12m跨度轻型屋面三角形钢屋架设计说明书精选文档Word格式文档下载.docx

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h=l0/5=2340mm

上弦长度：

L=l0/（2cosα）≈6300mm

节间长度：

a=L/4=6300/4=1575mm

节间水平段投影尺寸长度：

a’=acosα=1575×

0.9285≈1462mm

根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示

三屋盖支撑布置

（一）屋架的支撑，如图2

1.在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面支撑；

2.因为屋架的跨度大于18m，固设置两道垂直支撑【1】，位于屋架的长压杆D-2和D’-2’。

3.因其为有檩屋架，在屋架的下弦节点2和2’各设置一道长柔性系杆，以与垂直支撑相协调。

【1】

（二）屋面檩条及其支撑

1.檩条

波形石棉瓦长1820mm，要求搭接长度≥150mm，且每张至少需要三个支承点，因此檩条最大间距：

，半跨屋面所需檩条数：

根

考虑到上弦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=10根，以便于布置。

则檩条间距：

小于最大檩条间距可满足要求

1）内力计算

檩条的线载荷

=psinα=1.05×

0.3714≈0.39kN/m

=pcosα=1.05×

0.9285≈0.97kN/m

弯矩设计值

由于檩条跨距等于4m，可不设拉条【1】

檩条在刚度最大平面内的跨中弯矩

Mx=qyl2/8=0.97×

42/8=1.94kN·

m

檩条在刚度最小平面内的跨中弯矩

My=qxl2/8=0.39×

42/8=0.78kN·

2）截面选择及强度计算

选用轻型槽钢［8，查表可得Wx=25.3cm3，Wy=5.79cm3，Ix=101.3cm4。

计算截面无孔洞削减，屋面能阻止檩条失稳和扭转，截面塑性发展系数γx=1.05，γy=1.20，截面最大应力（拉应力）位于槽钢下翼缘肢尖处：

σ=kN/m2

<

215kN/m2=[σ]

故能满足要求。

3）刚度验算

沿y轴载荷标准值pky=qkcosα=0.840×

0.9285=0.78kN/m；

计算挠度vy=5pkyl4/384EIx=12.46mm＜4000/150=26.67mm，故能满足刚度要求

四屋架的内力计算

（一）杆件的轴力

载荷计算：

屋面水平投影面上的载荷设计值：

q=1.2×

0.9+1.4×

0.3=1.5kN/㎡

为求杆件轴力，把载荷转化为匀节点荷载：

p=qa’s=1.5×

1.462×

4=8.77kN。

由于屋架及荷载的对称性，只需计算半个屋架的杆件轴力。

根据《建筑钢结构静力计算手册》查得八节间芬克式屋架内力系数和计算出内力如表1和图3.

杆件名称

杆件

内力系数

内力设计值（kN）

上

弦

AB

-9.42

-82.61

BC

-9.05

-79.37

CD

-8.68

-76.12

DE

-8.31

-72.88

下

A-1

8.75

76.74

1-2

7.50

65.78

2-3

5.00

43.85

腹

板

B-1,D-6

-0.93

-8.16

C-2

-1.86

-16.31

C-1,C-6

1.25

10.96

2-6

2.50

21.93

E-6

3.75

32.89

表1

（二）上弦杆的弯矩

令M0为视上弦节间杆段为简支梁时的最大弯矩。

则实际上弦杆端节间最大正弯矩：

M1=0.8M0，其它节间最大正弯矩和节点负弯矩为M2=±

0.6M0。

上弦杆节间集中载荷

P’=qas/3=1.5×

4×

1.462/3=2.92kN

M0=P’a’/3=2.92×

1.462/3=1.42kN·

端节间最大正弯矩

M1=0.8M0=0.8×

1.42=1.136kN·

M2=±

0.6M0=±

0.6×

1.42=±

0.852kN·

五屋架截面设计

在设计杆件截面前，必须首先确定所选节点板的厚度。

在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大内力有关。

根据弦杆最大内力Nmax=82.61，查焊接屋架节点板厚度选用表【设计手册】可选择支座节点板厚8mm，其它节点板厚6mm。

（一）上弦杆

整个上弦杆采用等截面通长杆，以避免采用不同截面时的杆件拼接。

弯矩作用平面内的计算长度l0x=157.5cm

侧向无支撑长度l1=2×

157.5=315cm

首先，试选上弦截面为2L70×

6，其主要参数查表有：

A=16.32cm2，r=8mm，ix=2.15cm，iy=3.18cm，Wxmax=38.78cm3，Wxmin=14.95cm3.

截面塑性发展系数γx1=1.05，γx2=1.20

1.刚度验算

验算条件kN/mm2

取A-B段上弦杆（最大内力杆段）验算：

轴心压力N=82.61kN

最大正弯矩（节间）Mx=M1=1.136kN·

最大负弯矩（节点）Mx=M2=0.852kN·

正弯矩截面

负弯矩截面

故上弦杆强度满足要求。

2.弯矩作用平面内的稳定性计算

应按下面规定计算:

（1）对角钢水平肢1

（2）对角钢竖直肢

因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载荷并使构件产生反向曲率的情况，故按规范取：

等效弯矩系数βmx=0.85

属于b类截面，查表有φx=0.729

欧拉临界应力

杆段A-B轴心压力N=82.61kN

用最大正弯矩进行验算：

Mx=M1=1.136kN·

m，

W1x=Wxmax=38.78cm3，W2x=Wxmin=14.95cm3

用最大负弯矩进行验算：

Mx=M2=0.852kN·

γx=γx2=1.20W1x=Wxmin=14.95cm3，

则可知平面内长细比和稳定性能满足要求。

3弯矩作用平面外的稳定性验算

条件，

因侧向无支撑长度l1为3150mm，故应验算上弦杆A-B-C段在弯矩作用下面外的稳定性。

等效弯矩系数βtx=βmx=0.85

轴心压力N1=82.61kNN2=79.37kN

计算长度

l0y=l1（0.75+0.25）=315（0.75+0.25）=318.21cm

λ0y=

属于b类截面，查表得，φy=0.555

用最大正弯矩进行验算。

Mx=M1=1.136kN·

m，W1x=Wxmax=38.78cm3

对弯矩使角钢水平肢受压的双角T形截面，查相关规范得整体稳定系数φb可下式进行计算：

Φb=1-0.0017λy=1-0.0017×

100.1×

1=0.829

得

Mx=M2=0.852kN·

m，W1x=Wxmin=14.95cm3

对弯矩使角钢水平肢受压的双角T形截面，查相关规范得整体稳定系数

φb=1.0。

平面外长细比和稳定性均满足要求。

4.局部稳定验算

条件：

翼缘自由外伸宽厚比

腹板高厚比h0/tw应满足

当α0≤1.0时，

当α0≥1.0时，

由2L70×

6组成的T形截面压弯构件：

翼缘

满足局部稳定要求，且前面的计算所取γx分别为1.05和1.20无误。

腹板

亦满足要求。

所选上弦杆截面完全满足各项要求，截面适用。

（一）下弦杆（轴心受力杆件）

整个下弦杆不改变截面，采用等截面通长杆。

在下弦节点‘2’处，下弦杆角钢水平肢上开有直径为17.5mm的安装螺栓孔。

因此，计算下弦杆强度时，必须考虑及此。

此外，选截面时还要求角钢水平肢（开孔肢）的边长≥63mm，以便开d0=17.5mm的孔。

首先按杆段A-1（该截面上无孔）的强度条件和下弦杆的长细比条件选择截面。

杆段A-1的轴心拉力N=76.74kN

下弦杆的计算长度

l0x=245.6cm（取下弦杆2-3段的长度）

l0y=2×

245.6=491.2cm

需要

选用2L63×

4，其截面相关参数为

A=8.12cm2，r=8mm，ix=1.96cm，iy=2.87cm，Wxmax=11.44cm3，Wxmin=3.39cm3.

截面塑性发展系数γx1=1.05，γx2=1.20.

1.长度验算

杆段A-1：

An=A=8.12cm2，

杆1-2：

则下弦杆的强度满足要求

2.长细比验算

下弦杆长细比满足要求，所以所选下弦杆截面适用。

（三）腹板（轴心受力杆件）

1.短压杆B-1,D-6

N=8.16kN

因内力较小、杆件较短，拟采用单角钢截面、通过节点板单面连接。

先按长细比要求试选截面，然后进行验算。

斜平面计算长度

l0=0.9l=0.9×

63=56.7cm

选用1L30×

3，A=1.75cm2，imin=iy0=0.59cm

令

属b类截面，查表有φ=0.581

单面连接的角钢构件按轴心受压计算稳定性时的强度设计值折减系数

ηR=0.6+0.0015λ=0.6+0.0015×

96.1=0.744

ηRf=0.744×

215=160N/mm2

故所选截面满足要求。

2.长压杆C-2

N=16.31kNl=126cm

l0x=0.8l=0.8×

126=100.8cm

l0y=l=126cm

垂直支撑连在预先焊于长压杆和弦杆的连接板上，杆件截面无削减。

按稳定性条件试选长压杆截面。

采用等边双角钢组成的T形截面。

假定长压杆的长细比为λ=150，则查表可得（b类截面）φ=0.308，

此时

合适。

选用L45×

3，其相关参数为

A=2.66cm2，ix=1.39cm，iy=0.90cm

验算

由λmax=λx=132.6查得φ=0.376

故所选截面适用。

3.拉杆C-1,C-6

N=10.96kNl=169.7cm

拟采用单面连接的单角钢截面（截面无削弱）

计算长度

169.7=152.73cm

式中的0.85是单面连接的单角钢构件按轴心受力计算强度时的强度设计值折减系数。

选用1L25×

3，A=1.43cm2＞0.60cm2，imin=iy0=0.49cm2＞0.436cm2

4.拉杆E-6-2

N=32.89kNl=169.7cm

l0x=l=169.7cml0y=2×

169.7=339.4cm

选用L30×

3，A=3.5cm2＞1.53cm2，ix=0.91cm＞0.485cm，

iy=1.47cm＞0.97cm可满足使用要求。

6.中央吊杆E-3

N=0，l=234.0cm

因吊杆不连垂直支撑，故按拉杆的长细比条件选择截面。

采用单面连接的单角钢截面

234.