三角型钢屋架(人字形).doc

钢屋架设计计算书 1设计资料及屋架形式与材料 某单跨厂房，长度为120m，柱距为6.9m，跨度18m，车间内设有一台200KN的中级工作制的吊车，计算温度高于-20℃。采用三角形钢屋架的屋面,坡度i 1：0×725×8,轻钢檩条及拉条（重量100N/m2）. 钢屋架简支于钢筋砼柱上，上柱截面为400×400，砼强度等级为C25，基本风压W0 350N/m2，屋面均布活载或雪载为500N/m2，积灰荷载为100~500N/m2，无抗震要求。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 杆件的几何尺寸 3屋盖支撑设计 3.1 屋架的支撑（如图1所示） ⑴ 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。 ⑵ 在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。 图 2 屋架的支撑 3.2屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为 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，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为： 可以满足要求。 檩条水平间距：mm. 檩条选用槽钢[12.6，查表得相关数据：。 恒载：KN/m2, 活载：0.5+0.1 0.6KN/m2. 檩条截面受力图如图3所示。 檩条线载荷为： 0.615+0.6 ×0.738 0.897KN/m 1.2×0.615+1.4×0.6 ×0.738 1.165KN/m P×sinα 1.165×0.32 0.373KN/m P×cosα 1.165×0.95 1.107KN/m 图 3 檩条截面力系图 ⑵ 强度验算 檩条支撑如图4所示。 柱间距为 6.9m，所以弯矩设计值为： 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： 檩条y方向： 檩条x方向： 图 4 ⑶ 刚度验算 当檩条间设有拉条时，檩条只需计算垂直于屋面方向的最大挠度，计算挠度时，荷载应取其标准值。 荷载标准值： 则 能满足刚度要求。 4屋架的内力计算 4.1杆件的轴力 ; 为求杆件轴力，把节间荷载转化为节点荷载p： p （1.2×0.615+1.4×0.6）××6.9 32.12KN 由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，且远小于屋面永久荷载，故其与永久荷载组合时不会增大杆件的内力，因此不予考虑。芬克式屋架在半跨活荷载作用下，腹杆内力不会变号，故只需按全跨永久荷载与全跨可变荷载组合计算屋架杆件的内力。 屋架杆件内力计算可用力学求解器进行。直接由建筑结构设计手册查得各杆件的内力系数，然后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力。 表 1 杆件内力系数及内力值 杆件 内力系数 内力设计值 全跨 屋面 荷载 P的 内力 系数 3-4 -9.26 -298.43 1-3 -10.97 -352.36 4-5 -9.16 -294.22 5-7 -6.27 -201.39 1-2 +10.40 +334.05 2-6 +7.38 +237.05 2-3 -1.77 -56.85 2-4 -0.73 -23.45 2-5 +1.87 +60.06 5-6 -2.01 -64.56 6-7 +2.85 +91.54 注：负为受压，正为受拉 全跨荷载布置图 全跨荷载内力图 4.2上弦杆弯矩 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′ 1.2×0.615+1.4×0.6 ×0.738×6.9 8.04KN; 节间最大弯矩：M0 P′·a/4 8.04×2.189/4 4.45KN·m 则：M1 0.8M0 0.8×4.45 3.56KN·m, M2 ±0.6M0 ±0.6×4.45 ±2.67KN·m 5屋架杆件截面设计 在三角形屋架中，根据杆件最大内力N Nmax 352.36KN,查焊接屋架节点板厚参考选用表，选择端支座节点板厚为12mm，其他节点板厚为10mm。节点板厚的选择如表2所示 表 2 钢屋架节点板厚度参考选用表 确定节点板厚的最大内力/kN ≤ 160~ 300 301~ 500 501~ 700 701 节点板厚 6mm 8mm 10mm 1