钢结构课程设计--三角形钢屋架设计

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1、 1 三角屋架设计三角屋架设计 1 1 设计资料及说明设计资料及说明 1、单跨屋架，平面尺寸为 60m 18m，S=6m，即单跨屋架结构总长度为 36m，跨度为 18m，柱距为 6m。 2、屋面材料：规格长尺压型钢板。 3、屋面坡度 i=1：3。 活（雪）载为 0.35kN/m2,基本风压为 0.70kN/m2。 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C30，柱顶标高 8m。 5、钢材标号为 Q235-B，其设计强度值为 f=215N/mm2。 6、焊条型号为 E43 型。 7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取： G =1.2，Q =1.4。 2 2

2、 屋架杆件几何尺寸的计算屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为 i=1： 3,屋面倾角 =arctg（1/3）=18.435 ，sin=0.3162，cos=0.9487 屋架计算跨度 l0 =l30018000300=17700mm 屋架跨中高度 h= l0 i/2=17700/(2 3)=2950mm 上弦长度 L=l0/2cos9329mm 节间长度 a=L/6=9329/61555mm 节间水平段投影尺寸长度 a=acos=15550.9487=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图 1 所示 图 1 屋架形式及几

3、何尺寸 3 3 屋架支撑布置屋架支撑布置 3.1 3.1 屋架支撑屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2 2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水 平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度 36m,跨度为 4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向 水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图 2 所示。 图 2 屋盖支撑布置 4 荷载计算荷载计算 屋架支撑 0.3（kN/m2） 压型钢板 015*3.16/3=0.158（kN/m2） 檩条和拉条 0.13（kN/m2） 合计

4、 gk=0.588（kN/m2） 可变荷载 qk=0.3（kN/m2） 檩条的均布荷载设计值 q= Ggk+Qqk=1.2 0.588+1.4 0.35=1.20kN/m 2 节点荷载设计值 P=qas=1.13 1.475 6=10.62kN 5 5 屋架的内力计算屋架的内力计算 5.1 5.1 杆件的轴力杆件的轴力 芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下，腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和 全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据建筑结构静力计算手册 ，对于十二节间芬克 式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载 P=10.62kN,屋架及荷载是对 称的，所以只需

5、计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表 1 所示。 3 表 1 桁架杆件内力组合设计值 杆件 内力系数 内力设计值 /kN(P=10kN) 上弦杆 AB BC CD DE EF FG -17.39 -16.13 -16.76 -16.44 -15.18 -15.81 -184.68 -171.30 -177.99 -174.59 -160.89 -167.90 下弦杆 AH HI IJ +16.50 +13.50 +9.00 +175.23 +143.37 +95.58 腹杆 DI BH、CH EK、FK HD、DK IK KG GJ -2.85 -1.34 -1.34 +3.00 +4.5

6、0 +7.50 0 -30.27 -14.23 -14.23 +31.86 +47.79 +79.65 0 注：负为压杆，正为拉杆。 5.2 5.2 上弦杆的弯矩上弦杆的弯矩 由钢结构与组合结构查的，上弦杆端节间最大正弯矩：M1=0.8M0，其它节间最大 正弯矩和节点负弯矩为 M2= 0.6M0。 上弦杆节间集中载荷 P=10.62kN 节间最大弯矩 M0= Pl/4 =10.62 1.475/6=3.92kN m 端节间 M1=0.8M0=3.136kN m 中间节间及节点 M2= 0.6M0=2.35kN m 6 6 屋架杆件截面设计屋架杆件截面设计 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。根据弦杆最大内力 Nmax=184.68kN,查钢结构设计及实用计算 P83 页表 5-1 单壁式