15m跨度钢屋架结构设计说明书.doc

轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学 生：黄永银 指导教师：付建科 （三峡大学 机械与材料学院） 1 设计资料及说明 设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构（封闭式），主要参数如下： 1、36m×15m，S=4m36m，跨度为15m，柱距为4m。 2、1820×725×8的波形石棉瓦。 3、i=1：2.50.9KN/m2,活载为0.6KN/m2。 4、C20，柱顶标高6m。 5、Q235-B.F，其设计强度值为f=215KN/m2。 6、E43型，手工焊接。 7、γG=1.2,γQ=1.4。 2 屋架形式及几何尺寸 根据所用屋面材料的排水需要及跨度参数，采用芬克式十节间三角形屋架。 图1：杆件几何尺寸 屋架坡度为1：2.5，屋面倾角。 ， 屋架计算跨度：. 屋架跨中高度： 上弦长度： 节间长度：. 节间水平方向尺寸长度：. 根据《建筑结构静力学计算手册》查得各杆长度系数，然后计算各杆件几何尺寸如图1所示。 3 屋盖支撑布置 3.1 屋架的支撑（如图1所示） （1） 在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。（如图2）； （2） 在屋架的下弦节点2和2′各设置一道长柔性系杆。 （3） 因为屋架的跨度小于18m，所以在位于屋架的长压杆B-1、B′-1′、E-4和E′-4′处各设置一道垂直支撑。 图2：屋架的支撑 3.2屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长为1820mm，要求搭接长度≥150mm，且每张瓦至少需要有三个支撑点，因此，最大檩条间距为：. 半跨屋面所需檩条条数为：根。 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数为: =11根，檩条间距. 可以满足要求。 檩条水平间距：. 檩条选用槽钢[8，查表得相关数据：Wx=25.3cm3、Wy=5.8cm3、Ix=101.3cm3 ⑴ 荷载计算 恒载：0.9KN/m2, 活载：0.6KN/m2. 檩条截面受力图如图2-1所示。 檩条线载荷为：Pk =(0.9+0.6)×0.668=1.002KN/m P=(1.2×0.9+1.4×0.6)×0.668=1.28KN/m Px=P×sinα=1.28×0.3714=0.475KN/m Py=P×cosα=1.28×0.9285=1.188KN/m ⑵ 强度验算 檩条支撑如图2-2所示。 柱间距为=4m，所以弯矩设计值为： 图 2-1 檩条截面力系图 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转时，可不计算整体稳定性,只需计算其强度。 檩条的最大应力处位于槽钢下翼缘肢尖处： 檩条y方向： 檩条x方向： 图 2-2 ⑶ 刚度验算 载荷标准值：. 在沿屋面方向有拉杆，可只验算垂直于屋面方向的绕度。 绕度： 满足刚度要求。 4 屋架的内力计算 4.1 杆件的轴力 载荷计算 恒载 0.9KN/m2 ， 活载 0.6KN/m2 为求杆件轴力，把节间荷载转化为节点荷载p： p=（1.2×0.9+1.4×0.6）×1.×4=11.54KN 按课题要求，根据建筑结构静力计算手册查的内力系数和计算内力如表1和图3所示。 表 1 杆件名称 杆件 内力系数 内力设计值（KN） 上 弦 AB -12.12 -139.86 BC -11.75 -136.00 CD -9.52 -109.86 DE -11.00 -126.94 EF -10.63 -122.67 下 弦 A-1 11.25 129.83 1-2 10.00 115.40 2-3 6.25 72.13 腹 杆 B-1,E-4 -0.93 -10.73 C-2,D-2 -1.56 -18.00 C-1,D-4 1.20 13.85 2-4 3.75 43.28 F-4 5.00 57.7 4.2 上弦杆弯矩 由《钢结构与组合结构》查得，上弦杆端节间的最大正弯矩：M1=0.8M0； 其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩为:M2=±0.6M0； 上弦杆集中荷载：P′=(1.2×0.9+1.4×0.6) ×0.668×4=5.13KN; 节间最大弯矩：M0=P′·a/4=5.13×1.502/4=1.93KN·m 则：M1=0.8M0=0.8×1.93=1.544KN·m, M2=±0.6M0=±0.6×1.93=±1.158KN·m 5 屋架杆件截面设计 在设计屋架杆件截面前，首先要确定所选节点板的厚度。在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大内力有关。根据弦杆的最大内力Nmax=139