完整word版三角形钢屋架计算实例.docx

1、完整word版三角形钢屋架计算实例普通钢屋架设计实例1 设计资料北京地区一单跨厂房屋盖，跨度24m，长度114m，柱距6m。屋架采用24m芬克式三角形钢屋架，屋架简支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm400mm，混凝土强度等级为C20级，柱网采用封闭轴线。厂房内设有一台起重量为Q=30t的中级工作制桥式吊车。钢材为Q235钢，井具有机械性能四项，抗拉强度、伸长率、屈服点、180冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条采用E43型，手工焊。屋面采用波形石棉水泥瓦，自重为0.20kNm2；木丝板保温层，自重为0.24kNm2，檩条采用槽钢。屋面均布活荷载为0.30kNm2；基本雪荷载为0.30kN

2、m2。屋架形式及几何尺寸：屋面坡度i=12.5，屋面倾角，屋架计算跨度为，屋架跨中高度为 ，上弦长度为，取6节间，节间长度为，节间水平投影长度为mm。如图9-18示。图9-18屋架几何尺寸及内力2 支撑布置根据厂房长度为120m60m，跨度=24m和有桥式吊车的情况，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；并在上弦及下弦各设三道系杆。上弦因有檩条亦可不设系杆。如图919示。图9-19 屋盖支撑布置（a）上弦支撑系统、（b）上弦支撑系统、（c）上弦支撑系统3 檩条布置1檩条布置 檩条采用槽钢檩条，每节间放两根，檩距为21273=709mm，檩条跨中设一根

3、拉条。2荷载计算 屋面坡度，雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑，取kNm2。雪荷载与活荷载不同时考虑，取较大值，按雪荷载计算。中波石棉瓦重 本丝板重攘条和拉条重合计雪荷载重檩条均布荷载设计值 KN/m KN/m KN/m3内力计算 KN 4强度计算 试选8号槽钢8，自重0.08KN/m，。截面及受力情况如图9-20所示。验算点（压）验算点（拉）满足强度要求。5整体稳定性验算 因在檩条跨中设有一道钢拉条，故可不进行该项验算。6刚度验算 验算与屋面垂直平面的相对挠度，按短期荷载效应组合进行。荷载标准值 KN/m KN/m？ 10槽钢强度和刚度均满足要求。4 屋架设计1荷载计算 因檩条沿节间布置，先将

4、檩条作为屋架集中荷载计算，再按经验公式计算屋架和支撑自重，最后折算为屋架上弦节点荷载。因为屋面坡度较小，风荷载为吸力，可不考虑风荷载和积灰荷载影响。檩条作用在屋架上弦的集中力为KN屋架和支撑自重，按轻屋盖估算 KN/m2节点荷载设计值为 KN2屋架杆件内力计算 芬克式三角形屋架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，故只需按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算屋架杆件内力。根据建筑结构静力计算手册，十二节间芬克式屋架，n=lh=5，先查得杆件内力系数，再乘以节点荷载 KN，即可得出杆件内力(图9l)最不利内力组合设计值，见表9-3。表9-3屋架杆件内力组合设计值杆件内力系数内力设计值/Kn(F=17.

5、748kN)备注上弦杆ABBCCDDEEFFG-14.81-13.66-14.07-13.70-12.55-12.95-262.85-242.44-249.71-243.15-222.74-229.84负为压杆下弦杆AHHIIJ+13.75+11.25+7.50+244.04+199.67+133.11正为拉杆腹杆DIBH、GHEK、FKHD、DKIKKGGJ-2.79-1.21-1.21+2.50+3.75+6.250.00-49.52-21.48-21.48+44.37+66.56+110.930.00符号同上上弦杆局部弯矩计算。按两跨连续梁计算，如图9-21示图9-21节点荷载上弦杆局部

6、弯矩图端节间：中间节间及节点：3杆件截面选择 先将各杆件内力设计值、几何长度、计算长度入表9-4内，分别计算各杆件需要的截面及填板，然后，填入表中。 按弦杆最大内力-262.85kN，由表94选出中间节点板厚度为l0mm，支座节点板厚度为12mm。(1)上弦杆。上弦杆内力计有：，；故该杆应按压弯杆计算。1)强度验算。截面强度验算由负弯矩控制。2)弯矩作用平面内的稳定性验算。，按b类截面查附录（轴心受压稳定系数表），按有端弯矩和横向荷载同时作用使弦杆产生反向曲率，故取等效弯矩系数采用正弯矩验算：=125.64+26.483=152.123N/mm2 N/mm2补充验算：3)弯矩作用平面外的稳定性

7、验算。由负弯矩控制：，查附录（轴心受压稳定系数表），（弯矩使翼缘受拉）。在计算长度范围内弯矩和曲率多次改变向号，为偏于安全，取。4)上弦填板的设置。一个角钢对于平行于填板的自身形心轴的回转半径，。上弦为压杆，节间长度为212.7cm，每节间设一块填板，则间距为。填板尺寸为。(2)下弦杆。下弦杆均为拉杆，整个下弦采用等截面，按最大内力计算。屋架平面内计算长度按最大节间，即；屋架平面外计算长度因跨中有一道系杆，故。下弦杆所需截面积为 选用2L，采用短肢相并，。强度验算：下弦填板设置：一个角钢对于平行于填板的自身形心轴的回转半径，拉杆按节间设两块填板：填板尺寸为(3)中间竖腹杆。中间竖腹杆，cm。对

8、连接垂直支撑的屋架，采用2L 564组成的十字形截面，cm，单个角钢L 56，。按支撑压杆验算容许长细比。填板设置按压杆考虑：，设置4块，填板尺寸为(4)主斜腹杆、。主斜腹杆、两杆采用相同截面，内力设计值为。所需净截面面积 ，选用2L 454， ，考虑桁架分为两小榀运输时，主斜腹杆需用螺栓在工地拼接，安装螺栓直径取16mm，螺孔直径17.5mm，则实际。强度验算：容许长细比验算： 填板设置按， 、各设置两块，343.7/3=114.57cm110.4cm。填板尺寸为。（5）腹杆。，选用2L 504，若选用2L 454，若按2L 454：按b类截面查附录（轴心受压稳定系数表）若按2L 504：故

9、腹杆截面选用2L 504。填板按，应设3块垫板，因腹杆受力不大，且两端焊于节点板上，为减小焊缝起见，采用3块腹板。填板尺寸为。（6）腹杆、。4根杆均为压杆、受力及长度均小于杆，故可均按杆选用2L 504，只采用2块填板。（7）腹杆、。两者均为拉杆。，仍选用2L 504，验算如下：填板设置：按，各设两块，则，满足条件。桁架杆件计算列表，见表9-4。表9-4桁架杆件计算5.节点设计(1)下弦中间节点 (图7-22)。下弦中间节点用作拼接节点。由于屋架跨度为24m，超过运输界限，故将其分为两榀小屋架。于下弦中间节点处设置工地拼接节点。拼接角钢设计。拼接角钢采用与下弦杆相同截面，2L75505，肢背处

10、割棱，竖肢切去mm(余度)。拼接点一侧每条焊缝长度计算：拉杆拼接焊缝按等强设计，则N，取mmcm拼接角钢长度mm，取270mm。下弦杆与节点板焊缝计算：下弦杆轴拉力通过节点板和拼接角钢两种连接件传递，节点板认为仅承受内力36，6kN，节点板连接焊缝受力甚小，故节点板可按构造确定。图9-22下弦中间节点I构造(2)脊节点。KG斜腹杆与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸为5mm，4mm，则所需的焊缝长度为肢背 mm肢尖 mm弦杆肢背与节点板的连接焊缝，采用塞焊缝，假定脊节点处檩条传来的力为F/3= 17.7483=5.916kN，此力甚小，且节点板甚长，可满焊，不必计算。上弦肢尖与节点板连接

11、焊缝，承担两侧弦杆内力差或15中较大值及其产生的弯矩。本例中活荷载在全部荷载中所占比例甚小，故由半跨雪载与全部恒载在脊节点两侧上弦杆所产生的内力差甚小，可取15KN。按绘制的节点图可知，取33cm，mmKN/cm2 KN/cm2 N/mm2 N/mm2拼接角钢设计。拼接角钢采用与上弦杆相同截面的角钢，肢背处割棱，垂直肢切去mm，取 mm，并将竖肢切口后经热弯成型对焊。拼接角钢与上弦杆连接焊缝长度，设=5mm，则mm，取115mm，拼接角钢总长度为mm中间竖肢杆与节点板连接焊缝。因，按构造取mm，实际长度根据绘制施工图确定为=90mm。脊节点构造如图9-23示。图9-23脊节点构造(3)上弦节点

12、。腹杆与节点板焊缝KN，取mm。则焊缝长度为肢背 mm，取5cm取肢间焊缝 mm其余两腹杆内力均小于杆，故按构造决定肢背mm，肢尖4cm。 上弦杆与节点板焊缝。节点板尺寸如图7-24示。节点板缩人深度为6mm，肢背塞焊缝按承受集中荷载进行计算，cm，则N/mm2160 N/mm2图9-24 上弦节点D构造肢尖焊缝承受弦杆的内力差KN，偏心距mm，内力较小，且节点板较长，故可按构造布置焊缝，即肢尖满焊，不必计算。(4)支座节点A。屋架支承于400mm400mm钢筋混凝土柱上，支座混凝土垫块强度等级为C20级，Nmm2。支座构造如图9-25示。为便于施焊，取底板至下弦中心线距离为160mm，下弦截

13、面为2L75505，上弦截面为2L1007。1)下弦杆与节点板焊缝计算。KN肢背 cm取150mm肢尖 cm取80mm图9-25支座节点 2)上弦杆与节点板焊缝计算。kN。肢背为塞焊缝，肢背、肢尖均按节点板满焊，=5mm，焊缝长度仅考虑节点中心右边板长的焊缝长度cm，承受荷载为 kN，取mm kN/cm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 3)支座底板计算。支座反力： kN肢座底板需要的受压净面积： mm2 锚栓直径采用mm，并用U形开口，开孔面积cm2 cm2则所需面积为 cm2根据构造要求底板尺寸为 cm2 cm2底板所受均布荷载反力为 N/mm2 N/mm24)所需底板厚度t的计算：按两邻支承边的板计算，查表得mm，取16mm底板尺寸为。5)支座加劲肋设计。加劲肋厚度取l0mm，焊脚取6mm，焊缝长度仅考虑与支座节点板焊接的焊缝，不考虑与上弦的焊缝，cm。加劲肋承受的内力为kN6)节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。取加劲肋切口宽度为15mm，取=6mm，6条焊缝的总计算长度为 其余节点计算从略，构造详见施工图（图9-26）图9-26 24m钢屋架施工图