钢结构课程设计三角形屋架设计

钢结构课程设计三角形

屋架设计

Thedocumentwasfinallyrevisedon2021

1:荷载计算

2屋架杆件几何尺寸的计算

根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用人字式三角形屋架。屋面

坡度为i=l：,屋面倾角。=a1*%(1/)=°,sina=,cosa=

屋架计算跨度lo=1-300=15000-300=14700mm

屋架跨中高度h=l0xi/2=14700/(2x=2940mm

上弦长度L=lo/2cosa~7903mm

节间长度a=L/4=7903/4~1979mm

节间水平段投影尺寸长度a'=acosa=l555x=1475mm

根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示

3屋架支撑布置

屋架支撑

1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支

撑。

2、因为屋架是有楝屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计

三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的橡条代替。

3、根据厂房长度36m,跨度为4m,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。如图2所示。

屋面橡条及其支撑

波形石棉瓦长1820mm，要求搭接长度N150mm,且每张瓦至少要有三个支撑

点，因此最大楝条间距为

⑶0750=835，〃〃,

3-1

半•跨屋面所需楝条数

1555x6

〃产下根

考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置楝条，为了便于布置，实际取半跨

屋面楝条数13根，则槐条间距为：

a=1*6=778<a=835〃?〃？

P[3—]〃max

可以满足要求。

3.2.1截面选择

试选用普通槽钢[8,查表得m=m,Ix=101cm4,Wx=25.3cm\Wy=5.8cm3;截面塑

性发展系数为%=*=。

恒载x=(kN/m)

石棉瓦x=(kN/m)

♦条和拉条(kN/m)

合计gk=(kN/m)

可变荷载qk=x=(kN/m)

楝条的均布荷载设计值q=/Ggk+/Qqk=x+x=m

qx=qsina=x=m

qy=qcosa=x=m

3.2.2强度计算

楝条的跨中弯距

M=-»/2=-xl,155x42=2.310^Vw

X方向："848

M=—al2=—x0.379x42=0.190kN-tn

Y方向：>v3232(在跨中设了一道拉

条)

楝条的最大拉力(拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处

M_2,310x10-0.190X1Q6

x।=138</=215^/zmn2=[6]

Y.JR丫,.叫1.05x25.3x1()31.2x5.79x103

满足要求。

323强度验算

载荷标准值

%=(8k+/)力；cosa=(0.469+0.467)x0.778x0.9487=0.691kN/m

沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度:

V5qp50.691X400031/1

/384EI、3842.06xl05xlOIxlO4361150

能满足刚度要求。

3.2.4荷载计算

恒载x=(kN/m)

石棉瓦x=(kN/m)

丁条和拉条(kN/m)

合计gk=(kN/m)

可变荷载qk=x=(kN/m)

楝条的均布荷载设计值q=yGgk+/Qqk=x+x=m

节点荷载设计值P=qa/s=xx4=

4屋架的荷载和内力计算

荷载计算

彩色涂层压型钢板豆合保温板(含橡条)KN/m2

屋架和支撑自重=KN/m：

恒荷载总和

基本雪压KN/m2

可变荷载总和KN/m2

风荷载：乌鲁木齐基本风压coo=m2,风压高度变化系数为，屋面迎风面的体形

系数，背风面为。所以负风压设计值为：

迎风面：a)i=-xxx=-KN/m2

背风面：o)2=~xxx=-KN/m2

垂直于水平面的分力最大为、=小于荷载分项系数取时的永久荷载，故将拉杆长

细比依然控制在350以内。

悬挂荷载：KN/m2

荷载组合

可变荷载效应控制的组合：

x+x-KN/m2

永久荷载效应控制的组合：

x+xx=KN/m2

故取由可变荷载效应控制的组合

节点荷载取值

上弦中间节点荷载:Fi=(x6xl5)/8=18KN

上弦两端节点荷载：F2=18/2=9KN

下弦节点荷载：F3=(x6xl5)/4=

内力计算

柱内力详图

柱号MNVMNV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

5屋架杆件截面设计

弦杆端节间最大内力N=,查表，选用支座节点板厚度t=10mm。

上弦杆

按上弦杆最大轴心压力计算，试选截面2L90x6,

截面几何特性：

A=x2=

iy=ix=

lox=loy=

Xx=lox/ix=<150原=loy/iy=<150

b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比M

b/t=90/6=15<b=x9=

CAUL4

・・・按式4-15计算原2=居（1+广）=

由尢nax=Iyz=，查附表得（P=

G=N/（<pA）=<215N/mn2满足

填板每个节间放一块（满足L范围内不少于两块）

下弦杆

不改变截面按最大内力计算，选用2L70X5,

截面儿何特性：

A=x2=

iy=ix=

lox=loy=

Xx=lox/ix=V350Xy=Uy/iy=<350

a=N/A=mm~<215N/mm~

填板每个节间放两块

斜腹杆

计算（16）号杆件，选2L56x5

截面几何特性：

A=x2=

Lx=x287=loy=287cm

Xx=lox/ix=<150Xy=loy/iy=<150

b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比入泮

b/t==<b=x287/=

・•・按式4-15计算鹏=加(1+O4%)=

力

由入max=九yz=，查附表得(p=

o=N/((pA)=N/mm2<215N/mm2满足

填板放两块

计算(13)、(14)号杆，选2l_45x5

截面几何特性：

A=x2=

]•—[・

G(13)2杆计算

lox=x=loy=

kx=lox/ix=<150Xy=loy/iy=<150

b类截面，双角钢T型截面线对称轴应按弯扭曲屈计算长细比赤

b/t==9<b=x=

・•・按式4-15计算入户=%(1+)=

royt

==

由A.maxA,yz，查附表得(P=

o=N/((pA)=N/mm2<215N/mm2满足

放一块填板

计算(15)、(17)号杆，选2l_56x5,按受压杆长细比控制截面,

截面几何特性：

A=x2=

iy=ix=

lox=x=loy=

Xx=lox/ix=<150Xy=loy/iy=<150

a=N/A=mn?<215N/mnf'

屋架杆件截面选用表

每

计算长度杆件端

节

杆

杆(cm)部的角

间

件内力设截面积容许长

件所用截计算应力钢肢背

名

计值A细比填

号面()和肢尖

称

(KN)lox(cm2)【人】板

焊缝

数

(mm)

上A-

2L90x6150一1

弦B

杆J-

2L90x6150——1

I

下

弦A-

2L70x5350—2

杆G

D-8-64

2872L56x51502

F5-40

D-8-64

2L56x51502

G5-40

G-8-64

2L45x51501

C5-40

B-8-64

2L45x51501

G5-40

腹)■-8-64

2L56x51501

杆F5~40

L-8-64

2872L56x51502

F5-40

L-8-64

2L_56x51502

H5-40

H-8-64

2L45x51501

K5-40

J-8-64

2L45x51501

H5-40

6节点设计

下弦节点G

腹杆与节点板的连接焊缝（考虑起火弧缺陷）

D-G杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hn=8mm,hf2==5mm

-xN

-----------+2hn=33.4mm<8hn=64mm

2x0.7x〃//"‘

,Iwi取64mm

-xTV

I.=------------------+2hf2=24mmV8hf2=40mm

2x0”%J：

/.1W2取40mm

同理，C-G杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hn=8mm,hi2==5mm

hi取64mm,1W2取40mm

B-G杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hfj=8mm,hf2==5mm

lwi取64mm,k?取40inm

验算卜弦杆与节点板连接焊缝：内力差AN=由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸,

长度为

・••角焊缝计算长度取lw=,取hf=6mm.

肢背焊缝应力为:=mm2</y*=160N/mm2

2X0.7X/Z/2/IV

下弦节点F

D-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hn=8mm,ha=5mm

lwi取64mm,1W2取40inm

E-F杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hn=8mm,h&=5mm

2XN

+2hn=42mm<8hn=64mm

IM.,=-----------------

2x0.7x/?/1/7

/.Iwi取64mm

Z，2=------------+211也<8hf2=40mm

n22x0.7

/.1W2取40mm

下弦杆与节点板连接焊缝内力差△N=0.

lw由节点板尺寸确定为，取lw=7cm

上弦节点D

G-D杆件，肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hfi=8mm,hf2==5mm

沁

+2hn=<8hn=64mm

2x0.7x6"”'

lWi取64mm

-xN

3—+2hf2=24mm<8hf2=40mm

2x0.7xhf2ft

I.Iw2取40mm

F・D杆件肢背、肢尖焊脚尺寸分别为：hn=8mm,hn==5mm

-xN

-------------------+2hn<8hfi=64mm

2x0.7

Iwi取64mm

LN

3+2hf2<8ht2=40mm

w

2x0.7xhf2ft

1W2取40mm

上弦杆与节点板，内力差△N=由节点板尺寸确定为,

|xN

肢背焊缝应力为=mm2</；=160N/mm

2X0.7X///2/H.

屋脊节点E

腹杆杆端焊缝计算从略，只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面

2L90x6,除倒棱外，竖肢需切去4=1+1!>5=6+8+5=191刖1,®A=20mm,并按

上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦焊接在接头一侧总长度

V/.=-----------=135mm

Muw

乙0.7hfft

共四条焊缝，平均受力，故lw=135/4+=V81『64