钢结构课程设计三角形屋架设计(一)

1、度为i=1：,屋面倾角屋架计算跨度屋架跨中高度上弦长度节间长度1:荷载计算2屋架杆件几何尺寸的计算屋面坡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。=arctg(1/) =°, sin a 尸 cos a 二lo =l 300= 15000 300=14700mm h= bx i/2=14700/(2 义=2940mm L=0/2cos a7903mm a=L4=79034 V979mm节间水平段投影尺寸长度a, =acosa=1555M475mm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

2、置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支 撑。2、因为屋架是有楝屋架，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楝条代替。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。屋面楝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，因此最大楝条间距为ap max1820 150 835mm3 1半跨屋面所需楝条数np1555 68351 12.1 根考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置楝条， 为了便于布置，实际取半跨屋面楝条数1

3、3根，则楝条间距为：1555 6ap 一p 13778V apmax 835mm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,W<=25.3cm3,Wy=5.8cm3;截面塑性发展系数为下=，y=0恒载X =（kN/m）石棉瓦x二（kN/m）条和拉条（kN/m ）合计gk= (kN/m)可变荷载qk=x = (kN/m)楝条的均布荷载设计值q= Ggk+ Qqk=x+x=mqx=qsin =x=mqy=qcos =x=m3.2.2强度计算楝条的跨中弯距 1212Mxqvl1.155 42.310kN mX方向：8 y 81212My qxl2 一 0

4、.379 42 0.190kN mY方向：3232(在跨中设了一道拉条)楝条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处6匹匹YxWxYyWy2.310 100.190 10 X” 二3 3138 < f1.05 25.3 101.2 5.79 102 L 一215N /mm 6才两足要求。3.2.3强度验算载荷标准值qy (gk qk)apcosa =(0.469+0.467)0.778 0.9487=0.691kN/m沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度：33V 5 qyl 50.691 4000311I54<l384 EIx3842.06 10 101 103611

5、50能满足刚度要求。3.2.4荷载计算恒载X 二(kN/m)石棉瓦X二(kN/m)条和拉条(kN/m )合计gk = (kN/m)可变荷载qk=x = (kN/m)楝条的均布荷载设计值q= Ggk+ Qqk=x+x=m节点荷载设计值P=qa，s=xx4=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(含楝条)KN/m2屋架和支撑自重=KN/m2恒荷载总和m2KN/m 2可变荷载总和KN/m2风荷载：乌鲁木齐基本风压co o=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：w 尸-xxx =- KN/m2背风面：3 2=-xxx =- KN/m2

6、垂直于水平面的分力最大为x =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 2荷载组合可变荷载效应控制的组合：x + X = KN/m 2永久荷载效应控制的组合：x + x x = 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：Fi= (X6X15) /8=18KN上弦两端节点荷载：F2=182=9KN下弦节点荷载：F3= (X 6X 15) /4=内力计算柱内力详图柱号MNVMNV1234567891011121314151617181920212223242526272829t=10mm 。5屋架杆件截面设计弦杆端节间最大内

7、力 N=,查表，选用支座节点板厚度上弦杆按上弦杆最大轴心压力计算，试选截面2 L90 X 6截面几何特性：A=X 2=iy=ix=lox=loy=入 x= lox/ ix=< 150入 y= loy/ i y=< 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入yz b/t=90/6=15< b=X9=0 475bt按式 4-15 计算入 yz=y (1+=l2yt2由 入max=入yz=,查附表得（）=er =N/ （6 A） =<215N/mm 2 满足填板每个节间放一块（满足1i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2匚70X5,截面

8、几何特性：A=X 2=iy=ix=lox=loy=入 x= lox/ ix=< 350 入 y= loy/ iy=< 350o- =N/A=mm 2< 215N/mm 2填板每个节间放两块斜腹杆计算（16）号杆件，选2b56X5截面几何特性：A=X 2=iy=ix=Iox=x 287=loy=287cmX x= lox/ ix=< 150 X y= loy/ iy=< 150yzb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入 b/t= < b=x 28?= 拉式4-15计算入yz=入0.475boy12 t2by i由入max= X yz=,查附表

9、得j =cr =N/ （J）A） = N/mm 2< 215N/mm 2 满足填板放两块计算(13)、(14)号杆，选2s5X5截面几何特性：A=X2=iy=ix=以(13)号杆计算|ox=X =|oy=入 X= lox/ ix=< 1 50入 y= loy/ iy=< 1 50b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入yz b/t=9 <b=x =n 475b4按式4-15计算入yz"y (1+上)=lfyt由入max=入yz=,查附表得$ =er =N/ (j)A) = N/mm 2< 215N/mm 2 满足放一块填板计算（15）、（

10、17）号杆，选2b56X5,按受压杆长细比控制截面, 截面几何特性：A=X 2=ly=lx=lox= X =loy=入 x= lox/ ix=< 1 50 入 y= loy/ iy=< 1 50o- =N/A=mm 2< 215N/mm 2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A (cm2)计算应力(N/mm 2)容许长 细比 【人】杆件端 部的角 钢肢背 和肢尖 焊缝 (mm)每 节 间 填 板 数l oxloy上 弦 杆A-B2U90X6150-1J-I2U90X6150-1下 弦 杆A-G2U70X5350-2腹 杆D

11、-F2872L56X51508-645-402D-G2L56X51508-645-402G-C2L45X51508-645-401B-G2L45X51508-645-401E-F2L56X51508-645-401L-F2872L56X51508-645-402L-H2L56X51508-645-402H-K2L45X51508-645-401J-H2L45X1508-645-4016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：hfi=8mm ,hf2=5mm1 wi2 0.72 N3+2hfi=33.4mm v 8hfi=64mmhfi

12、ftwlwi 取 64mm1 w22 0.7 hf2ftw+2hf2=24mm < 8hf2=40mm , lw2 取 40mm同理，C-G杆件肢背、lwi 取 64mm ,B-G杆件肢背、lwi 取 64mm ,肢尖焊脚尺寸分别为:lw2 取 40mm肢尖焊脚尺寸分别为:lw2 取 40mmhfi=8mmhfi=8mm,hf2=5mm,hf2=5mm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:2 0.7 hf2加=mm2< ffw =i60N/mm 2下弦节点FD-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺

13、寸分别为:lwi 取 64mm , lw2 取 40mmE-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为:hfi =8mmhfi=8mm,hf2=5mm,hf2=5mm1 wi2 0.7hfi ft+2hfi =42mm < 8hfi=64mmlwi 取 64mm1 w22 0.7 hf2 f+2hf2< 8hf2=40mmt lw2 取 40mm下弦杆与节点板连接焊缝内力差N=0.lw由节点板尺寸确定为，取lw=7cm上弦节点Dhfi=8mm,hf2=5mmG-D杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：1 wi2 0.7 hfi ftw+2hfi= v 8hfi=64mmlwi 取 64mml w2

14、2 0.7 hf2ftw+2hf2=24mm < 8hf2=40mm lw2 取 40mmF-D杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为:hfi=8mm , hf2=5mml wi2 0.7+2hf1<8hf1=64mm fi ftl w2lwi 取 64mm2 0.7 hf2 f+2hf2< 8hf2=40mm wt lw2 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2 0.7 hf2lw=mm2< ffw =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2L90X&除倒棱外，竖肢需切去 =t+h

15、f+5=6+8+5=19mn）取=20mm,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lw 匚 =135mm0.7hf ftw共四条焊缝，平均受力，故 lw=1354+=< 8hf=64mm, ,取 lw=64mm拼接角钢总长度为1=2+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=6mmw12 0.7 hf1 ftw+2hf1 =92mm 1 lw1 取 95mmw232 0.7 hf2ftw+2hf2=63mm lw2 取 65mmG-A杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为:hfi=8mmhf2=5mmw12 0.7 hf1 ftw+2hfi=87mmlwi 取 90mmw22 0.7 hf2 ftw+2hf2=67mm lw2 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a x b=28 x 28=784cm2锚栓直径取20mm ,锚栓孔径取 40mm , 实际底板净面积 An=x 52/4=764cm2 底板实际应力q=85500/76400=mm 2ai= (140.5) 2(140.6)2 =19cm bi=x 19=b"a1=,查表得