文档介绍：轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
学生:张坤
指导教师:付建科
(三峡大学机械与材料学院)
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=6m,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 杆件的几何尺寸
3屋盖支撑设计
屋架的支撑(如图1所示)
⑴在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
⑵在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。
图 2 屋架的支撑
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: =6根,檩条间距. 可以满足要求。
檩条水平间距:.
檩条选用槽钢[,查表得相关数据:。
⑴荷载计算
恒载:, 活载:.
檩条截面受力图如图3所示。
檩条线载荷为:qk =(+)×=
=(×+×)×=
qx =P×sinα=×=
qy=P×cosα=×=
图 3 檩条截面力系图
⑵强度验算
檩条支撑如图4所示。
柱间距为l=4m,所以弯矩设计值为:
屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转时,可不计算整体稳定性,只需计算其强度。
檩条的最大强度计算式:
⑶刚度验算
在沿屋面方向有拉杆,可只验算垂直于屋面方向的绕度。
绕度:
4屋架的内力计算
为求杆件轴力,把节间荷载转化为节点荷载p:
p=(×+×)××4=
按课题要求,使用结构力学求解器如图5所示。
图4 杆件内力图
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:P′=(×+×) ××4=;
节间最大弯矩:M0=P′·a/4=×=·m
则:M1==×=·m, M2=±=±×=±·m
5屋架杆件截面设计
在三角形屋架中,根据杆件最大内力N=Nmax=,查焊接屋架节点板厚参考选用表,选择端支座节点板厚为8mm,其他节点板厚为6mm。节点板厚的选择如表2所示。
表 2 钢屋架节点板厚度参考选用表
确定节点板厚度的杆件最大内力/KN
≤150
151
~
250
251
~
400
401
~
600
601
~
1000
1010
~
1400
1410
~
1800
>
18000
节点板厚度/mm
6
8
10
12
14
16
18
20
端支座节点板厚度/mm
8
10
12
14
16
18
20
24
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。
杆BC的内力为N1=,为压应力。
弯矩作用的平面计算长度=,
侧向无支撑长度=.
所以= (+)=.
设=130,查轴心受力稳定系数表,=
需要截面积
需要回转半径
,
首先,试选上弦杆截面为2∟50×5:A=, r=, ix=, iy=
Wxmax=, Wxmin=
⑴强度检验
杆件单向受弯,按拉弯和压弯构件的强度计算公