轻型屋面三角形钢屋架设计说明书轻型屋面三角形钢屋架设计说明书.doc

轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学 生：黄志强 指导教师：付建科 （三峡大学 机械与材料学院） 1 设计资料及屋架形式与材料 设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构，单跨屋架结构总长度为36m，柱距为4m，跨度为l=15m，屋面材料为波形石棉瓦，规格：1820×725×8. 其他主要参数：坡度i=1：30.6KN/m2,活载为0.3KN/m2，屋架支撑在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高为6m，钢材标号：Q235-B.F，其设计强度为f=215KN/m2,焊条采用E43型，手工焊接，荷载分项系数去： 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几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。屋架坡度为1：3，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： 根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示： 图1 屋架各杆件的几何尺寸 三 屋盖支撑布置 （一）屋架的支撑（如图2） 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支撑； 2.在与横向支撑同一柱面的屋架长压杆D-2和D-2’（如图2）处各设置一道垂直支撑，以保证长压杆与平面的计算要求符合规范。 3.在屋架的下弦节点2和2’各设置一道长柔性系杆，长柔性系杆的始、终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。 图2 屋架支撑 （二）屋面檩条及其支撑 1.檩条 波形石棉瓦长1820mm，要求搭接长度≥150mm，且每张至少需要三个支承点，因此檩条最大间距： 半跨屋面所需檩条数： 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=12根，以便于布置。则檩条间距： 满足要求。 2.载荷设计及计算 屋面水平跨断面上的载荷设计方法为：全跨永久载荷+全跨可变载荷 计算时载荷分项系数, 故屋面水平断跨面上的荷载设计值 为求杆件轴力，把荷载转化为匀节点荷 檩条初步选用轻型槽钢［6.3，查表可得：，，。 （1）载荷计算 （2）强度计算 （3）截面计算 图 3 檩条截面力系图 在槽钢檩条的截面上最大应力处为槽钢吓翼缘的肢尖处，截面塑形发展系数。故有： 抗弯强度 刚度检验 刚度检验时，两主轴中只要标准载荷较大的满足挠度要求则两主轴都满足要求。沿y轴载荷的标准值为：， 又对两端简支檩条的挠度计算如下（挠度的允许值为/150）： 图4 简支梁 四 屋架的内力计算 杆件的轴力 由上可知屋面水平断跨面上的荷载设计值： ，为求杆件轴力，把荷载转化为匀节点荷：。由于屋架是对称的，所以只需计算半个屋架的杆件轴力。根据要求，查《建筑钢结构静力计算手册》得内力系数和计算出内力如表1和图5： 表1 内力系数及设计值 杆件名称 杆件 内力系数 内力设计值（kN） 上 弦 AB -14.23 -95.34 BC -13.91 -93.20 CD -11.32 -75.84 DE -13.28 -88.98 EF -12.97 -86.90 下 弦 A-1 13.50 90.45 1-2 12.00 80.40 2-3 7.50 50.25 腹 杆 B-1,E-4, -0.95 -6.37 C-2,D-2 -1.66 -11.13 C-1,D-4 1.50 10.05 2-4 4.50 30.15 F-4 6.00 40.20 图5屋架形式 上弦杆的弯矩 令M0为视上弦节间杆段为简支梁时的最大弯矩。则实际上弦杆端节间最大正弯矩：M1=0.8 M0，其它节间最大正弯矩和节点负弯矩为M2=±0.6 M0。 上弦杆节间集中载荷： 端节间最大正弯矩： 五 屋架截面设计 在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大内力有关。根据弦杆最大内力=95.34kN，查焊接屋架节点板厚度选用表，可选择支座节点板厚8mm，其它节点板厚6mm。 （一）上弦杆 整