9m跨度轻型屋面三角形钢屋架设计说明书

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1、轻型屋面三角形钢屋架设计说明书学生：李维指导老师：付建科（三峡大学机械与材料学院）一、设计资料及说明设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构(封闭式)，要求结构合理，制作方便，安全经济。1、单跨屋架，平面尺寸为：36m×9m，柱距S=4m；2、屋面材料：波形石棉瓦(1820×725×8)；3、屋面坡度i=1∶2.5，恒载0.9kN/m2，活(雪)载0.3kN/m2；4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m；5、钢材标号：Q235-B.F；6、焊条型号：E43型；7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载(不包括风荷载)，荷

2、载分项系数取：γG=1.2，γQ=1.4。二、屋架形式及几何尺寸三角形钢屋架多用于屋面坡度较大的屋盖结构中，根据屋面的排水要求，上弦坡度一般为i=1/2～1/3。三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉，短杆受压，受力较小，且制作方便，易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。此设计采用六节间的三角形芬克式轻钢屋架。屋面坡度i=1∶2.5，于是屋面倾角屋架计算跨度：L0=L-300=9000-300=8700mm屋架跨中高度：上弦长度：上弦节间长度：上弦节间水平投影长度：根据已知几何关系，求

3、得屋架各杆件的几何长度如图1所示(因对称，仅画出半榀屋架)。图1屋架杆件的几何长度(mm)三、屋架支撑布置(一)屋架的支撑1.在房屋两端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(如图2)。2.在与横向支撑同一柱间的屋架长压杆D-2和D-2′处各设置一道垂直支撑，以保证长压杆平面的计算长度符合规范要求。3.因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在各屋架的下弦节点2和2′各设置一道通长柔性水平系杆，水平系杆的始、终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。4.上弦横向支撑和垂直支撑节点处的水平系杆均由该处的檩条代替。(二)屋面檩条

4、及其支撑1.檩条数量波形石棉瓦长1820mm，要求搭接长度≧150mm，且每张瓦至少要有三个支承点，因此最大檩条间距半跨屋面所需檩条数考虑到所需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=8根，檩条间距可满足要求。2.檩条选择檩条通常是双向弯曲结构，分实腹式和桁架式两大类，或者制造费工，应用较少。实腹式檩条常采用槽钢、角钢以及冷弯薄壁C型钢和Z型钢。槽钢檩条应用普遍，其制作、运输和安装均较简便；但热轧型钢壁较厚，材料不能充分发挥作用，故用钢量较大；薄壁型钢檩条受力合理，用钢量少，在材料有来源时宜优先采用，但防锈要求较高。这里

5、试选用[8槽钢，查型钢表可得，，。实腹式檩条由于腹板与屋面垂直放置，故在屋面荷载q的作用下将绕截面的两个主轴弯曲。若荷载偏离截面的弯曲中心，还将受到扭矩的作用，但屋面板的连接能起到一定的阻止檩条扭转的作用，故设计时可不考虑扭矩的影响，而按双向受弯构件计算。由于型钢檩条的壁厚较大，因此可不计算其抗剪和局部承压强度。3.檩条验算a.荷载计算恒载,活载，则檩条均布荷载设计值图2所示实腹式檩条在屋面竖向荷载q作用下，檩条截面的两个主轴方向分布承受和分力作用。图2槽钢檩条受力示意图则b.强度验算檩条承受双向弯曲时，按下列公式计算强度：截面塑性发

6、展系数，，故所以满足要求。C.刚度验算当檩条间设有拉条时，檩条只需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：则能满足刚度要求。四、屋架的内力计算(一)杆件的轴力载荷计算：恒载，活载，屋面水平投影面上的荷载设计值为为求杆件轴力，把荷载化成节点荷载：由于屋架及荷载的对称性，只需计算半榀屋架的杆件轴力。由《建筑结构静力计算手册》查得内力系数，计算出各杆内力如表。图表3杆件内力设计值杆件名称杆件内力系数内力设计值（KN）上弦AB-6.93-60.30BC-5.59-48.63CD-5.99-52.11下弦AF6.

7、2554.38FE3.7532.63腹板FB-1.21-10.23FC-1.21-10.23FD2.5021.75上弦杆的弯矩屋架上弦杆在节间荷载作用下的弯矩，按下列近似公式计算：上弦杆短节间的最大正弯矩其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩是视上弦节间杆段为简支梁时的最大弯矩，计算时屋架及支撑自重仅考虑上弦杆重量。上弦杆节间集中荷载节间简支梁最大弯矩端节间最大正弯矩其它节间最大正弯矩和节点负弯矩五屋架杆件截面设计在设计杆件截面前，必须首先确定所用节点板厚度。在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大内力有关。根据弦杆最大内力查《钢结构设计指导

8、与实例精选》钢屋架节点板厚度选用表，可选择支座节点板厚度8mm，中间节点板厚度6mm。（一）上弦杆整个弦杆采用等截面筒长杆，以避免采用不同截面时的杆件拼接弯矩作用平面内计算长度侧向无无支撑长度首先适选择上弦截面为2∟。查