼屋架體系

除了鋼或鋼鐵集團與節段明顯節省鋼材。耐腐蝕性能好，圓鋼管腐蝕速度比其他所有截面材料腐蝕速度慢慢地，大約兩個角鋼腐蝕速度1/2的組合區。但因為是平面桁架，以確保整體穩定性，需要設置更多的支撐系統復雜、屋架桿片和類型。在圖2和圖3可以看出，在屋頂上需要設定多種水平的支持和垂直支撐，結構較為復雜，干一個檔次類型也多，用鋼量較大;因為是四個坡屋頂，更需要設買一課中，學生排水比較麻煩，相應增加的工作過程的成本。常用的封堵法為灌漿法和嵌縫法。其中，灌漿法主要用在對結構整體性有影響，或防滲規定水工混凝土裂縫的修補。用壓力設備把膠結材料用力壓入混凝土的裂縫中，使膠結材料發生硬化后能和混凝土形成一個整體起到封堵加固作用。嵌縫法槽中嵌填塑性，或者剛性止水材料。

2.2 輕型屋面梯形鋼屋架

梯形鋼屋架鋼屋架屋頂梯形(圓鋼管、方鋼管)對屋架形狀、大小和規劃支持系統完全相同，所以為實際工程的房子在，支持平面布局也完全與圖4。唯一不同的是，二者都由不同的部分類型的鋼，前者主要是圓鋼管或方鋼管，后者主要是與角度。這梯子是一種傳統鋼屋架結構形式和實踐。主要優點在于一般以角鋼采購相對比較容易，鋼材屋架生產技術難度低。但是，梯形屋架是平的屋架，干了一段的組合鋼軸承性能差，主壓應力閥桿連接需要更多的連接板，與此同時，彎曲的需要建立各種垂直和水平的支持系統。

3 結論

輕型屋面梯形鋼屋架(角鋼)體系、鋼管空間梭形屋架體系和三角形斷面鋼管空間屋架體系等４種鋼結構體系進行了分析比較，最終確定了采用優點多于其他3種體系的三角形斷面鋼管空間屋架體系，并進行了計算和設計。該工程建成后取得了良好的經濟效益和社會效益，受到了業主、施工、監理和設計等有關單位的好評。三角形斷面鋼管空間屋架體系是一種新型的結構體系，對其他一些輕型屋面承重鋼結構的應用有一定的參考價值。

參考文獻

[1]GB50017-2003.鋼結構設計規范[s]．

[2]張榮山．特種鋼結構設計與施工[M]．北京:中國建筑工業出版社，2004.