文档介绍：轻型屋面三角形钢屋架设计
1 设计资料及说明
设计一位于杭州市近郊的封闭式单跨屋架结构,主要参数如下:
:36m×15m,柱距S=4m;
:波形石棉瓦(1820×725×8);
:3,,活(雪);
,混凝土标号C20,柱顶标高6m;
:Q235-;
:E43型;
+全跨可变荷载(不包括风荷载)考虑,荷载分项系数取:,。
2 屋架形式及几何尺寸
根据所用屋面材料的排水需要及跨度参数,采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为i=1/3,屋面倾角。
,
屋架计算跨度:
屋架跨中高度:
上弦长度:
节间长度:
节间水平段投影尺寸长度:
根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。
图1. 杆件的几何尺寸
3 屋盖的支撑布置
屋架的支撑
;
;
,水平系杆与垂直支撑相连,使各屋架下弦的中点成为侧向不到支点。
屋面檩条及其支撑
波形石棉瓦长为1820mm,要求搭接长度≥150mm,且每张瓦至少需要有三个支撑点,因此,最大檩条间距为:
半跨屋面所需檩条条数为: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为:,则檩条间距:,可以满足要求。
(1)截面选取
试选用轻型槽钢[8,查表可得截面塑性发展系数。
檩条截面受力图如图3所示:
图3. 檩条截面力系图
檩条的线载荷:
(2)强度计算
柱间距为=4m,所以弯矩设计值为:
截面最大应力(拉应力)位于槽钢下翼缘肢尖处:
故能满足要求。
(3)刚度计算
载荷标准值:,沿屋面方向有拉杆,所以可以只验算垂直于屋面方向的挠度:
能满足刚度要求。
4 屋架的内力计算
杆件的轴力
载荷计算
恒载,活载
屋面水平投影上的荷载设计值:
为求杆件轴力,把载荷转化为节点载荷:
屋架及荷载是对称的,所以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》查的内力系数,计算出的内力如表1和图4.
杆件名称
杆件
内力系数
内力设计值(kN)
上弦
AB
-
-
BC
-
-
CD
-
-
DE
-
-
EF
-
-
下弦
A-1
1-2
2-3
腹杆
B-1,E-4
-
-
C-2,D-2
-
-
C-1,D-4
2-4
F-4
图4.
上弦杆的弯矩
上弦杆端节间的最大正弯矩:M1=;
其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩为:M2=±;
上弦杆集中荷载:;
节间最大弯矩:
端节间最大正弯矩:
其他节间最大正弯矩,节点负弯矩:
5 屋架杆件截面设计
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,查表2,采用支座节点板厚8mm,其他节点板厚6mm。
表2. 屋架节点板厚度
三角形屋架弦杆最大内力设计值
≤150
151~250
251~400
401~600
601~1000
1010~1400
1410~1800
>1800
中间节点板厚
支座节点板厚
6
8
8
10
10
12
12
14
14
16
16
18
18
20
20
24
上弦杆
整个上弦杆采用等截面通长杆,以避免采用不同的截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面计算长度,
侧向无支撑长度,
,故采用。
试选用由两个角钢组成的T形截面压弯杆件,上弦杆截面2∟70×6:
,,,,
截面塑性发展系数。
取A—B段上弦杆(最大内力杆段)验算:
轴心压力N=;最大正弯矩(节间):;
最大负弯矩(节点):
正弯矩截面:
负弯矩截面:
所以上弦杆的强度满足要求。
┬形截面属b类压杆,由查得,由查得。
上弦节点A、B间的轴向压力和正、负弯矩均较大