普通三角形钢屋架设计计算说明书

1、目 录1、设计资料12、屋架形式及几何尺寸13、材料选择及支撑布置24、荷载和内力计算3（1）荷载计算3（2）荷载组合3（3）内力计算45、杆件截面选择4（1）上弦5（2）下弦6（3）腹杆6<1> 杆件13及166<2> 杆件11及147<3> 杆件12及158<4> 杆件108<5> 杆件98<6> 杆件2696、节点设计11（1）支座节点“1”11（2）下弦节点“4”14（3）上弦屋脊节点“3”15（4）上弦节点“2”16（5）下弦节点“5”177、檩条设计18参考文献2021米三角形钢屋架设计计算书1、设计资料本课程

2、设计的厂房位于合肥，厂房跨度21m，长度84m,，柱距6m，屋面坡度i=1/2.5，屋面材料采用彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条），其荷载为0.25kn/ m2(为永久荷载)，基本雪压为0.6 kn/ m2，悬挂荷载为0.3 kn/ m2（按永久荷载计算，并作用在屋架下弦），基本风压为0.35 kn/ m2，屋面活荷载取0.5 kn/ m2（按不上人屋面计算，为可变荷载），屋架铰接在钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为c30。要求设计钢屋架并绘制施工图（对于轻型屋面的屋架，自重可按0.01l估算，l为屋架的跨度）。2、屋架形式及几何尺寸本屋架跨度为21米，对于三角形屋架（跨度大于18米的屋架）一

3、般采用芬克式三角形屋架。本设计方案为有檩屋盖方案，坡度为i=1/2.5，采用双坡三角形屋架，屋架计算跨度l。=l-300=21000-300=20700mm，因坡度为i=1/2.5，故屋架中部高度h。=4410mm，屋架形式及屋架各杆件几何长度见图1。3材料选择及支撑布置根据建造地区的荷载性质，钢材采用q235b，焊条采用e43型，手工焊。在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内设置上弦横向水平支撑，相应跨中设置垂直支撑，其余各屋架用通长系杆连系，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，见图2。因连接孔和连接零件上有区别，图中钢屋架给了w1、w2、w3三种编号。4、荷载和内力计算（1）荷载计算1）、上弦

4、杆永久荷载： 标准值（kn/ m）彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条） 0.25 屋架和支撑自重 0.01l=0.01×21=0.21合计 0.462）、上弦杆可变荷载： 标准值（kn/ m）屋面活荷载（或雪荷载） 0.50雪荷载 0.60取二者较大值 0.60合计 0.603）、下弦杆永久荷载： 标准值（kn/ m）悬挂荷载： 0.30合计 0.304）、风荷载：屋面迎风面组合系数： =-0.6+=-0.48屋面背风面组合系数： =-0.50迎风面： =-1.4×0.23=0.29 kn/ m2背风面： =-1.4×0.50×1.25×0.3

5、5=0.30kn/ m2 由计算结果可知：风荷载的最大标准值为0.30，而屋架上弦永久荷载为0.65，因此，可以不考虑风荷载的作用。 (2) 荷载组合：上弦节点集中恒载标准值：1.2×0.55×1.55×6=6.138kn上弦节点集中活载标准值：1.4×0.6×1.55×6=7.812kn上弦节点集中荷载设计值：6.138+7.812=13.95kn下弦节点集中荷载设计值：1节点：=0.3××6×1.2=7.05kn2节点：=0.3××6×1.2=6.17kn (同17点)3

6、节点：=.3××6×1.2=4.41kn（同16点）4节点：=0.3×0.817×6×1.2=1.76kn （同15点）（3）内力计算上弦杆弯矩计算： 端节间跨中正弯矩： m=0.8=0.8×0.8×中间节间跨中正（负）弯矩：m=0.6=1.54kn. m上弦杆轴力：n4=-243.12kn n5=-238.69kn n6=-194.16kn n7=-221.81kn n8=-217.48kn下弦杆轴力: n1=128.43kn n2=203.84kn n3=230.64kn 腹杆轴力：n9=97.28kn n10

7、=76.06kn n11=-25.87kn n12=28.26kn n13=-13.23kn n14=-23.25kn n15=21.20kn n16=-13.23kn5、杆件截面选择：弦杆端节间内力n=-243.12kn，查表选用中间节点板厚度t=8mm，支座节点板厚度t=10mm。（以下负的为压力，正的为拉力，拉杆只验算强度和长细比，压杆计算强度、长细比、整体稳定性和局部稳定性）(1) 上弦杆：因nmax=n4=-243.12kn,整个上弦不改变截面，故按最大内力计算=-243.12kn, m=2.06，m=1.54，=155.0cm。选用280×6，截面几何特征：a=18.8,

8、w=26.16,w=9.87,=2.47cm，=3.58cm.根据轴心受压构件的稳定系数表可得：=0.792，=0.886 (b类截面)则。塑性系数：=1.05，=1.2。则1）、平面内稳定验算：因组合t形截面压弯当m较大时可能在较小翼缘一侧失稳，故应验算另一侧稳定性: 平面内稳定满足要求。2）、平面外稳定验算：因上弦节点有侧向支撑，故不必验算节点处平面外稳定3）、强度验算：1、2杆之间节点处弯矩较大，较小，需验算强度： 强度符合要求。填板每个节间放一块，=77.5cm<40i=40×2.47=98.8cm（2）下弦杆：因nmax=n3=230.64kn整个上弦不改变截面，按最

9、大内力计算=230.64kn, =326.6cm，=735cm.选用263×5，截面几何特征：a=12.28,=1.94cm，=2.89cm。强度验算：= 强度满足要求。(1)杆节间放三块填板 =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm, (2)杆节间放两块填板 =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm，（3）杆节间放三块填板 =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm。（3）、腹杆：、杆件13及16:以n=-13.23kn, =0.8×51.7=41.4cm, =51.7cm选用截面24

10、0×5，a=7.58，=1.21cm,=1.98cm。 （属b类截面）局部稳定性：=>,按下式计算整体稳定性:,因为按b类查表4.2得=强度验算：=17.5 填板放一块，<40i=40×1.21=48.4cm。、杆件11及14:二者以n=-25.87kn, =0.8×150.7=120.6cm, =150.7cm选用截面：240×5，a=7.58,=1.21cm,=1.98cm。 （属b类截面）局部稳定性：=,按下式计算，因为按b类查表4.2得整体稳定性：=强度 ：= 填板放两块，略大于40i=40×1.21=48.4cm。、杆件1

11、2及15:二者以n=28.26kn, =0.8×163.4=130.7cm，=163.4cm.选用240×5，a=7.58,=1.21cm，=1.98cm强度验算：= 填板放一块，<80i=80×1.21=96.8cm。、杆件10:n=76.06kn, = cm，=245cm.选用270×5，a=13.76,=2.16cm，=3.16cm强度验算：= 填板放两块，<80i=80×2.16=172.8cm。、杆件9:n=97.28kn, =0.8×163.4=130.7cm，=163.4cm.选用270×5，a=1

12、3.76,=2.16cm，=3.16cm强度验算：= 因为，80i=80×2.16=172.8 cm>，故可不设填板。、杆件26:n=7.05kn，=cm, =220.5cm.选用240×5，a=7.58,=1.21，=1.98 cm 强度验算：= 填板放两块，<80i=80×1.21=96.8cm。屋架各杆件界面选择见下表杆件名称杆件号内 力设计值n（kn）计算长度（m）所用截面截面积a（）计算应力(）容 许长细比填板数上弦杆（4）-243.121.551.55280×618.8204.25150每节间 1下弦杆（3）230.64326.6

13、735263×512.28187.8350（1）-3（2）-2（3）-1腹杆（9）97.281.3071.634270×513.7670.7350（10）76.061.962.45270×513.7655.33502（11）-25.871.2061.507240×57.5834.11502（12）28.261.3071.634240×57.5837.33501（13）-13.230.4140.517240×57.5817.51501（14）-23.251.2061.507240×57.5831.81502（15）21.21.

14、3071.634240×57.5828.53501（16）-13.230.4140.517240×57.5817.51501（26）7.051.962.205240×57.589.32002表1：6.节点设计：（1）、支座节点“1”：（如下图所示）支座反力r=76.88kn 、确定支座底板尺寸：设取a、b为12cm则a1=（设采用c30混凝土，fc=14.3,锚栓孔直径取为50cm，锚栓直径取为24mm）按构造a= =90000支座底板毛面积：=2a2b+a0=底板承压面积：a=2424-3.14+245=523cm板下压应力：q=底板最大弯矩：m=0.061.4

15、7=2519.1 n. mm支座底板厚度：t=8.6mm 取12mm底板尺寸：240mm×240mm×20mm、节点板与底板的链接焊缝： 设=8mm =2a+2(b-t-12)=2240+2（240-12-8）-12×8=824mm则 =、上弦杆与节点板的焊缝链接: 设 焊缝厚度=4mm 焊缝计算长度=520-2=520-24=512mm =塞焊缝一般不控制仅需验算肢尖焊缝设 焊缝长度=5mm，=520-25=510mm上弦杆轴力差n=-243.12kn 偏心弯矩m=ne, e=55mm =77.1、加劲肋与节点板链接焊缝：一个加劲肋的链接焊缝所承受的内力取为v=

16、19.22kn m=115.32knm采用=6mm， 验算焊缝应力：焊缝计算长度=180-215-26=138mm对v =对m =17.2、加劲肋节点板与支座板的链接焊缝：切口宽为15mm 两个节点板与四个加劲肋的总长度:2(250-10)+4(125-5-15-10)=860mm=16.4满足要求。、下弦杆端与节点板焊缝取肢背肢尖焊脚尺寸hf1=8mm，hf2=6mm 则所需焊缝长度：肢背：l1=lw1+16=mm 取130mm肢尖：l2= 取90mm（2）、下弦节点“4”：（如下图）(拼接角钢与下弦杆用相同规格，选用263×5)、 下弦杆拼接角钢链接焊缝：（按全面积等强计算）设=

17、6mm，则=mm取150mm、 拼接角钢选用263×5切成（接头位置最好设在跨中节点处，当接头不在节点时应增设垫板长度）2+10=2×150+10=310mm、 下弦杆角钢与节点板链接焊缝：（以 0.15n计算） 设=6mm ，则=19.5mm<8+10=58mm 取60mm设肢尖焊缝焊角尺寸=6mm，则=mm由此可见，下弦角钢与节点板链接焊缝长度按构造确定为60mm（3）、上弦屋脊节点“3”：（如下图）、 上弦杆拼接角钢的焊缝：设=6mm， 则=120.9 mm取 130mm =130mm拼接角钢总长度：=2+10=270mm 实际可取300mm、 考虑偏心：设=6

18、mm，e=40mm 按构造柱取为300mm 则=292mm（轴力取15%）则= =14.5由此计算结果可知，因弦杆与节点板焊缝受力不大是链接长度较大故可按满焊不必计算。（4）、上弦节点“2”：（如下图） 各腹杆杆端与节点板的焊缝计算从略，节点板的形状与尺寸，如下图腹杆：肢背肢尖焊脚尺寸分别为 =，取40mm =，取40mm上弦杆与节点板： 内力差：， 肢背焊缝：<肢尖焊缝： <（5）、下弦节点“5”：（如下图） 杆与节点板连接焊缝：杆13：肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸hf1=6mm，hf2=4mm 则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）肢背：= 取50mm肢尖：= 取40mm杆12：肢背：= 取50mm肢尖;= 取40mm下弦杆与节点板连接焊缝： 内力差,由弦杆角钢肢尖的连接焊缝承受，由斜腹杆界定节点尺寸，按比例测量，长度517mm，厚度10mm 则肢背：<肢尖： <7.檩条设计：檩条间水平间距为1.470m，跨度6m,跨中设一道拉条。设檩条自重为0.15，雪荷载为0.6 线荷载标准值为：=0.25×1.55+0.15+0.6×1.470=1.42线荷载标准值为：=1.2×