文档介绍：轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
1 设计资料及屋架形式与材料
设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构,单跨屋架结构总长度为36m,柱距为4m,跨度为l=15m,屋面材料为波形石棉瓦,规格:1820×725×8.
其他主要参数:坡度i=1:3,,,屋架支撑在钢筋混凝土柱顶,混凝土标号C20,柱顶标高为6m,钢材标号:Q235-,其设计强度为f=215KN/m2,焊条采用E43型,手工焊接,荷载分项系数去:
γG=,γQ=。
2 屋架形式及几何尺寸
根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数,采用人字形六节间三角形屋架。屋架坡度为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:
节间水平方向尺寸长度:
根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示:
图1 屋架各杆件的几何尺寸
三屋盖支撑布置
(一)屋架的支撑(如图2)
;
-2和D-2’(如图2)处各设置一道垂直支撑,以保证长压杆与平面的计算要求符合规范。
’各设置一道长柔性系杆,长柔性系杆的始、终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。
图2 屋架支撑
(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=12根,以便于布置。则檩条间距:
满足要求。
屋面水平跨断面上的载荷设计方法为:全跨永久载荷+全跨可变载荷
计算时载荷分项系数,
故屋面水平断跨面上的荷载设计值
为求杆件轴力,把荷载转化为匀节点荷
檩条初步选用轻型槽钢[,查表可得:,,。
(1)载荷计算
(2)强度计算
(3)截面计算图 3 檩条截面力系图
在槽钢檩条的截面上最大应力处为槽钢吓翼缘的肢尖处,截面塑形发展系数。故有:
抗弯强度
刚度检验
刚度检验时,两主轴中只要标准载荷较大的满足挠度要求则两主轴都满足要求。沿y轴载荷的标准值为:,
又对两端简支檩条的挠度计算如下(挠度的允许值为/150):
图4 简支梁
四屋架的内力计算
杆件的轴力
由上可知屋面水平断跨面上的荷载设计值: ,为求杆件轴力,把荷载转化为匀节点荷:。由于屋架是对称的,所以只需计算半个屋架的杆件轴力。根据要求,查《建筑钢结构静力计算手册》得内力系数和计算出内力如表1和图5:
表1 内力系数及设计值
杆件名称
杆件
内力系数
内力设计值(kN)
上
AB
-
-
弦
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5屋架形式
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:
端节间最大正弯矩:
五屋架截面设计
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=,查焊接屋架节点板厚度选用表,可选择支座节点板厚8mm,其它节点板厚6mm。
(一)上弦杆
整个上弦杆采用等截面通长杆,以避免采用不同截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面内的计算长度 l0x=155cm
侧向无支撑长度 l1=2×155=310cm
首先,试选上弦截面为2L70×5,其主要参数查表有:
A=,r=8mm,ix=,iy=,Wxmax=,Wxmin=.
(截面无削弱)
验算条件kN/mm2
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) Mx= M1= kN·m
最大负弯矩(节点)