27米三角屋架设计

1、1、设计资料厂房位于江门市，为单层单跨结构，三角形屋架跨度27m，厂房柱距6m，总长度120m , 檐口高度15m，屋面坡度1/2.5，屋面材料采用压型钢板。钢屋架简支于钢筋混凝土柱上， 柱的混凝土等级为 C30,柱顶截面尺寸为 400mm X 400mm。钢材Q235B，焊条采用E43型 焊条手工电弧焊。2、屋架尺寸、支撑布置屋 架 尺 寸 ： 屋 架 坡 度 i=1/2.5 ， 屋 面 倾 角 21， 屋 架 计 算 跨 度L=l-300=27000-300=26700mm，上弦尺寸 2396.4mm。取6节间，节间长度为 2397，节间水 平投影长度为 2225mm。支撑布置： 上弦节间

2、长度为三个檩距， 有节间荷载。 上弦横向水平支撑设置在房屋两端 及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置两道垂直支撑（在跨度1/3 处各一道），在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与 檩条相连。在上弦平面内布置纵向水平支撑。第 1 页 共 13 页3、荷载（对水平投影）（1）恒载标准值压型钢板（含保温）0.35/cos 21 =0.377kN/m2檩条0.05kN/m2屋架及支撑0.20kN/m2合计0.837kN/m2（2）活荷载屋面活荷载0.5645kN/m2合计0.5645kN/m2（3）风荷载厂房处于江门市，基本风压为0.6kN/m2,风荷载

3、高度变化系数为1.056，屋面迎风面的体形系数为-0.328，背风面为-0.6，所以负风压的设计值为wi1.4 0.328 1.056 0.60.291kN /m22w21.4 0.5 1.056 0.60.444kN /mW1和W2垂直水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比控制在250以内。（4）上弦节点荷载及集中荷载荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）P（ kN）节点荷载（设计值）P=3P（ kN）备注恒载4.4713.41P1.2 0.837 0.799m 0.9285 6m 4.47kN kN活荷载3.7811.340P1.4 0.5645 0.799m 0

4、.9285 6m 3.78kN kN恒载+活荷载8.2524.75P4.47kN3.78kN8.25 kN4、内力计算（1）内力计算及内力组合杆件名称杆件编号恒载及活荷载半跨活荷载内力组合（kN）最不利内力内力系数恒载内力（kN）活荷载内力（kN）内力系数半跨活载内力（kN）恒载+活荷载恒载+半跨活荷 载123452+32+5上弦杆a-b-14.81-198.6021-167.9454-10.764-122.06376-366.5475-320.66586-366.5475b-c-13.66-183.1806-154.9044-9.631-109.21554-338.085-292.39614

5、-338.085-188.67-159.55-113.7-348.2-302.45-348.2c-d-14.078738-10.0337422325292325-183.71-155.35-109.5-339.0-293.28-339.0d-e-13.778-9.66267087540875-168.29-142.31-96.57-310.6-264.86-310.6e-f-12.55557-8.516144125694125-173.65-146.85-101.1-320.5-274.80-320.5f-g-12.95953-8.9194146125096125184.387340.3129

6、7.787340.31a-h13.755155.92510113.425525下弦杆150.862278.43235.912278.43h-j11.255127.5757.585.0575575185.62185.62j-m7.5100.57585.053.7542.5255143.15a-h/h-16.226-13.721-13.71-29.94-29.936-29.94j/e-k/-1.2114-1.209006751675k-f-37.413-31.638-31.60-69.05-69.018-69.05d-j-2.7996-2.787458254825斜腹杆h-d/d-k2.533.5

7、2528.352.528.3561.87561.87561.87592.81292.812j-k3.7550.287542.5253.7542.525592.81255154.68154.687154.68k-g6.2583.812570.8756.2570.87575575竖腹杆g-m00000000(2 )上弦杆弯矩计算端节间跨中正弯矩pl12 5Mi 0.8M o 0.80.8(8.25kN0.799 3)4.88kNm332.7中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩M20.6M00.6 6.1035 3.6621kN m5、杆件截面设计按弦杆内力最大值 N=366.4kN,由表7.4选用中

8、间节点板t=10mm。(1)上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆1内力 N=-366.4kN，M1x=4.88kN.m，第18页共13页233M2x=3.6621kN.m。选用 2L 140X 14, A=75.14cm , Wix=346cm , W2x=137.5cm , ix=6.13cm , iy=6.2cm。长细比lox 239.7cmix 4.28cm56.01 1501 oy yly239.7cm38.66i 1506.2cmb140mm-loy239.7cm100.58 丄0.589.65t14mmb1.4cm0.475b40.475441.4 cmyzy(122 )3

9、8.66122丄，221 oyt239.7 cm1.4 cm由X、 yz查表得（b类截面），x0.828,y 0.90339.922EA3 2 2 2206 103N/mm 2 75.14 102mm2Ex1.11.1 56.0124427.048kN塑性系数 y=1.05 , Y2=1.2a、弯矩作用平面内的稳定性规范规定两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数 餉x=0.85。用跨中最大正弯矩 Mx1=4.88kN.m验算，代入公式得:N_xAxWx 13mx.M x1366.4 10 N2N 0.828 7514mm2 0.80.85 4.88 10

10、6 N mmNex1.05 3 46 1 03mm3 1 0.83664kN4427.048kN71.13N/mm2215N/mm2局部验算b 140翼缘b肓10(10 0.1 )：23515.601满足要求。对于双角钢T形单轴对称截面压弯构件，当弯矩作用于对称平面且使较大翼缘受压时,构件失稳时出现的塑性区除存在受压区屈服和受压、受拉区同事屈服两种情况外，还有可能在受拉区首先出现屈服而导致构件失去承载能力，估还补充应验算下式mx.Mx1x2W2x 1 1.253366.4 10 N27514mm0.85 3.6621 106N mm1.2 137.5 103mm31 1.25Ex366.21k

11、N4427.048kN227.72N/mm2215N/mm满足要求。所以平面内满足要求b、弯矩作用平面外的稳定性由于 如39.1120,所以梁的整体稳定系数可由下式计算:b 1 0.0017 y*y2351 .001739.10.3353等效弯矩系数b=0.85用跨中最大正弯矩 Mxi=4.88kN.m验算，代入公式得:yAtx .M x1bW|x366.4 103N2 20.903 75.14 10 mm0.85 4.88 106N mm330.353 346 10 mm102.6N/mm22215N/mm因此,根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。可不必验算

12、节点处的平面外稳定，只需验算其强度。c、强度验算上弦杆节点b处的弯矩较大，且W2x又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式 验算(An= A)：MxxWx min3366.4 10 N75.14 102mm264.88 10 N mm1.223378.34 N/mm137.5 103mm32215N/mm满足要求。填板的设置该斜杆为压杆所以l1 40i1401.4 56cm , 239.7/2204.2，应设四块填板。填板尺寸为170mm 10mm 80mm。(2)下弦杆下弦也不改变截面，按最大内力计算。杆ix=3.32cm,a-h 的轴心力 Nmax=340.314kN。选用 2 L11

13、02X 14 , A=58.12cm ,iy=5cmo长细比l oxxix506.6cm3.32cm152.6400强度验算l oy y ly1013.2cm5cm202.64400N maxAn3340 10 N58.12 102mm258.5 N/mmif=215 N/mm填板的设置该斜杆为压杆所以 I 2满足要求80i180 1.2 96cm , 1013.2/9611，应设十块填板。填板尺寸为100mm 10mm 80mm。（3）斜腹杆A、杆 d-j长细比轴心力2Nmax=-69.05kN。选用 2 L 50X 5, A=9.6cm , ix=1.53cm , iy=2.45cm。lo

14、x 0.8lIx 1.53.8 2876cm 169.171.53cm20050mm5mm10yzy(10.85yz查表得局部验算l oyyly0.542.45l oy287.6cm 117.42.45cmb 54117.4200竺如31.15cm440.85 5 cmI oy（b类截面），369.05 10 N0.4539.62 2 2 2287.6 cm 5 cm117.432000.453102mm22158.78N/mm2215N/mm翼缘-t5021满足要求10 (10 0.1 )填板的设置该斜杆为压杆所以l140i140 5.5220cm，287/2201.3，应设两块80mm 。

15、填板。填板尺寸为 80mm 10mmB、 腹杆a-h/h-j/e-k/k-f均为压杆轴心力Nmax=-29.94kN。长度与内力均小于杆d-j故选用2L50 x 5,设两块填板，填板尺寸为 80mmC、杆h-d、d-k、j-k、k-g为拉杆最大轴心力为ix=2.14cm, iy=3.28cm。10mm 80mm 。Nmax=154.68kN 。选用22L 70X 7, A=18.84cm ,长细比l ox0.8l0.8Ix2.143872cm 144.742.14cm20070mm7mm10yzl oy y ly0.543.28l oyb4l 2可）i oyyz查表得（b类截面），y(10.8

16、5387.2cm3.28cm118.040.54 3872cm118.042007 cm29.86-,447 cm1 -2 2 2 2387.22 cm272cm20.85130.732000.387212.14N/mm215N/mmN154.68 1 03N2 2A 0.387 18.84 10 mm局部验算满足要求填板的设置该斜杆为压杆所以80i,80 2.14171.2cm, 387.2/171.22.3，应设三块填板。填板尺寸为100mm 10mm 80mm。（4）竖腹杆22L 50X 5, A=9.6cm , ix=1.53cm ,竖腹杆g-m为零杆，所以按构造要求选用。选用iy=2

17、.45cm。以十字形式组合。其中长细比为长细比136.75 200lox 0.910.9 234cmix 1.541.54cmyoyl 234cm2.452.45cm95.51 200局部验算满足要求。6、屋架节点设计(1 )屋脊节点内R覆面脱(1M1)m(cmO)AT /UEC馆瞅稳定铀计覃肋Ar(kff)7Or力粪型Ar (An)上斷a-be-f-366.55mi23&12L加1475.14压杆56 J39.90.823-365.51754-338.09-348.23-339.08-310.61-320.51下斷a-h j-IEI3. 313506,0101122L110X1458.121

18、56.2202.S4|.M2340*3125278. 438185.625斜斷a-hA_j/c-29.948330.0828132L50X59l6压杆160.17117.420.425-69.05252此i-69.053trd/卜61.87530176387.22L7DX718.84Jiff144 MBO. 730.387151688292.8125k-g154.688竖腹杆021Q6234十网16零秆136J50.84104N=305.38kN P=24kN拼接角钢采用与上弦角钢相同的2 L 140 X 14。拼接角钢与上弦杆间连接焊缝的焊脚尺寸hfi=6mm。则1 w1Ni4 0.7hf

19、ffw3305.8 104 0.7 6 160113.76mm60hf360mm上弦的腹板与节点板采用对接焊缝，承受由檩条传来的垂直于屋面的力F=24/3=8KN,及风荷载引起的风吸力，因风吸力小于恒荷载，故取可能与最不利计算。因此力很小，而节点板又很长，采用满焊，不必计算。拼接接头每侧上弦轴力的竖向分力Nsina与节点荷载P/2的合力V=Ns ina - P /2=305.38 0.358-24/2=97.33kN设角钢背部的塞焊缝承受竖向合力V的一半，取hfi=5mm,需要焊缝计算长度(因 P/2很小，不计其偏心影响)V /24 0.7hf ff343mm97.33 10 N24 0.7

20、5mm 160 N / mmN 0.15N0.15 305.38 45.807kNM N(140 39.4) 10 3 46kN实际量得 420mm, h=5mm,l=420-10=410mm 则焊缝应力()2N2*0.7hflw6M2 0.7hflwv/2 sin2*0.7hflwv/2 cos2 0.7hflw45.807 10322 0.7 5 41036 4.6 102 0.7 5 41012 103 sin2 0.7 5 4102312 cos21 102 0.7 5 410215.96N / mm223.45N / mm21.5N /mm3.9N/mm22160N /mm2160N

21、 /mm2160 N / mm160N /mm2223.451.22)22(1.5 15.96)2 228.42N / mm 160N/mm满足要求。(2)上弦典型节点IH -杆h-d肢背h=8mm 肢尖h=6mm肢背lw10.67*58.95*102* 837.93mm8hf64 mm2*0.7*8*160肢尖lw230.33* 58.95*102* 626.62mm8hf40 mm2*0.7*6*160杆j-d肢背h=8mm肢尖h=6mm肢背lw130.67*65.79*102*840.48mm8hf64mm2* 0.7*8*160肢尖lw230.33* 65.79*102*628.32m

22、m8hf40mm2*0.7*6*160都不满足构造要求所以都按构造要求布置。验算上弦杆与节点板连接焊缝内力差N NwNed 8.73kN，量得实际节点l=60cm ,角焊缝计算长度lw 60 1 -2 58.6cm,采用hf 6mm-肢背应力焊缝为8.82 ffw 160N /mm20.67 65.79 1032 0.7 6 160验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进p=14.05kN， h=7mm。L=58.6.8mm (0.5*10+2 )v 8v 10),节点承受13.05 103f 2 0.7 7 586焊尖焊缝承担弦杆内力差采用 h=10mm。2.272V fffW21.22 16

23、0195.2N/mmN 8.75kN 偏心距 e=14-2.5=11.5cm 偏心力矩为 M=10.06kN mN2*0.7hflw38.75 1022 0.7 10 5862 21.07N/mm160N /mm6M2 0.7hflw36 10.06 102 0.7 10 58612.56N / mm2160N / mm2(-)2 2，(112252 )2(1.07)22 210.35N/mm160 N/mm(3)下弦典型节点杆b-h肢背h=8mm 肢尖h=6mm肢背lw130.67* 28.53*102*826.6mm2*0.7*8*1608hf64mm肢尖1 w20.33* 28.53*1032*0.7*6*1602* 626.15mm8hf40 mm杆h-c肢背h=8mm肢尖h=6mm肢背lw130.67* 58.95*102* 0.7*8*1602*842.8mm8hf64mm肢尖l w230.33* 58.95*102* 641.24mm8hf40 mm2*0.7*6*160都不满足构造要求所以都按构造要求布置。 下弦杆与节点板间连接焊缝计算N=324.24kNN=265.29kN