15．1 屋盖结构

15．1．1 屋盖结构类型

屋盖结构根据构造不同可分为以下两类（图15．1）：

①有檩体系屋盖 设檩条，它放在屋架上，檩条上铺各种类型板瓦。 这种屋面的刚度差，配件和搭缝多，在频繁振动下易松动，但屋盖质量较轻，适用小机具吊装，适用于中小型厂房。

②无檩体系屋盖 大型屋面板直接搁置在屋架或屋面梁上，这种屋面整体性好，刚度大，大中型厂房多采用这种屋面结构形式。

15．1．2 屋盖的承重构件

（1）屋架（或屋面梁）

屋架（或屋面梁）是屋盖结构的主要承重件，直接承受屋面荷载，有的还要承受悬挂吊车、天窗架、管道或生产设备等的荷载，选择当否，对厂房的安全、刚度、耐久性、经济性和施工进度等都会有很大影响。

按制作材料分钢筋混凝土屋架或屋面梁、钢屋架、木屋架和钢木屋架。

1）钢筋混凝土屋架、屋面梁

单层厂房除了跨度很大的重型车间和高温车间采用钢屋架外，一般多采用这类结构（图15．2）。

①屋面梁 屋面梁构造简单、高度小、重心低、较稳定、耐腐蚀、施工方便。 但构件重、费材料。 一般跨度9m以下用单坡形，跨度12～18m为双坡。 普通钢筋混凝土屋面梁的跨度一般≤15m，预应力混凝土屋面梁一般≤18m。

②屋架 屋架有两类：一类为两铰或三铰拱屋架；一类为桁架式屋架。

A．两铰或三铰拱屋架。 两铰拱的支座节点为铰接，屋脊节点为刚接；三铰拱的支座节点及屋脊节点均为铰接。 两铰拱上弦为普通钢筋混凝土构件，三铰拱的上弦可为钢筋混凝土或预应力混凝土构件；它们的下弦为型钢拉杆。 这些构件都可集中预制，现场组装，用料省、自重轻、构造简单，但其刚度较差，尤其是屋架平面的刚度更差。 对有重型吊车和振动较大的厂房不宜采用。 一般的实用跨度为9～15m。 有时可代替屋面梁使用。

B．桁架式屋架。 按外形可分为三角形、梯形、拱形、折线形等桁架式屋架。

a．三角形组合式屋架。 它的施工、构造、工作特点及应用范围均与三铰拱屋架相似，但自重较轻。 这种屋架的弦杆受力虽不太理想，但其上弦坡度却适于使用板瓦等有模结构的屋面。

b．拱形屋架。 它受力最合理，但需用卷材屋面防水。 它的端部屋面坡度比较陡，温度较高时屋面容易淌油。

c．梯形屋架。 它的杆力不如拱形屋架的合理，屋架端部高度较大，需沿端部设置垂直支撑以保证屋架稳定。 它的屋面坡度平缓，适用于卷材屋面，当采用横向或井式天窗时，由于要求在天窗处有较大的高度，选用梯形屋架就较为合理。

d．折线形屋架。 它吸收拱形屋架的合理外形，将上弦做成由几段折线杆组成，改善屋面坡度。 这种屋架按屋面防水不同可分为用卷材防水屋面的折线形屋架，用非卷材防水屋面的折线形屋架。 折线形屋架是目前较常采用的一种屋架形式。

2）钢屋架

钢屋架形式与屋盖的构造方案有关。 方案有无檩方案和有檩方案两种。

无檩方案是将大型屋面直接支承于钢屋架上，屋架间距就是大型屋面板的跨度，一般为6m。其特点是：构件的种类和数量少，安装效率高，施工进度快，易于进行铺设保温层等屋面工序的施工，其最突出优点是屋盖横向刚度大、整体性好、屋面构造简单，较为耐久。 但因屋面自重较重，致使屋盖结构以及下部结构用料多；屋盖质量过大，对抗震也很不利。

有檩方案是在屋架上设檩条，在檩条上再铺设板瓦材。 屋架间距就是檩条的跨度，通常为4．6m，檩条间距由所用屋面材料确定，可参见表15．1。 有檩方案具有构件质量轻、用料省、运输及安装均较为方便等优点，但屋盖构件数量多、构造复杂、吊装次数多、横向整体刚度差等。

两种方案各具长短，选用时应根据具体情况分析研究，择优采用。 一般中型以上特别是重型厂房，因其对厂房横向刚度要求较高，采用无檩方案较合适；而对于中小型特别是不露设保温层的厂房，则可采用具有轻型屋面材料的有檩方案。

屋架的外形应与屋面材料的要求相适应，当屋面采用瓦类、钢丝网水泥槽板时，屋架上弦坡度要求陡些，一般不小于1／3，以利排走雨水，当采用大型屋面板铺设卷材做成有组织排水的屋面时，屋面坡度宜平缓些，一般坡度取1／8～1／12。 有关屋面材料及其适宜的屋架形式见表15．1。

钢屋架常用的形式如图15．3所示。 图中（a）—（g）屋架用于屋面坡度要求较陡的；（h）—（j）屋架为缓坡形的。

根据目前我国的实情，钢结构在建筑中的应用受到一定限制。 在中小型工业建筑中，其屋盖结构，一般应优先采用钢筋混凝土的屋盖体系。 只有属于下列情况之一者，如果屋盖的主要承重结构采用屋架时，才采用钢屋架：

①屋盖跨度较大者，跨度应≥36m。

②高温车间。 如设有≥15t转炉车间中的转区段、热钢坯库等。

③有较大振动设备的车间，如设有5t锻锤的车间；设有≥6000t水压机的车间，设有17t造型机的造型工部等。

④支承在钢柱或钢托架上的屋架。

⑤有≥5t的悬链或悬挂吊车的厂房。

⑥某些特殊工程或某些特殊情况，采用钢筋混凝土屋架不能满足生产使用要求，或在施工技术或安装条件上确有困难，经技术经济比较，综合效益较好的。

3）木屋架及钢木屋架

单层厂房在考虑是否宜于采用木屋盖结构时，应注意其易腐朽、焚烧和变形的特点。 因此对温度较大、结构跨度较大和有较大振动荷载的场所都不宜采用。 木屋盖结构适宜应用的范围是：

①跨度一般不超过21m。

②室内空气相对湿度不大于70％。

③室内温度不大于50℃。

④吊车起重量不超过5t，悬挂吊车不超过1t。

按屋架下弦采用木材或钢材可分为全木屋架和钢木屋架。 一般全木屋架适用跨度不超过15m，钢木屋架的下弦受力状况好，刚度也较好，适用跨度以18m为宜，也有用到21m的。

（2）屋架托架

当厂房的全部或局部柱距为12m或12m以上，而屋架的间距仍保持为6m时，则需在扩大的柱距间按屋架所在位置设托架来承托屋架，通过托架将屋架上的荷载传给柱子。 托架有钢筋混凝土托架（图15．4）、钢托架两类。