钢结构课程设计三角形屋架设计

1、1:荷载计算2 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，采用人字式三角形屋架。屋面坡度为i=1：,屋面倾角=arctg（1/）=，sin=，cos=屋架计算跨度 l0 =l30015000300=14700mm屋架跨中高度 h= l0i/2=14700/(2=2940mm上弦长度 L=l0/2cos7903mm节间长度 a=L/4=7903/41979mm节间水平段投影尺寸长度 a=acos=1555=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.屋架形式及几何尺寸3 屋架支撑布置 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

2、横向支撑。 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。 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 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。3.2.1 截面选择 试选用普通槽钢8，查表得m=m,Ix=101cm4,Wx

3、=25.3cm3,Wy=5.8cm3; 截面塑性发展系数为x=,y=。 恒载 =（kN/m） 石棉瓦 =（kN/m） 檩条和拉条 （kN/m） 合计 gk=（kN/m） 可变荷载 qk=（kN/m） 檩条的均布荷载设计值 q=Ggk+Qqk=+=m qx=qsin=m qy=qcos=m3.2.2 强度计算 檩条的跨中弯距 X方向： Y方向： （在跨中设了一道拉条） 檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处满足要求。3.2.3 强度验算 载荷标准值 沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度：能满足刚度要求。3.2.4 荷载计算 恒载 =（kN/m） 石棉瓦 =（kN/m） 檩条和

4、拉条 （kN/m） 合计 gk =（kN/m） 可变荷载 qk=（kN/m） 檩条的均布荷载设计值 q=Ggk+Qqk=+=m节点荷载设计值 P=qas=4=4 屋架的荷载和内力计算 荷载计算彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条） KN/m2屋架和支撑自重 = KN/m2恒荷载总和 m2基本雪压 KN/m2可变荷载总和 KN/m2 风荷载：乌鲁木齐基本风压0=m2，风压高度变化系数为，屋面迎风面的体形系数，背风面为。所以负风压设计值为：迎风面：1= KN/m2背风面：2= KN/m2垂直于水平面的分力最大为=小于荷载分项系数取时的永久荷载，故将拉杆长细比依然控制在350以内。悬挂荷载： KN/m

5、2 荷载组合可变荷载效应控制的组合：+= KN/m2永久荷载效应控制的组合：+= KN/m2故取由可变荷载效应控制的组合 节点荷载取值上弦中间节点荷载：F1=（615）/8=18KN上弦两端节点荷载：F2=18/2=9KN下弦节点荷载：F3=（615）/4= 内力计算柱内力详图柱号MNVMNV12345678910111213141516171819202122232425262728295 屋架杆件截面设计弦杆端节间最大内力N=，查表，选用支座节点板厚度t=10mm。 上弦杆按上弦杆最大轴心压力计算，试选截面2906，截面几何特性：A=2=iy= ix=lox= loy=x= lox/ ix

6、=150 y= loy/ iy=150b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比yzb/t=90/6=15b=9=按式4-15计算yz=y（1+ ）=由max=yz=，查附表得=N/（A）=215N/mm2 满足填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块）下弦杆不改变截面按最大内力计算，选用2705，截面几何特性：A=2=iy= ix=lox=loy=x= lox/ ix=350 y= loy/ iy=350=N/A=mm2215N/mm2填板每个节间放两块斜腹杆计算（16）号杆件，选2565截面几何特性：A=2=iy= ix=lox=287= loy=287cmx= lox/

7、ix=150 y= loy/ iy=150b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比yzb/t=b=287/=按式4-15计算yz=y（1+ ）=由max=yz=，查附表得=N/（A）= N/mm2215N/mm2 满足填板放两块计算（13）、（14）号杆，选2455截面几何特性：A=2=iy= ix=以（13）号杆计算lox= loy=x= lox/ ix=150 y= loy/ iy=150b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比yzb/t=9b=按式4-15计算yz=y（1+ ）=由max=yz=，查附表得=N/（A）= N/mm2215N/mm2 满足放一块填

8、板计算（15）、（17）号杆，选2565，按受压杆长细比控制截面，截面几何特性：A=2=iy= ix=lox= loy=x= lox/ ix=150 y= loy/ iy=150=N/A=mm2215N/mm2 屋架杆件截面选用表杆件 名称杆件号内力设计值（KN）计算长度（cm）所用截面截面积A（cm2）计算应力（N/mm2）容许长细比【】杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝（mm）每节间填板数loxloy上弦杆A-B2906150-1J-I2906150-1下弦杆A-G2705350-2腹杆D-F28725651508-645-402D-G25651508-645-402G-C24551508-64

9、5-401B-G24551508-645-401E-F25651508-645-401L-F28725651508-645-402L-H25651508-645-402H-K24551508-645-401J-H24551508-645-4016 节点设计下弦节点G腹杆与节点板的连接焊缝（考虑起灭弧缺陷）D-G杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=33.4mm8hf1=64mmlw1取64mm+2hf2=24mm8hf2=40mmlw2取40mm同理，C-G杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hf1=8mm ，hf2=5mm lw1取64mm，lw2取40mm

10、 B-G杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hf1=8mm ，hf2=5mm lw1取64mm，lw2取40mm验算下弦杆与节点板连接焊缝：内力差N=由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，长度为角焊缝计算长度取lw=，取hf=6mm.肢背焊缝应力为：=mm2=160N/mm2下弦节点FD-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mmlw1取64mm，lw2取40mmE-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=42mm8hf1=64mmlw1取64mm+2hf28hf2=40mmlw2取40mm下弦杆与节点板连接焊缝内力差N=0.lw由节点板尺寸

11、确定为，取lw=7cm上弦节点DG-D杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=8hf1=64mmlw1取64mm+2hf2=24mm8hf2=40mmlw2取40mmF-D杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf18hf1=64mmlw1取64mm+2hf28hf2=40mmlw2取40mm上弦杆与节点板，内力差N=由节点板尺寸确定为，肢背焊缝应力为=mm2=160N/mm 屋脊节点E腹杆杆端焊缝计算从略，只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2906，除倒棱外，竖肢需切去=t+hf+5=6+8+5=19mm，取=20

12、mm，并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦焊接在接头一侧总长度=135mm共四条焊缝，平均受力，故lw=135/4+=8hf=64mm，取lw=64mm拼接角钢总长度为l=2lw+16=128+16=144，取l=150mm 支座节点A上弦与节点板的连接焊缝B-A杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=6mm+2hf1=92mmlw1取95mm+2hf2=63mmlw2取65mmG-A杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=87mmlw1取90mm+2hf2=67mmlw2取70mm底板计算：支反力RA=混凝土强度C20，fc=mm2底板净面积An=85500/=90cm2，显然太小，故按构造要求采用底板面积ab=2828=784cm2锚栓直径取20mm，锚栓孔径取40mm，实际底板净面积An=52/4=764cm2底板实际应力q=85500/76400=mm2a1=19cmb