摘要：，本文介紹了一種跨度為18米的鋼筋混凝土屋架的設計。該屋架采用了高強度的鋼筋混凝土材料，以確保結構的穩定性和承載能力。設計過程中考慮了屋架的結構形式、尺寸、荷載分布等因素，并采用了現代設計理念和技術手段。通過詳細的計算和分析，得出了屋架的具體設計方案，包括梁、柱、支撐等構件的尺寸和布置。在施工過程中，采取了相應的質量控制措施，以確保屋架的安全性和穩定性。還對屋架的使用壽命進行了預測和評估，以便于后續的使用和維護。該鋼筋混凝土屋架的設計充分考慮了結構性能和安全性，具有較好的實用性和可靠性。

一、結構特點

跨度為18m的鋼筋混凝土屋架是一種常見的建筑結構構件。它在工業廠房、大型倉庫等建筑中被廣泛應用。這種屋架的結構特點如下：

• 受力特性：能夠承受屋面傳來的豎向荷載（如屋面自重、雪荷載、活荷載等），并將這些荷載傳遞到柱子上。其受力狀態較為復雜，包括彎矩、剪力和軸力等多種內力的共同作用。在設計時，需要根據不同的荷載組合進行詳細的內力分析，以確保屋架的安全性和可靠性。例如在有吊車的廠房中，還要考慮吊車運行時產生的水平荷載對屋架的影響。
• 材料特性：由鋼筋和混凝土兩種材料組成。混凝土具有較高的抗壓強度，能夠承受較大的壓力；鋼筋則具有良好的抗拉性能，布置在混凝土構件中的受拉區域，彌補混凝土抗拉強度不足的缺陷。兩者協同工作，使得屋架能夠承受各種復雜的荷載作用。
• 構造形式：常見的有梯形屋架、三角形屋架等形式。不同的構造形式在受力性能、空間利用和建筑美觀等方面各有特點。例如梯形屋架適用于較大跨度的建筑，其外形比較規整，便于布置屋面排水系統；三角形屋架則多用于較小跨度的建筑，構造簡單，受力明確。

二、設計要點

• 荷載計算
  • 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備重量等。屋架自重可根據經驗公式或結構計算軟件進行估算，屋面材料重量則根據所選材料的規格和密度計算。例如，某18m跨廠房采用預應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，其靜荷載計算需要分別考慮各層材料的重量并累加起來。
  • 活荷載：主要有屋面活荷載（如人員活動、小型設備搬運等產生的荷載）、雪荷載、風荷載等。屋面活荷載取值根據建筑的使用功能和相關規范確定，雪荷載和風荷載則與建筑所在地區的氣象條件有關。需要注意的是，屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，取兩者中的較大值進行設計計算。
  • 荷載組合：根據不同的工況，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度、剛度和穩定性要求。
• 內力分析：通過結構力學的方法，如利用內力系數法等，計算屋架在各種荷載組合下各桿件的內力（軸力、彎矩和剪力）。在計算時，需要考慮屋架的節點連接形式（如鉸支節點、剛接節點等）對內力分布的影響。例如，對于鉸支在鋼筋混凝土柱上的屋架，在計算桿件內力時可以根據結構的力學模型簡化計算過程。
• 截面設計
  • 混凝土強度等級選擇：根據屋架的受力要求和所處環境條件選擇合適的混凝土強度等級。一般來說，對于較大跨度的屋架，為了滿足其承載能力和耐久性要求，可選用較高強度等級的混凝土，如C30或以上。
  • 鋼筋配置：根據各桿件的內力計算結果，確定鋼筋的數量、直徑和布置方式。在受拉區域，需要配置足夠的縱向受力鋼筋；在受壓區域，有時也需要配置一定數量的構造鋼筋以防止混凝土過早壓壞。同時，還需要考慮鋼筋的錨固長度、箍筋的間距和直徑等構造要求，以保證鋼筋與混凝土之間的協同工作。

三、施工相關

• 預制與現場澆筑
  • 預制屋架：在工廠或預制場地預先制作好屋架，然后運輸到施工現場進行安裝。預制屋架的優點是質量容易控制、施工速度快，對施工現場的環境影響較小。但需要考慮運輸過程中的構件保護和吊裝時的起重量、起重高度等參數的計算。例如，跨度18m的鋼筋混凝土屋架，重40kN，安裝到標高 + 13.50m處的柱頂，停機面標高 + 0.7m時，需要準確計算起重量和起重高度，以選擇合適的起重設備。
  • 現場澆筑：直接在施工現場澆筑屋架。這種方式可以更好地適應施工現場的實際情況，如與柱子等其他結構構件的連接更為方便。但現場施工的工作量較大，質量控制相對較難，需要加強施工過程中的模板工程、鋼筋工程和混凝土工程的質量監管。
• 安裝要點
  • 綁扎方法：屋架的綁扎點、綁扎方式與屋架形式及跨度有關。綁扎時吊點與水平面的夾角α需要滿足一定的要求，以確保屋架在吊裝過程中的穩定性和安全性。
  • 安裝位置精度控制：在安裝過程中，要嚴格控制屋架的安裝位置，包括標高、水平度和垂直度等。需要使用測量儀器進行精確測量，確保屋架與柱子等其他結構構件的連接準確無誤。例如，將屋架安裝到指定標高（如 + 14.50m或 + 13.50m處的柱頂）時，要保證安裝誤差在允許范圍內。
  • 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。不同的連接方式對結構的受力性能有不同的影響，在施工時需要按照設計要求進行連接構造的施工，確保連接的可靠性。

鋼筋混凝土屋架的設計標準

梯形屋架與三角形屋架比較

屋架荷載計算的具體步驟

鋼筋混凝土屋架的施工難點