轻型屋面三角形钢屋架12米跨度

1、钢结构课程设计（说明书）题目12m轻型屋面三角形钢屋架设计指导教师付建科学牛一杨朗学号 2011106143专业材料成型及控制工程班级20111061班完成日期2014年6月 19 日轻型屋面三角形钢屋架设计说明书学生：孟杰学号：2011106141指导教师：付建科（三峡大学 机械与材料学院）1设计资料与材料选择设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构（封闭式），要求结构合理，制作方便，安全 经济。原始资料与参数如下： 、单跨屋架总长36m,跨度12m柱距S=4m 、屋面坡度i=1 : 3,恒载0.3kN/mm,活（雪）载0.3kN/mm; 、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20,柱顶标高6m

2、 、屋面材料：波形石棉瓦（1820 X 725 X 8）; 、钢材标号：Q235-B.F,其设计强度为215N/ mrfi 、焊条型号：E43型； 、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载），荷载分项系数取：Y g=1.2 , y q=1.4。2屋架形式及几何尺寸对于于屋面坡度较大（i 1/8）的屋盖结构多用三角形钢屋架，而且三角形芬克式轻 型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉，短杆受压，受 力较小，且制作方便，易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。本课题 米用八节间的三角形芬克式轻钢屋架。已知屋面坡度i=1 : 3，即，屋面倾角：- =arc

3、ta n（1/3） =18.43sin： =0.3162 cos： = 0.9487屋架计算跨度：L0=L-300=12000-300=11700mm屋架跨中高度：h= =11700 = 1950mm22汇3上弦长度：丨0117006157.89mm2cos。20.9487上弦节间长度：丨=S=1539.47mm4上弦节间水平投影长度：a=l cos： =1539.47 0.9487 = 1462.5mm根据已知几何关系，求得屋架各杆件的几何长度如图1所示（因对称，仅画出半榀屋3屋架支撑布置3.1屋架的支撑 .在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面和下弦平面横向支撑（如图2）。 .在与横向支撑

4、同一柱间的屋架长压杆 D-2和D-2 处各设置一道垂直支撑，以保证长压杆平面的计算长度符合规范要求。 .对于有檩屋架，为了协调支撑，在各屋架的下弦节点2和2各设置一道通长柔性水平系杆，始、终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。 .上弦横向支撑和垂直支撑节点处的水平系杆均由该处的檩条代替*水平垂杆下弦平面3.2屋面檩条及其支撑1.确定檩条波形石棉瓦长1820mm要求搭接长度三150mn,且每张瓦至少要有三个支承点，因此最大檩条间距则半榀屋面所需檩条数amax -3 -1nP1539.47 41-8.4根835考虑到所需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np =9根，檩条间距aP =

5、769.74 m835mm9 1可以满足要求。这里我们试选用8槽钢，查型钢表可得J = 101cm4, Wx = 25.3cm3 , W 5.79cm3檩条在屋面荷载q的作用下将绕截面的两个主轴弯曲。若荷载偏离截面的弯曲中心, 还将受到扭矩的作用，但屋面板的连接能起到一定的阻止檩条扭转的作用，故设计时可 不考虑扭矩的影响，而按双向受弯构件计算。型钢檩条的壁厚较大，可以不计算其抗剪 和局部承压强度。2 檩条验算.荷载计算恒载gk =0.3kN/m2,活载Sk =0.3kN/m2，则檩条均布荷载设计值2q= GgqSk =1.2 0.3 1.4 0.3 = 0.78kN/m图3所示实腹式檩条在屋面

6、竖向荷载 q作用下，檩条截面的两个主轴方向分布承受 Px 二qsin 和 Py 二qcosi 分力作用。图3槽钢檩条受力示意图贝UPx =qsinn =0.78 0.3162 =0.25kN /m22 py = qcos： - 0.78 0.9487 = 0.74kN / m强度验算1 2 1 Mxpyl0.74 16 = 1.48kN/m8 81I 2 1M ypx()20.25 4=0.125kN/m82 8L1. 2 1. 2Mx PyLM yPxL8 8檩条承受双向弯曲时，按下列公式计算强度：Mx MyxWnxyWy fx =1.05, y =1.20，故2 2 2=0.0737kN

7、/ mm = 73.7 N / mm : 215N / mm查表可知截面塑性发展系数1.480.1251.05x25.31.2x5.79所以满足要求。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:qy =9ksQapCOS： =(0.3 0.3)0.7697 0.9487 = 0.44kN/m20.44 400031 1一 567.4150全跨屋面荷载P的内力系数AB-11.07-73.84BC-10.75-71.70CD-10.44-69.63DE-10.12-67.50A-110.5070.041-29.0060.032-36

8、.0040.02V54l 384 Elx 384 2.06 105 101 104能满足刚度要求。4屋架的内力计算4.1杆件的轴力载荷计算：恒载0.3kN / m2，活载0.3kN/m2，屋面水平投影面上的荷载设计值为q 二 GgkQsk =1.2 0.3 1.4 0.3 = 0.78kN/m2为求杆件轴力，把荷载化成节点荷载:p=qas = 0.78 1.54 4 =4.8kN由于屋架及荷载的对称性，只需计算半榀屋架的杆件轴力。由建筑结构静力计算 手册查得内力系数，计算出各杆内力如表。图表 1杆件内力系数及内力值杆件内力系数内力设计值B-1 D-4-0.95-6.34C-1 C-41.501

9、0.01C-2-1.90-12.67E-300E-44.5030.022-43.0020.014.2上弦杆的弯矩屋架上弦杆在节间荷载作用下的弯矩，按下列近似公式计算: 上弦杆短节间的最大正弯矩M1 =O.8M0其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩M 2 = ：9.6M oM o是视上弦节间杆段为简支梁时的最大弯矩， 计算时屋架及支撑自重仅考虑上弦杆 重量。上弦杆节间集中荷载节间简支梁最大弯矩端节间最大正弯矩P 二聲二 0.78 1.463 4 = 2.28kN2 211Mo Pa 2.28 1.463 =1.11kN/m33M0.8M0.8 1.11 =0.888kN/m其它节间最大正弯矩和节点负

10、弯矩M2 = ： 0.6M0 = 0.6 1.1仁_0.666kN /m5、屋架杆件截面设计根据弦杆最大内力Nmax =73.84kN查钢结构设计指导与实例精选P159页表3-12钢屋架节点板厚度选用表，可选择支座节点板厚度8mm中间节点板厚度6mm角钢规格不宜小于匚45X 4或56X 36X 4,有螺栓孔时，角钢的肢宽须满足螺栓间距 要求。放置屋面板时，上弦角钢水平肢宽须满足搁置尺寸要求。5.1上弦杆整个上弦杆采用等截面通长杆，以避免采用不同界面时的杆件拼接。弯矩作用平面内的计算长度lox =153.9cm侧向无支撑长度h =2 153.9 =307.8cm对于由两个角钢组成的T形截面压弯构

11、件，一般只能凭经验或参考已有其它设计图 纸试选截面而后进行验算，不合适时再作适当调整，直至合适为止。试选上弦杆截面为2L80X 7,查钢结构设计得其主要参数：233A=21.8cm , r =9mm, i2.46cm, i3.60cm, WXma29.4cm , Wxmin = 11.4cm截面塑性发展系数X1=1.O5, X2.刚度验算（截面无削弱）= 1.20条件N M x2-215N / mm2AnxWnx取A B段上弦杆（最大内力杆段）验算: 轴心压力：N =73.84kN最大正弯矩（节间）：M x = M i = 0.888 kN m最大负弯矩（节点）:M x = M2 二 0.66

12、6kNN M x N M173.84 1030.888 106x 1 2 3AnxWxmaxAxWmax21.8 10?1.05 29.4 10= 33.87 28.772 2=62.64N / mm : f = 215N /mm负弯矩截面:N MxAnxWx maxN M2AX2WX min73.84 1030.666 10621.8 1021.20 11.4 103= 33.87 48.682 2= 82.55N/mm : f =215N/mm由以上计算知上弦杆强度满足要求 .弯矩作用平面内的稳定性计算应按下列规定计算： 对角钢水平肢1 必匹f = 215N /mm2（b）NX AxW1x

13、（1.2）Nex对角钢竖直肢2N_ mxMxANxW2x (1-1.25)Nex2=215N / mm(c)其中式（c）仅当弯矩使较大翼缘即角钢水平肢受压时才需计算。参见图，可见上弦杆段A B的内力最大，最大正弯矩在节间，最大负弯矩在节点处 在节间，正弯矩使角钢水平肢受压，W1X -Wxmax ；在节点处，负弯矩使角钢水平肢受拉,Wx - WX min。因所考虑杆段相当于两端支承的构件、杆上同时作用有端弯矩和横向荷载并使构件产生反向曲率的情况，故按规范第522条取等效弯矩系数rax =0.85l oXix53 =62.56 ： I I -150属b类截面，查钢结构X =0.794。P339页附

14、表17-2b类截面轴心受压杆件的稳定系数欧拉临界力Nex二 2EA2X二 * 2 206 103 21.8 10262.56210=1132.48kN2.463杆段A B轴心压力N =73.84kN73.840.06521132.48用最大正弯矩进行验算:3W2X - WX min - 11 .4cmM X =M 1 =0.888kN，.05 Mx 二= 29.4cm3，mXxWx(1 -1.253673.84 100.85 0.888 100.794 21.8 102 * 1.05 29.4 103 (1-1.25 0.0652)-42.66 26.622= 69.28N/mm2 :2=21

15、5N / mmPmX M xxyg)用最大负弯矩进行验算：Mx =皿2 = 0.666kN, W1x = Wxmin = 11.4cm3N-mXMX73.84 1 030.85 0.666 1 06A25 N )0.794 21.8 1021.20 11.4 103 (1-1.25 0.0652)X 1X Nex= 42.66 45.42= 88.08 ： f =215N/mm2由以上计算知平面内长细比和稳定性均满足要求。 .弯矩作用平面外的稳定性验算 f =215N/mm2x条件NxMx因侧向无支撑长度11为307.8cm，故应验算上弦杆A B C段在弯矩作用平面外的稳 定性。:tx = ：

16、mx =.85M =73.84kN， N71.70kN等效弯矩系数轴心压力计算长度 I y*(0.75 0.25山)=307.8 (0.75 0.25= 305.57cmN173.84I oyoyly將150P339页附表17-2b类截面轴心受压杆件的稳定系数属b类截面，查钢结构X -0.678用最大正弯矩进行验算：3M x = M 1 二 0.888kN *m， Wx = Wmax = 29.4cm对弯矩使用角钢水平肢受压的双角钢T形截面，规范规定完整体稳定系数 可按下式计算：b =1-0.0017 y 235 =1 一0.0017 84.88 1 = 0.8557N IxMx _ 73.8

17、4 1030.85 0.888 106yA bWx - 0.678 21.8 102 0.8557 29.4 103二 49.96 30=79.96 N/mm2 ： f =215N/mm2对弯矩使角钢水平肢受拉的双角钢T性截面，规范附录一公式规定取受弯构件整体稳定系数 =1.0。N-txM x73.84 1030.85 0.666 106得yA %Wx 0.678x 21.8021.01.403=49.96 49.66= 99.62N/mm2 ： f =215N/mm2平面外长细比和稳定性均满足要求。.局部稳定性验算条件（规范第5.4.1条和5.4.4条）I翼缘自由外伸宽厚比- 15 235

18、=15tV fy腹板高厚比h0/tw应满足：当:2 0.7lw2ffw6M/lw2fIN2 0.7 140 1606 0.12/1401.2222.14 103 2=0.068mm构造要求 hf2 _15. tmax =156 =3.7mm，采用 hf2 =4mm，满足要求。其它上弦一般节点（节点C和D）的设计方法、步骤等与节点B相同，节点详图如图示。（三）屋脊拼接节点EN = 67.50kN , P 二 4.8kN1拼接角钢的构造和计算拼接角钢采用与上弦截面相同的2L80X 7。拼接角钢与上弦杆件连续焊缝的焊脚尺寸取 hf =5mm，为保证两者紧贴和施焊以保证焊缝质量，铲去拼接角钢角顶棱角:

19、冷=r =9mm（ r为角钢内圆弧半径）切短拼接角钢竖肢.：2 二 t hf 5mm = 7 5 5 = 17mm如图所示。拼接接头每侧的连接焊缝共有四条，按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度:N67.50 x 103w30.13mm4 0.7hf ffw 4 0.7 5 160拼接处左、右弦杆端部空隙取40mm，需要拼接角钢长度:La =2 h 10+ 12+40.丄1 2.52 cos丄= 2 30.13 1029.221.08 1=180.82mm为保证拼接处的刚度，实际采用拼接角钢长度 La =400mm。此外，因屋面坡度较大，因将拼接角钢的竖肢剖口:”2辽严44mm，采用45mm。如

20、图示，先钻孔再切割，然后冷弯对齐焊接。2. 绘制节点详图绘制方法、步骤和要求与上弦一般节点 B基本相同，腹杆与节点板间连接焊缝尺寸按表 采用。为便于工地拼接，拼接处工地焊一侧的弦杆与拼接角钢和受拉主斜杆与跨中吊杆 上分别设置直径为17.5mm和13mm的安装螺栓孔，节点详图如图所示。3. 拼接接头每侧上弦杆与节点板间连接焊缝计算弦杆轴力的竖向分力Nsin与节点荷载P/2的合力：V=Nsin : 一P= 67.50 0.31624.8 = 16.3kN2设角钢背部的塞焊缝承受竖向合力V的一半，取hf1 =5mm，需要焊缝计算长度（因P/2很小，不计其偏心影响）:lw1一163 103/2 28m

21、m2 0.7hf1ffw 2 0.7 5 160由图中量得实际焊缝长度为300mm，远大于lw1 =7.28mm，因此认为焊缝满足计算要求。在计算需要的lwl时没有考虑斜焊缝的强度设计值增大系数。再设角钢趾部与节点板间的角焊缝承受余下的V / 2以及当屋脊两侧屋面活荷载不对称作用时可能引起的弦杆内力差N和由讪引起的弯矩M的共同作用，并取N =0.15N =0.15x67.50 = 10.13kNMN110-Z0103 =10.13110-2510”=0.86kNm取hf2 =5mm，由图量得趾部实际焊缝长度 J =150mm，其计算长度l w2 = l210mm = 15010 二 140mm

22、焊缝中应力Vcos：220.7hf 2lw216.3 1030.948727.89N/mm22 0.7 5 140V .sin :220.7hf2lw216.3 1030.316222.63N / mm22 0.7 5 1406M22 0.7hf2lw26 .86 1 06 厂3.76N/mm22 0.7 5 140fN32 0.7hf2lw210.131。3=10.34N/mm22 0.7 5 140cf 2f25+51 22I +(0.8+3.2f =7.4N/mm2 =160N/mm l 1.22 丿由计算知焊缝强度满足要求。（四）下弦节点11. 绘制节点详图如图示。2. 下弦杆与节点板

23、间连接焊缝计算22 =70.04kN , N2 =60.03kN：N =N, - N2 =70.04 -60.03 =10.01kN由节点图中测得实际焊缝长度h J? =400mm,其计算长度：lwi =lw2 =400 -10 = 390mm需要hfi耳kiAN_2 0.7lwiffw30.75 10.01 102 0.7 390 160=0.8mmhf 2k2 N _2 0.7lw2ffw0.25 10.01 1032 0.7 390 160二 0.27mm构造要求hf _1.5 tmax =1.56 = 3.67mm采用hf1 =hf2 =4mm，满足要求。（五）下弦节点21. 绘制节点

24、详图如图示。2. 下弦杆与节点板间连接焊缝计算N60.03kN，N2 =40.02kNN = 2 -N2 =60.03 -40.02 =20.01kN由节点图中测得实际焊缝长度ll 400mm，其计算长度：lw1 =lw2 = 40010 = 390mm需要_ 、kN0.75汉 20.01 汉103 仆hf1-w1.6mm2 0.7匚/2 0.7 390 160、kN0.25沃 20.01X03hf2w0.55mm2 0.71 w2f2 0.7 390 160构造要求hf -1.5 怙=1.56=3.67mm米用hf1 = hf2 = 4mm，满足要求。（六）下弦中央节点E中央杆不受内力作用，

25、均按构造要求确定各杆与节点板间的连接焊缝。节点详图如图 所示。（七）施工图见图纸。说明：1.因本屋架下没有悬挂起重设备，故不需要验算跨中挠度。且跨度 I ：15m，按规 范849条规定，制作时不需起拱；2.本设计仅考虑了屋面的竖向荷载，没有考虑排架分析中柱顶水平剪力对屋架的 作用。参考文献1 肖亚明等.建筑钢结构设计M.合肥：合肥工业大学出版社，2006.42 夏志斌、姚谏.钢结构设计例题集M.北京：中国建筑工业出版社，1994。，93 陈绍蕃、顾强.钢结构M.北京：中国建筑工业出版社，20034 周绪红.钢结构设计指导与实例精选M.北京：中国建筑工业出版社，20075 钢结构设计规范编制组.

26、钢结构设计规范应用讲解M.北京：中国 计划出版2003.116 赵熙元等.建筑钢结构设计手册M.北京:冶金工业出版社，1995，107 王安麟.钢结构详图设计实例图集M.北京：中国建筑工业出版社，1996,8办公室卫生管理制度一、主要内容与适用范围1 本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和要求及检查与考核。2 此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理二、定义1 公共区域：包括办公室走道、会议室、卫生间，每天由行政文员进行清扫；2个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各部门工作人员每天自行清扫。1. 公共区域环境卫生应做到以下几点：1）保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2）保持门