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[内容提要]：本文针对某工程特点，比较了厂房屋盖系统中的屋面板及承重结构的几种型式，分析了各自的优缺点和经济性。经比较，屋架方案与实腹钢梁方案造价接近，比网架方案造价低，后期维护费用少，综合性能优越。本着经济、适用、美观的原则，推荐厂房屋盖系统采用钢屋架上铺压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面的建筑结构型式。
1工程概述
1.1 概述
根据工艺布置方案，厂房跨度为31m，柱距10m（局部两跨12m），总长度188m，厂房中部设二道双柱1.5m的伸缩缝。
1.2 主厂房抗震设防
根据地震安评报告，厂址区50年超越概率63%、10%、3%的场地地表地震动水平向峰值加速度分别为0.038g、0.118g和0.192g，地震动反应谱特征周期分别为0.36s、0.45s、0.48s。
1.3 厂房屋面荷载
厂房屋面荷载的取值：
恒载标准值——按实际取用。
活载标准值——1kN/m2
2屋面建筑材料优选
厂房屋面建筑配合结构做法有很多种，材料也很多，常见的有大型预制混凝土板加卷材防水配钢屋架结构形式；压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面配钢屋架结构形式；GRC板加卷材防水屋面配网架结构形式；现场复合压型钢板轻型檩条屋面配实腹钢梁结构形式；NALC板加卷材防水屋面配实腹钢梁结构形式。
本工程厂房屋面建筑材料结合屋盖结构体系采用三种方案比较，A：NALC板加卷材防水屋面，B：现场复合压型钢板轻型檩条屋面，C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面。
2.2 现场复合压型钢板轻型檩条屋面
压型钢板屋面是传统的轻型屋面材料，以澳大利亚博思格钢铁集团（原BHP公司）的产品为例，因为其耐久性达20年，而一般的压型钢板耐久性只有8年左右，该公司产品在工业建筑中有广泛业绩。
2.2.1 现场复合压型钢板轻型檩条屋面板性能特点
现场复合压型钢板轻型檩条屋面是二层压型钢板，中间加檩条、保温棉的一种构造形式。
压型钢板采用有高效耐腐的镀铝锌钢板，镀铝锌钢板的热浸合金镀层含55％铝、43.5％锌和1.5％硅，有效结合了钢的强度，铝的钝化保护和锌对切边及划痕的牺牲保护能力之优势。在相似环境下，同等锌层厚度的镀铝锌钢板的寿命是镀锌钢板的四倍。
高强度轻型檩条系统替换传统的笨重槽钢，不仅安装方便，同时减轻了荷载，缩短了工期，可以降低梁、柱以及地基费用。
BHP镀铝锌彩钢板色彩持久亮丽、涂层抗龟裂、不易剥落，有多种时尚典雅的标准色可供選择，也可根据客户需求，调配其它颜色。
此方案的屋面建筑结构自重为0.24（kN/㎡）。
2.2.2 压型钢板屋面围护系统做法
来实0.53㎜厚镀铝锌彩色暗扣式KL板
50㎜厚带铝箔保温棉 （12㎏/m3）
来实Z30024高强镀锌檩条
来实0.40㎜厚镀铝锌本色Awana穿钉式TD板
2.2.3 技经指标
根据参考工程实例和咨询，材料价格报价如下：
来实建筑钢品有限公司材料价格报价表
单位：元
材料/规格 数量 单位 单价 总价
0.53㎜厚镀铝锌彩色暗扣式KL板 5828 ㎡ 165 960135
50㎜厚带铝箔保温棉（12㎏/m3） 237 卷 329 77940
Z30024高强镀锌檩条 4072 m 142 578245
0.40㎜厚镀铝锌本色穿钉式TD板 5134 ㎡ 71 364486
檩条配件（螺栓、撑拉杆） 1 套 99720
0.53㎜厚镀铝锌彩色泛水板 1 套 31424
1.2㎜厚铝合金天沟板 1 套 65560
自攻螺钉、硅胶等配件 1 套 92380
合计 2204330
单位造价：2204330÷5828＝378.82元/㎡
2.3 压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面
2.3.1 压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面性能特点
压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面是常见屋面结构形式，具有结构整体性能好、强度高承载力大、耐久性能优越、自重大等特点。
此方案的屋面建筑结构自重为4.00（kN/㎡）。
2.3.2 屋面建筑做法
2道三元乙丙橡胶防水卷材
20厚1：3水泥砂浆找平层
25厚挤塑泡沫保温板
20厚1：3水泥砂浆找平层
110厚现浇钢筋混凝土屋面板
0.6厚V125型压型钢板底模
2.3.3 技经指标
根据参考工程实例和向生产厂家询价，0.6厚V125型压型钢板底模板61元/㎡，三元乙丙橡胶防水卷材46元/㎡，25厚挤塑泡沫保温板900元/m3，材料价格如下：
（单位：元/㎡）
2道三元乙丙橡胶 2层20厚1:3水泥砂浆找平层 25厚挤塑 110厚现浇钢筋混凝土 0.6厚V125型压型钢板 合计
防水卷材 泡沫保温板 屋面板 底模
2×46 11 23 73 61 260
2.4 屋面建筑方案性能特点及造价比选
通过对A：NALC板加卷材防水屋面，B：现场复合压型钢板轻型檩条屋面，C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面，三种方案的屋面防水性能、屋面耐久性能、强度承载力、屋面建筑结构做法自重、单位造价、百分比造价六个方面优化比选结果如下：
屋面建筑方案性能特点价格比选表
比选
方案
比选
内容 A：NALC板加
卷材防水屋面 B：现场复合压型
钢板轻型
檩条屋面 C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面
屋面
防水性能 与传统卷材防水预制混凝土板屋面相同，防水性能优越。 防水性能不如卷材防水屋面 卷材防水现浇混凝土板屋面，防水性能优越。
屋面
耐久性能 与传统预制混凝土板屋面相同，不需要维护，耐久性能
卓越 需要定期维护、更新，耐久性能稍差 现浇混凝土板屋面，不需要维护，耐久性能卓越
强度承载力 可以承受较大荷载，能满足规范要求。 承受力较小，需要通过减小檩条间距来满足规范要求。 强度高，可以承受很大的屋面荷载。
屋面自重 1.02（kN/㎡） 0.24（kN/㎡） 4.00（kN/㎡）
单位造价 279（元/㎡） 379（元/㎡） 260（元/㎡）
百分比造价 73.6％ 100％ 68.6％
通过上表可以看出压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面的方案，具有防水性能优越、屋面板耐久性能卓越、可以承受大荷载、单位造价最低（仅为260元/㎡）等优势，经过综合优化比选推荐采用压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面的方案。
3屋盖结构选型
本工程厂房跨度为31m，属于中等跨度结构。屋盖结构的结构型式，通过广大工程技术人员和科研人员的共同努力，目前在结构型式上有了较大的发展，针对建筑需求，屋面结构可以说是千姿百态。但在工业建筑厂房屋盖中，因受到种种因素的限制，主要结构型式有以下三种：
3.1 钢桁架结构
该型式为常用的屋盖结构型式，在国内工业建筑，尤其是火电厂主厂房屋架中有着广泛的应用。从受力特征上，也是一种空间结构，只不过为了计算方便，设计计算时，简化为平面结构型式进行计算。它可根据建筑要求设计成单坡或双坡形式。该结构为静定结构，受力明确，平面内刚度大，结构可靠。在竖向荷载作用下不产生水平推力。一般上铺预制钢筋混凝土屋面板，也可以上铺轻质屋面。10米柱距的预制钢筋混凝土屋面板一般需采用预应力结构才能满足技术要求，并显示经济性。当采用轻质屋面，因钢屋架本身支撑系统杆件不能承受弯距，故需设置大量的屋面檩条，经济性受到影响。钢屋架为满足平面外稳定及传递水平荷载的要求，在上、下弦均应设置纵、横向水平支撑，还需按要求设置纵向垂直支撑。钢构件施工制作麻烦，节点多，焊接工作量大，杆件规格的品种多，施工吊装时侧向刚度弱，有时需另外设置临时支撑系统。因屋面荷载大，作用点位置高，地震作用也较大。钢屋架结构型式从技术上分析是可行的，应用也比较广泛。
3.2 网架结构
网架结构是一种具有良好受力性能的空间结构体系。从60年代开始，在我国已出现大跨度的网架结构。经过40多年的发展，尤其是随着计算理论及电算技术、网架安装技术的发展，近年来，网架结构的发展态势迅猛，在许多公共建筑、工业与民用建筑得到广泛的应用，在电厂厂房屋盖中也得到广泛应用。
网架结构有如下明显的优点：空间刚度好，用材经济，工厂加工，现场安装，施工方便。可以按照建筑要求，适应各种找坡形状。网架节点做法可分为螺栓球节点和焊接球节点。焊接球节点网架变形小，配件少，现场调节有余地，但球径大，拼装时焊接工作量大。螺栓球节点变形相对于焊接球，变形略大，配件多，球径小，比较美观，拼装时不需焊接。针对本工程特点，可采用2.77m（横向）×2.5m（纵向）正放四角锥网架。网架高度2.3m。
随着网架安装技术的发展，目前网架安装方法呈多样化。常用的方法有：高空散装法、分条分块安装法、高空滑移法、地面拼装整体吊装、地面拼装整体提升、地面拼装整体顶升等方法。网架结构常与轻型屋面板配合使用，也有用钢筋混凝土肋板作为屋面板，应结合工程具体特点，综合分析。
平面网架的结构型式在厂房屋盖结构中技术上是可行的，在网架结构平面内，可视作刚度无限大。可以充分利用这一结构特点，将网架作为一种有效的水平力传递结构。在另一方向上，网架也能有效地传递山墙的水平风荷载。
但网架经济性一般要达到一定跨度以上，才能得到较好发挥。针对本工程网架跨度而言，网架经济性并不能得到完全充分发挥。
3.3 钢实腹屋面梁结构
钢实腹屋面梁结构，近年来得到广泛应用。一般认为跨度超过一定数值，实腹钢梁结构在技术上和经济性上，都有一定的缺点。为满足承载力及正常使用的要求，一般截面比较高，自重大，经济性能较差。但随着焊接变截面工字钢的广泛使用，这种结构型式，已越来越多地被人们所接受。它具有以下优点：结构简单、传力明确、拼接方便，加工、焊接工作量小。根据梁截面弯距包络图的形状大小，可以设计成变截面的形式，以大量节省钢材。在屋脊处的拼接，常用高强螺栓加焊缝的混合连接，节点安全可靠。为满足刚度要求可适当起拱。在同样的屋内净空要求下，屋面标高可大大小于屋架及网架结构，从而减少厂房的高度，可以达到减轻重量、节约材料的目标。对地震作用来说，因为屋面梁质点重心位置低，地震力对A排及框架的影响小，对下部结构设计十分有利。沿厂房纵向方向设置热轧H型钢次梁，次梁与横向主梁的连接采用铰接方式。次梁只传递竖向力至主梁，而不传递弯距，避免了主梁受扭，并且加快了施工进度。
实腹钢梁与柱顶的连接，一般采用固接和铰接两种节点方案。固接方案，钢梁与柱变形协调，可适当减少梁跨中弯距设计值，但柱端产生的弯矩较大，该做法节点构造复杂，施工麻烦。对不均匀沉降及温度应力、安装应力较敏感。
铰接方案，结构受力明确，计算简便可靠。节点构造简单，施工方便。对温度应力不敏感，不均匀沉降对该结构类型不产生应力。
经对比两种节点连接方式，并结合多种因素考虑，采用铰接方案较为合理。
屋面钢梁的材质一般可采用Q235B或Q345B钢。经市场询价，同种质量等级的Q235B、Q345B钢材差价在10％左右，但强度设计值相差达40％左右。从理论上分析，若结构构件为强度控制时，因Q345B具有较高的性价比，有明显的优势，经济效益明显。
对于屋面主梁，因侧向有次梁在一定间距做支撑，整体稳定性满足规范要求，可不作整体稳定计算，仅为强度控制，并满足正常使用极限状态的要求，故采用Q345B级钢较经济。
对于屋面次梁，因需要考虑整体稳定的要求，Q345B不能充分发挥高强度性能。采用相同截面Q345B与Q235B钢的整体稳定验算差别不大，为最大限度地发挥经济性能，次梁采用Q235B钢是合理的。故在屋面实腹钢梁设计时，主梁采用Q345B钢，次梁采用Q235B钢。
另外，针对实腹钢梁在中和轴处材料特性不能发挥的力学特点，屋面梁设计中，蜂窝梁的工程实例也较多。
屋面结构方案施工工期比较表
施工工期（日历天） 备注
钢屋架 25～30 安装
钢网架 30～35 安装
钢实腹梁 20～25 安装
屋面系统造价比较表
单位投影用钢量 （kg/m2） 总用钢量 （t） 单价 （元/t） 总价 （万元）
仅钢结构
钢屋架（Q345B） 69 404 8884 359
实腹钢梁
（主梁Q345B） 83 480 7572 364
（1.总用钢量不包含屋面钢次梁；2.本工程不做网架经济性比较）
综合上述分析，针对本工程特点，综合考虑结构安全性、耐久性、适用性、抗震性、经济性、施工工期等因素，钢屋架方案，具有结构平面内抗震性能较好、纵横向刚度差别不大较均匀、工期短、安装时无需占用厂房场地、交叉作业影响不大等优势。在正常使用条件下，耐久性好，日常维护较方便。故本工程厂房屋盖系统推荐使用钢屋架方案。
5屋盖结构选型结论
从建筑和结构的上述分析表明：
（1） 复合压型钢板轻型檩条屋面，是一种具有一定优越性的屋面材料，但造价较高，耐久性也有一定的不足之处，结构用网架及屋面钢梁系统，用钢量虽较小，但结合屋面材料的综合单价较高。NALC板加卷材防水屋面的自重较轻，但整体性较差，故本工程不推荐这两种屋盖系统方案。
（2）压型钢板作底模现浇板的屋面型式自重较大，但屋面材料造价较低，综合优势明显。
（3） 结合本工程实际情况，重点比选了压型钢板底模现浇混凝土板+钢屋架、压型钢板底模现浇混凝土板+钢梁的屋面系统。从屋面结构单位投影面积用钢量考虑，经过计算分析，压型钢板底模现浇混凝土板+钢屋架的方案总用鋼量较低。
（4）混凝土结构屋面板今后的检修维护费用较低。
通过比较表可以得出结论：钢屋架上铺压型钢板底模现浇混凝土板的方案综合性能最优。故本工程推荐使用该方案。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
1工程概述
1.1 概述
根据工艺布置方案，厂房跨度为31m，柱距10m（局部两跨12m），总长度188m，厂房中部设二道双柱1.5m的伸缩缝。
1.2 主厂房抗震设防
根据地震安评报告，厂址区50年超越概率63%、10%、3%的场地地表地震动水平向峰值加速度分别为0.038g、0.118g和0.192g，地震动反应谱特征周期分别为0.36s、0.45s、0.48s。
1.3 厂房屋面荷载
厂房屋面荷载的取值：
恒载标准值——按实际取用。
活载标准值——1kN/m2
2屋面建筑材料优选
厂房屋面建筑配合结构做法有很多种，材料也很多，常见的有大型预制混凝土板加卷材防水配钢屋架结构形式；压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面配钢屋架结构形式；GRC板加卷材防水屋面配网架结构形式；现场复合压型钢板轻型檩条屋面配实腹钢梁结构形式；NALC板加卷材防水屋面配实腹钢梁结构形式。
本工程厂房屋面建筑材料结合屋盖结构体系采用三种方案比较，A：NALC板加卷材防水屋面，B：现场复合压型钢板轻型檩条屋面，C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面。
2.2 现场复合压型钢板轻型檩条屋面
压型钢板屋面是传统的轻型屋面材料，以澳大利亚博思格钢铁集团（原BHP公司）的产品为例，因为其耐久性达20年，而一般的压型钢板耐久性只有8年左右，该公司产品在工业建筑中有广泛业绩。
2.2.1 现场复合压型钢板轻型檩条屋面板性能特点
现场复合压型钢板轻型檩条屋面是二层压型钢板，中间加檩条、保温棉的一种构造形式。
压型钢板采用有高效耐腐的镀铝锌钢板，镀铝锌钢板的热浸合金镀层含55％铝、43.5％锌和1.5％硅，有效结合了钢的强度，铝的钝化保护和锌对切边及划痕的牺牲保护能力之优势。在相似环境下，同等锌层厚度的镀铝锌钢板的寿命是镀锌钢板的四倍。
高强度轻型檩条系统替换传统的笨重槽钢，不仅安装方便，同时减轻了荷载，缩短了工期，可以降低梁、柱以及地基费用。
BHP镀铝锌彩钢板色彩持久亮丽、涂层抗龟裂、不易剥落，有多种时尚典雅的标准色可供選择，也可根据客户需求，调配其它颜色。
此方案的屋面建筑结构自重为0.24（kN/㎡）。
2.2.2 压型钢板屋面围护系统做法
来实0.53㎜厚镀铝锌彩色暗扣式KL板
50㎜厚带铝箔保温棉 （12㎏/m3）
来实Z30024高强镀锌檩条
来实0.40㎜厚镀铝锌本色Awana穿钉式TD板
2.2.3 技经指标
根据参考工程实例和咨询，材料价格报价如下：
来实建筑钢品有限公司材料价格报价表
单位：元
材料/规格 数量 单位 单价 总价
0.53㎜厚镀铝锌彩色暗扣式KL板 5828 ㎡ 165 960135
50㎜厚带铝箔保温棉（12㎏/m3） 237 卷 329 77940
Z30024高强镀锌檩条 4072 m 142 578245
0.40㎜厚镀铝锌本色穿钉式TD板 5134 ㎡ 71 364486
檩条配件（螺栓、撑拉杆） 1 套 99720
0.53㎜厚镀铝锌彩色泛水板 1 套 31424
1.2㎜厚铝合金天沟板 1 套 65560
自攻螺钉、硅胶等配件 1 套 92380
合计 2204330
单位造价：2204330÷5828＝378.82元/㎡
2.3 压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面
2.3.1 压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面性能特点
压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面是常见屋面结构形式，具有结构整体性能好、强度高承载力大、耐久性能优越、自重大等特点。
此方案的屋面建筑结构自重为4.00（kN/㎡）。
2.3.2 屋面建筑做法
2道三元乙丙橡胶防水卷材
20厚1：3水泥砂浆找平层
25厚挤塑泡沫保温板
20厚1：3水泥砂浆找平层
110厚现浇钢筋混凝土屋面板
0.6厚V125型压型钢板底模
2.3.3 技经指标
根据参考工程实例和向生产厂家询价，0.6厚V125型压型钢板底模板61元/㎡，三元乙丙橡胶防水卷材46元/㎡，25厚挤塑泡沫保温板900元/m3，材料价格如下：
（单位：元/㎡）
2道三元乙丙橡胶 2层20厚1:3水泥砂浆找平层 25厚挤塑 110厚现浇钢筋混凝土 0.6厚V125型压型钢板 合计
防水卷材 泡沫保温板 屋面板 底模
2×46 11 23 73 61 260
2.4 屋面建筑方案性能特点及造价比选
通过对A：NALC板加卷材防水屋面，B：现场复合压型钢板轻型檩条屋面，C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面，三种方案的屋面防水性能、屋面耐久性能、强度承载力、屋面建筑结构做法自重、单位造价、百分比造价六个方面优化比选结果如下：
屋面建筑方案性能特点价格比选表
比选
方案
比选
内容 A：NALC板加
卷材防水屋面 B：现场复合压型
钢板轻型
檩条屋面 C：压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面
屋面
防水性能 与传统卷材防水预制混凝土板屋面相同，防水性能优越。 防水性能不如卷材防水屋面 卷材防水现浇混凝土板屋面，防水性能优越。
屋面
耐久性能 与传统预制混凝土板屋面相同，不需要维护，耐久性能
卓越 需要定期维护、更新，耐久性能稍差 现浇混凝土板屋面，不需要维护，耐久性能卓越
强度承载力 可以承受较大荷载，能满足规范要求。 承受力较小，需要通过减小檩条间距来满足规范要求。 强度高，可以承受很大的屋面荷载。
屋面自重 1.02（kN/㎡） 0.24（kN/㎡） 4.00（kN/㎡）
单位造价 279（元/㎡） 379（元/㎡） 260（元/㎡）
百分比造价 73.6％ 100％ 68.6％
通过上表可以看出压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面的方案，具有防水性能优越、屋面板耐久性能卓越、可以承受大荷载、单位造价最低（仅为260元/㎡）等优势，经过综合优化比选推荐采用压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面的方案。
3屋盖结构选型
本工程厂房跨度为31m，属于中等跨度结构。屋盖结构的结构型式，通过广大工程技术人员和科研人员的共同努力，目前在结构型式上有了较大的发展，针对建筑需求，屋面结构可以说是千姿百态。但在工业建筑厂房屋盖中，因受到种种因素的限制，主要结构型式有以下三种：
3.1 钢桁架结构
该型式为常用的屋盖结构型式，在国内工业建筑，尤其是火电厂主厂房屋架中有着广泛的应用。从受力特征上，也是一种空间结构，只不过为了计算方便，设计计算时，简化为平面结构型式进行计算。它可根据建筑要求设计成单坡或双坡形式。该结构为静定结构，受力明确，平面内刚度大，结构可靠。在竖向荷载作用下不产生水平推力。一般上铺预制钢筋混凝土屋面板，也可以上铺轻质屋面。10米柱距的预制钢筋混凝土屋面板一般需采用预应力结构才能满足技术要求，并显示经济性。当采用轻质屋面，因钢屋架本身支撑系统杆件不能承受弯距，故需设置大量的屋面檩条，经济性受到影响。钢屋架为满足平面外稳定及传递水平荷载的要求，在上、下弦均应设置纵、横向水平支撑，还需按要求设置纵向垂直支撑。钢构件施工制作麻烦，节点多，焊接工作量大，杆件规格的品种多，施工吊装时侧向刚度弱，有时需另外设置临时支撑系统。因屋面荷载大，作用点位置高，地震作用也较大。钢屋架结构型式从技术上分析是可行的，应用也比较广泛。
3.2 网架结构
网架结构是一种具有良好受力性能的空间结构体系。从60年代开始，在我国已出现大跨度的网架结构。经过40多年的发展，尤其是随着计算理论及电算技术、网架安装技术的发展，近年来，网架结构的发展态势迅猛，在许多公共建筑、工业与民用建筑得到广泛的应用，在电厂厂房屋盖中也得到广泛应用。
网架结构有如下明显的优点：空间刚度好，用材经济，工厂加工，现场安装，施工方便。可以按照建筑要求，适应各种找坡形状。网架节点做法可分为螺栓球节点和焊接球节点。焊接球节点网架变形小，配件少，现场调节有余地，但球径大，拼装时焊接工作量大。螺栓球节点变形相对于焊接球，变形略大，配件多，球径小，比较美观，拼装时不需焊接。针对本工程特点，可采用2.77m（横向）×2.5m（纵向）正放四角锥网架。网架高度2.3m。
随着网架安装技术的发展，目前网架安装方法呈多样化。常用的方法有：高空散装法、分条分块安装法、高空滑移法、地面拼装整体吊装、地面拼装整体提升、地面拼装整体顶升等方法。网架结构常与轻型屋面板配合使用，也有用钢筋混凝土肋板作为屋面板，应结合工程具体特点，综合分析。
平面网架的结构型式在厂房屋盖结构中技术上是可行的，在网架结构平面内，可视作刚度无限大。可以充分利用这一结构特点，将网架作为一种有效的水平力传递结构。在另一方向上，网架也能有效地传递山墙的水平风荷载。
但网架经济性一般要达到一定跨度以上，才能得到较好发挥。针对本工程网架跨度而言，网架经济性并不能得到完全充分发挥。
3.3 钢实腹屋面梁结构
钢实腹屋面梁结构，近年来得到广泛应用。一般认为跨度超过一定数值，实腹钢梁结构在技术上和经济性上，都有一定的缺点。为满足承载力及正常使用的要求，一般截面比较高，自重大，经济性能较差。但随着焊接变截面工字钢的广泛使用，这种结构型式，已越来越多地被人们所接受。它具有以下优点：结构简单、传力明确、拼接方便，加工、焊接工作量小。根据梁截面弯距包络图的形状大小，可以设计成变截面的形式，以大量节省钢材。在屋脊处的拼接，常用高强螺栓加焊缝的混合连接，节点安全可靠。为满足刚度要求可适当起拱。在同样的屋内净空要求下，屋面标高可大大小于屋架及网架结构，从而减少厂房的高度，可以达到减轻重量、节约材料的目标。对地震作用来说，因为屋面梁质点重心位置低，地震力对A排及框架的影响小，对下部结构设计十分有利。沿厂房纵向方向设置热轧H型钢次梁，次梁与横向主梁的连接采用铰接方式。次梁只传递竖向力至主梁，而不传递弯距，避免了主梁受扭，并且加快了施工进度。
实腹钢梁与柱顶的连接，一般采用固接和铰接两种节点方案。固接方案，钢梁与柱变形协调，可适当减少梁跨中弯距设计值，但柱端产生的弯矩较大，该做法节点构造复杂，施工麻烦。对不均匀沉降及温度应力、安装应力较敏感。
铰接方案，结构受力明确，计算简便可靠。节点构造简单，施工方便。对温度应力不敏感，不均匀沉降对该结构类型不产生应力。
经对比两种节点连接方式，并结合多种因素考虑，采用铰接方案较为合理。
屋面钢梁的材质一般可采用Q235B或Q345B钢。经市场询价，同种质量等级的Q235B、Q345B钢材差价在10％左右，但强度设计值相差达40％左右。从理论上分析，若结构构件为强度控制时，因Q345B具有较高的性价比，有明显的优势，经济效益明显。
对于屋面主梁，因侧向有次梁在一定间距做支撑，整体稳定性满足规范要求，可不作整体稳定计算，仅为强度控制，并满足正常使用极限状态的要求，故采用Q345B级钢较经济。
对于屋面次梁，因需要考虑整体稳定的要求，Q345B不能充分发挥高强度性能。采用相同截面Q345B与Q235B钢的整体稳定验算差别不大，为最大限度地发挥经济性能，次梁采用Q235B钢是合理的。故在屋面实腹钢梁设计时，主梁采用Q345B钢，次梁采用Q235B钢。
另外，针对实腹钢梁在中和轴处材料特性不能发挥的力学特点，屋面梁设计中，蜂窝梁的工程实例也较多。
屋面结构方案施工工期比较表
施工工期（日历天） 备注
钢屋架 25～30 安装
钢网架 30～35 安装
钢实腹梁 20～25 安装
屋面系统造价比较表
单位投影用钢量 （kg/m2） 总用钢量 （t） 单价 （元/t） 总价 （万元）
仅钢结构
钢屋架（Q345B） 69 404 8884 359
实腹钢梁
（主梁Q345B） 83 480 7572 364
（1.总用钢量不包含屋面钢次梁；2.本工程不做网架经济性比较）
综合上述分析，针对本工程特点，综合考虑结构安全性、耐久性、适用性、抗震性、经济性、施工工期等因素，钢屋架方案，具有结构平面内抗震性能较好、纵横向刚度差别不大较均匀、工期短、安装时无需占用厂房场地、交叉作业影响不大等优势。在正常使用条件下，耐久性好，日常维护较方便。故本工程厂房屋盖系统推荐使用钢屋架方案。
5屋盖结构选型结论
从建筑和结构的上述分析表明：
（1） 复合压型钢板轻型檩条屋面，是一种具有一定优越性的屋面材料，但造价较高，耐久性也有一定的不足之处，结构用网架及屋面钢梁系统，用钢量虽较小，但结合屋面材料的综合单价较高。NALC板加卷材防水屋面的自重较轻，但整体性较差，故本工程不推荐这两种屋盖系统方案。
（2）压型钢板作底模现浇板的屋面型式自重较大，但屋面材料造价较低，综合优势明显。
（3） 结合本工程实际情况，重点比选了压型钢板底模现浇混凝土板+钢屋架、压型钢板底模现浇混凝土板+钢梁的屋面系统。从屋面结构单位投影面积用钢量考虑，经过计算分析，压型钢板底模现浇混凝土板+钢屋架的方案总用鋼量较低。
（4）混凝土结构屋面板今后的检修维护费用较低。
通过比较表可以得出结论：钢屋架上铺压型钢板底模现浇混凝土板的方案综合性能最优。故本工程推荐使用该方案。
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