三角型钢屋架人字形.docx

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(圆满版)三角型钢屋架人字形
(圆满版)三角型钢屋架人字形
钢屋架设计计算书
设计资料及屋架形式与资料
某单跨厂房,长度为120m,柱距为,跨度18m,车间内设有一台200KN的中级工作制的吊车,计算温度高于-20℃。采纳三角形钢屋架的屋面,坡度i=1:
3,采纳石棉水泥波形瓦屋面〔重量200N/m2〕,规格:1820×725×8,轻钢檩条及拉条〔重量100N/m2〕.
钢屋架简支于钢筋砼柱上,上柱截面为400×400,砼强度等级为C25,根本风压W0=350N/m2,屋面均布活载或雪载为500N/m2,积灰荷载为100~500N/m2,无抗震要求。钢材标号:,其设计强度为f=215KN/m2,焊条采纳E43型,手工焊接,荷载分项系数去:γG=,γQ=.
屋架形式及几何尺寸
依据所用屋面资料的排水需要几跨度参数,采纳人字形六节间三角形屋架。
屋架坡度为1:3,屋面倾角
arctan1
。
3
,cos
屋架计算跨度:l0
l300
17700mm.
屋架跨中高度:h
l0
2655mm
6
l0
9240mm
上弦长度:L
2cos
L
2310mm.
节间长度:a
4
节间水平方向尺寸长度:a`
acos
.
依据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。
图1杆件的几何尺寸
屋盖支撑设计
〔如图1所示〕
⑴在房子双侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
⑵在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。
(圆满版)三角型钢屋架人字形
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图2屋架的支撑
(圆满版)三角型钢屋架人字形
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波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm,且每张瓦最少要有三个支撑点,所以最大檩条间距为
1820
150
apmax
835mm
3
1
半跨屋面所需檩条数
np
L
9240
根
1
835
835
考虑到上弦平面横向支撑节点处必然设置檩条,为了便于部署,实质取半跨屋面檩条数13根,那么檩条间距为:
ap
9240
13
1777apmax
835
能够知足要求。
檩条水平间距:ap
apcos
738mm.
檩
条
选
用槽
钢
[,
查
表得
有关
数
据
:
Wx3,Wy
3,Ix
389cm4。
⑴荷载计算
W
117
11L
117
11
18
恒载:
,活载:2.
檩条截面受力争如图
3所示。
檩条线载荷为:Pk=(+)0×
P=(×+×.6)×
Px=P×sinα=×
Py=P×cosα=×
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图3檩条截面力系图
⑵强度验算
檩条支撑如图4所示。
柱间距为l,所以弯矩设计值为:
Mx
Pyl2
m
8
My
Pxl
2
m
32
屋面能阻截檩条侧向失稳和扭转时,可不计算整体坚固性,只要计算其强度。
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檩条的最大应力处:
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MX
My
2
2
147N/mm215N/mm
γxWnx
γy1Wny
Pl2
檩条x方向:M
Pl2
檩条y方向:M
32
8
图4
⑶刚度验算
当檩条间设有拉条时,檩条只要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
(gksk)apcos

那么
5
qyl3
5
6900
3
l
46mm
l384
?
384

389
104
150
EIx
能知足刚度要求。
屋架的内力计算

nl177006;
h2950
为求杆件轴力,把节间荷载转变为节点荷载p:
p=〔×+×.6〕××
因为屋面坡度较小,风荷载为吸力,且远小于屋面永远荷载,故其与永远荷
载组合时不会增大杆件的内力,所以不予考虑。芬克式屋架在半跨活荷载作用下,
腹杆内力不会变号,故只要按全跨永远荷载与全跨可变荷载组共计算屋架杆件的
内力。
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屋架杆件内力计算可使劲学求解器进行。直接由建筑结构设计手册查得各杆
件的内力系数,此后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力。
表1
杆件内力系数及内力值
杆件
内力系数
内力设计值
3-4
1-3
全跨
4-5
5-7
屋面
1-2
荷载
2-6
P的
2-3
内力
2-4
系数
2-5
5-6
6-7
注:负为受压,正为受拉
全跨荷载部署图
全跨荷载内力争
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上弦杆端节间的最大正弯矩:M10;
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其余节间的最大正弯矩和节点负弯矩为:M2=±0;
上弦杆集中荷载:P′=(1.××)××KN;
节间最大弯矩:M0=P′·×·m
那么:M10
×
·
2±
0±×±·
=,
M===
屋架杆件截面设计
在三角形屋架中,依据杆件最大内力N=Nmax=,查焊接屋架节点板厚参照采纳表,选择端支座节点板厚为12mm,其余节点板厚为10mm。节点板厚的选择如表2所示
表2钢屋架节点板厚度参照采纳表
确立节点板厚
≤
160~
301~
501~
>
的最大内力/kN
160
300
500
700
701
节点板厚
6mm
8mm
10mm
12mm
14mm
端支座节点板
8mm
10mm
12mm
14mm
16mm
厚
(图5)
整个上弦杆采纳等截面通长杆,以防备采纳不同样的截面时的杆件拼接。
杆3-4的内力为N1,为压应力。
lox=231cm,loy=2l1=2231=462cm
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图5上弦截面
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设=130,查轴心受力坚固系数表,
需要截面积A'
N
103
2
f
215
需要展转半径
'lox231
'
loy
462
ix
,iy
130
130
第一,试选上弦杆截面为2∟100×10:2,r=12mm,ix=,
iy
Wxmax3,Wxmin3
⑴强度查验
杆件单向受弯,按拉弯和压弯构件的强度计算公式计算:
查表知:
x1
=,
,
λ
x2
[]=150
条件:N
Mx
f
215N/mm2
An
xWnx
取1-3段上弦杆〔最大内力杆段〕验算:轴心压力N=.
最大节间正弯矩:Mx
1
·
=M=
最大负弯矩:Mx=M2=·m
正弯矩截面:
N
Mx
N
Mx
103
106
Anx1Wnx
A
x1Wxmax
102

f
215N/mm2
负弯矩截面:
N
Mx
N
M2
103
106
Anx2Wnx
A
x2Wxmin


f
215N/mm2
所以上弦杆的强度知足要求。
⑵弯矩作用平面内的坚固性计算
应按以下规定计算:
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对角钢水平肢1:N
mxMx
f215N/mm2
xA
N
xW1x(1
)
NE`x
对角钢水平肢2:N
mxMx
f
215N/mm2
A
xW2x(1
N
)
NE`x
因杆段相当于两头支撑的构件,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,故按标准取等效弯矩
:
mx
。
长细比:x
lox
231
150
ix
该截面属于b类截面,查表得
x
欧拉临界应力:NE`x
2EA
2
206
103

103

2
2
N
所以:
NEx
用最大正弯矩进行计算:M
·
m
x
1
W1X
Wxmax
3
W2X
Wxmin
3
N
mxMx
103
106
2
2
xA
W
N

(1
)

f215Nmm
x1x
NE`x
N
mxMx


2
2
A
N

()

f215Nmm
xW2x
NE`x
用最大负弯矩进行验算:Mx
2
·
=M=
W1X
Wxmin
3,
x
x2
N
mxMx

106
2
2
xA
102

(1
)

f215Nmm

NE`x
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知足要求
⑶弯矩作用平面外的坚固性计算
验算条件:
N
txMx
f215N/mm2
yA
bW1x
故验算上弦杆的13457段在弯矩作用平面外的坚固性。
等弯系数:βtx=βmx=.
杆3-4的内力为N1,为压应力。
lox=231cm,loy=2×231=462cm.
loy
462
103
150
长细比:oy
iy
属b类截面,查表得
y
用最大正弯矩进行计算
:
Mx
1
·,
3
,
=M=
W1X
Wxmax
对弯矩使用角钢水平肢受压的双角钢
T形截面,标准规定整体坚固系数
b可
按下式进行计算:
b1

fy
1031
得
235
N
txMx
103

f215N/mm2
yA
bW1x
102

用最大负弯矩进行计算:Mx=M2·m,W1XWxmax3,
对弯矩使用角钢水平肢受拉的双角钢T形截面,标准规定整体坚固系数b可按下式进
行计算:
b1

fy
1


235
N
txMx
103


2
yA
bW1x

103
215N/mm
所以平面外长细比和坚固性均可知足要求
⑷局部坚固性验算
验算条件:
翼缘自由外伸宽厚比:b`1523515
tfy
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