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目录
一、设计资料及选择屋架形势与材料 1
二、屋架形式及几何尺寸 1
三、屋盖支撑布置 2
四、檩条设计 2
1. 檩条的数目及间距 2
2. 檩条的选材 2
3. 载荷计算 3
4. 内力计算 3
3
3
五、屋架设计 4
4
4
5
5
(一)上弦杆 5
(二)下弦杆 9
(三) 腹杆 9
(四) 尺寸选择 10
11
(一)支座节点A 12
(二)上弦节点设计 14
(三)屋脊拼接点D 15
(四)下弦杆节点F 15
(五)脊节点 16
六、施工图(见图纸) 16
七、对于本设计的一些说明 16
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
设计人:梁海全
指导老师:付建科、雷小平、卢泽民
一、设计资料及选择屋架形势与材料
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=1:3,恒载, kN/㎡,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/,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,采用芬克式六节间三角形屋架。屋面坡度为i=1/3,屋面倾角α=arctg(1/3)=˚
sinα=,cosα=
屋架计算跨度:l。=l-2×150=12000-300=11700mm
屋架跨中高度:H=11700/6=1950mm
上弦长度:L= l。/(2cosα)=11700/(2*)=6166mm
取3节间,节间长度s=6166/3=2055mm
节间水平段投影尺寸长度:a=s·cosα=2055×=1950mm
根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示:
图1 屋架几何尺寸
三、屋盖支撑布置
在厂房两端和温度伸缩缝两端第一开间的屋架上弦各设一道横向支撑;在其支撑开间的跨中设一道垂直支撑;在屋架上、下弦跨中节点及上弦横向支撑节点处设置纵向通长水平系杆,屋架上弦跨中屋脊节点、屋架端部节点处的通长系杆以及上、下弦横向支撑中的系杆为刚性系杆。
(上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内,并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间屋架下弦跨中设置一道通常的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。为此,上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度;下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。(图2))
图 2 屋顶支撑示意图
四、檩条设计
1. 檩条的数目及间距
波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm,且每张石棉瓦至少需要有三个支承点,因此最大檩条间距:apmax=(1820-150)/(3-1)=835mm。
半跨屋面所需檩条数:np=3×2055/835=;考虑到上弦平面横向支撑节点必须设置檩条,实际取半跨屋面檩条数np=11根。
檩条间距ap=6166/(11-1)=<apmax,满足要求。
2. 檩条的选材
檩条选用槽钢[8。查《钢结构》(上册)附表2可得槽钢[8的相关参数:
Wx=,Wy=,Ix=101cm4,Iy=。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=。
檩条的数目及间距
3. 载荷计算
檩条均布荷载设计值:
q=(γG×gk+γQ×qk)×ap
=(×+×)××10-3=,则有:
qx=qcosα=×=;
qy=qsinα=×=。
4. 内力计算
(如图3所示)
由于檩条跨距等于4m,可不设拉条。檩条在刚度最大平面内的跨中弯矩:
Mx=qxl2 /8=×42/8=·m
檩条在刚度最小平面内的跨中弯矩:
My=qy(l/2)2 /8=×4/8=·m
图 3 檩条弯矩设计值
檩条的最大应力(拉应力)位于槽钢下翼缘枝尖处:
σ=
<215N/mm2=[σ]
故强度能满足要求。
验算与屋面垂直平面的相对挠度,按短期荷载