文档介绍：轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
设计人:覃树方
指导老师:付建科老师
一设计资料及选择屋架形式与材料
设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构。单跨屋架总长度为36m,柱距4m,跨度为12m;屋面材料为波形石棉瓦,规格:1820×725×8。
其它主要参数:坡度,i=1:,恒载,/㎡,活(雪)载, kN/㎡。屋架支撑在钢筋混泥土柱顶,混泥土标号为C20,柱顶标高6m。钢材标号:Q235-。其设计强度为f=215 kN/㎡.焊条采用E43型,手工焊接。载荷分布系数取γG=,γQ=。
二屋架形式及几何尺寸
根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数,采用芬克式十二节间三角形屋架。屋面坡度为i=1/,屋面倾角α=arctg(1/)=°
sinα=,cosα=
屋架计算跨度: l0=l-2×150=12000-300=11700mm
屋架跨中高度:h= l0/5=2340mm
上弦长度:L= l0/(2 cosα)≈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×≈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
;
,固设置两道垂直支撑【1】,位于屋架的长压杆D-2和D’-2’。
,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
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
内力计算
檩条的线载荷
= psinα=×≈ kN/m
= pcosα=×≈ kN/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=×42/8=·m
檩条在刚度最小平面内的跨中弯矩
My=qxl2/8=×42/8= kN·m
截面选择及强度计算
选用轻型槽钢[8,查表可得Wx=,Wy= cm3,Ix=。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=,γy=,截面最大应力(拉应力)位于槽钢下翼缘肢尖处:
σ= kN/m2
<215 kN/m2=[σ]
故能满足要求。
刚度验算
沿y轴载荷标准值pky=qkcosα=×=;
计算挠度vy=5pkyl4/384EIx =<4000/150=,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 = ×+× =/㎡
为求杆件轴力,把载荷转化为匀节点荷载:p=qa’s=××4=。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
AB
-
-
弦
BC
-
-
CD
-
-
DE
-
-
下
弦
A-1
1-2
2-3
腹
板
B-1,D-6
-
-
C-2
-
-
C-1,C-6
2-6
E-6
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= M0,其它节间最大正弯矩和节点负弯矩为M2=± M0。
上弦杆节间集中载荷
P’=qas/3=×4×=
M0=P’a’/3=×= kN·m
端节间最大正弯矩
M1= M0=×=