鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)三角形屋架設(shè)計(jì)

1、1:荷載計(jì)算2 屋架桿件幾何尺寸的計(jì)算 根據(jù)所用屋面材料的排水需求及跨度參數(shù)，采用人字式三角形屋架。屋面坡度為i=1：2.5,屋面傾角=arctg（1/2.5）=21.8°，sin=0.37，cos=0.93屋架計(jì)算跨度 l0 =l30015000300=14700mm屋架跨中高度 h= l0×i/2=14700/(2×2.5)=2940mm上弦長(zhǎng)度 L=l0/2cos7903mm節(jié)間長(zhǎng)度 a=L/4=7903/41979mm節(jié)間水平段投影尺寸長(zhǎng)度 a=acos=1555×0.9487=1475mm根據(jù)幾何關(guān)系，得屋架各桿件的幾何尺寸如圖1所示 圖1.屋

2、架形式及幾何尺寸3 屋架支撐布置3.1 屋架支撐 1、在房屋兩端第一個(gè)之間各設(shè)置一道上弦平面橫向支撐和下弦平面橫向支撐。 2、因?yàn)槲菁苁怯袡_屋架，為了與其他支撐相協(xié)調(diào)，在屋架的下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)三道柔性水平系桿，上弦節(jié)點(diǎn)處的柔性水平系桿均用該處的檁條代替。 3、根據(jù)廠房長(zhǎng)度36m,跨度為4m，在廠房?jī)啥说诙g和廠房中部設(shè)置三道上弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐及垂直支撐。如圖2所示。3.2 屋面檁條及其支撐 波形石棉瓦長(zhǎng)1820mm,要求搭接長(zhǎng)度150mm，且每張瓦至少要有三個(gè)支撐點(diǎn)，因此最大檁條間距為 半跨屋面所需檁條數(shù) 考慮到上弦平面橫向支撐節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置檁條，為了便于布置，實(shí)際取半跨屋面檁條

3、數(shù)13根，則檁條間距為：可以滿足要求。 截面選擇 試選用普通槽鋼8，查表得m=0.08kN/m,Ix=101cm4,Wx=25.3cm3,Wy=5.8cm3; 截面塑性發(fā)展系數(shù)為x=1.05,y=1.2。 恒載 0.3×0.778=0.233（kN/m） 石棉瓦 0.2×0.778=0.156（kN/m） 檁條和拉條 0.080（kN/m） 合計(jì) gk=0.469（kN/m） 可變荷載 qk=0.600×0.778=0.467（kN/m） 檁條的均布荷載設(shè)計(jì)值 q=Ggk+Qqk=1.2×0.469+1.4×0.467=1.217kN/m qx

4、=qsin=1.217×0.3162=0.379kN/m qy=qcos=1.217×0.9487=1.155kN/m 強(qiáng)度計(jì)算 檁條的跨中彎距 X方向： Y方向： （在跨中設(shè)了一道拉條） 檁條的最大拉力（拉應(yīng)力）位于槽鋼下翼緣的肢尖處滿足要求。 強(qiáng)度驗(yàn)算 載荷標(biāo)準(zhǔn)值 沿屋面方向有拉條，所以只驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度：能滿足剛度要求。 荷載計(jì)算 恒載 0.3×0.778=0.233（kN/m） 石棉瓦 0.2×0.778=0.156（kN/m） 檁條和拉條 0.080（kN/m） 合計(jì) gk =0.469（kN/m） 可變荷載 qk=0.600×

5、;0.778=0.467（kN/m） 檁條的均布荷載設(shè)計(jì)值 q=Ggk+Qqk=1.2×0.469+1.4×0.467=1.217kN/m節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值 P=qas=1.217×1.475×4=7.18kN4 屋架的荷載和內(nèi)力計(jì)算4.1 荷載計(jì)算彩色涂層壓型鋼板復(fù)合保溫板（含檁條） 0.25 KN/m2屋架和支撐自重 0.01L=0.15 KN/m2恒荷載總和 0.4KN/m2基本雪壓 0.8 KN/m2可變荷載總和 0.8 KN/m2 風(fēng)荷載：烏魯木齊基本風(fēng)壓0=0.6KN/m2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.25，屋面迎風(fēng)面的體形系數(shù)0.147，背風(fēng)面為0.

6、5。所以負(fù)風(fēng)壓設(shè)計(jì)值為：迎風(fēng)面：1=1.4×0.147×1.25×0.6=0.15435 KN/m2背風(fēng)面：2=1.4×0.5×1.25×0.6=0.525 KN/m2垂直于水平面的分力最大為0.525×0.37=0.19425小于荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0時(shí)的永久荷載，故將拉桿長(zhǎng)細(xì)比依然控制在350以內(nèi)。懸掛荷載： 0.3 KN/m24.2 荷載組合可變荷載效應(yīng)控制的組合：1.2×0.4+1.4×0.8=1.6 KN/m2永久荷載效應(yīng)控制的組合：1.35×0.4+1.4×0.8×

7、0.7=1.324 KN/m2故取由可變荷載效應(yīng)控制的組合4.3 節(jié)點(diǎn)荷載取值上弦中間節(jié)點(diǎn)荷載：F1=（1.6×6×15）/8=18KN上弦兩端節(jié)點(diǎn)荷載：F2=18/2=9KN下弦節(jié)點(diǎn)荷載：F3=（0.3×6×15）/4=6.75KN4.4 內(nèi)力計(jì)算柱內(nèi)力詳圖柱號(hào)MNVMNV10.000.370.000.00-0.370.0020.00-0.630.000.000.630.0030.000.410.000.00-0.410.0040.000.270.000.00-0.270.0050.000.320.000.00-0.320.0060.00-1.830.

8、000.001.830.0070.00-0.480.000.000.480.0080.000.360.000.00-0.360.0090.000.570.000.00-0.570.00100.00-0.510.010.000.51-0.01110.00-0.570.000.000.570.00120.00-0.500.000.000.500.00130.00-0.700.000.000.700.00140.000.760.000.00-0.760.00150.000.280.000.00-0.280.00160.00-0.270.000.000.270.00170.000.720.000.00

9、-0.720.00180.00-0.030.000.000.030.00190.00-0.440.000.000.440.00200.000.430.000.00-0.430.00210.00-1.740.000.001.740.00220.00-0.990.000.000.990.00230.000.140.000.00-0.140.00240.000.360.000.00-0.360.00250.00-1.450.000.001.450.00260.000.570.000.00-0.570.00270.001.490.000.00-1.490.00280.000.000.000.000.0

10、00.00290.00-0.560.000.000.560.005 屋架桿件截面設(shè)計(jì)弦桿端節(jié)間最大內(nèi)力N=-205.98KN，查表7.4，選用支座節(jié)點(diǎn)板厚度t=10mm。5.1 上弦桿按上弦桿最大軸心壓力計(jì)算，試選截面290×6，截面幾何特性：A=10.64×2=21.28cm2iy=4.05cm ix=2.79cmlox=197.9cm loy=367.5cmx= lox/ ix=70.93150 y= loy/ iy=90.74150b類截面，雙角鋼T型截面線對(duì)稱軸應(yīng)按彎扭曲屈計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比yzb/t=90/6=150.58loy/b=0.58×367.5/9=2

11、3.68按式4-15計(jì)算yz=y（1+ ）=96.56由max=yz=96.56，查附表4.2得=0.545=N/（A）=177.6215N/mm2 滿足填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足l1范圍內(nèi)不少于兩塊）5.2下弦桿不改變截面按最大內(nèi)力計(jì)算，選用270×5，截面幾何特性：A=6.88×2=13.76cm2iy=3.24cm ix=2.16cmlox=loy=367.5cmx= lox/ ix=170.14350 y= loy/ iy=113.43350=N/A=138.99N/mm2215N/mm2填板每個(gè)節(jié)間放兩塊5.3斜腹桿計(jì)算（16）號(hào)桿件，選256×5截面幾何

12、特性：A=5.42×2=10.84cm2iy=2.69cm ix=1.72cmlox=0.8×287=229.6cm loy=287cmx= lox/ ix=133.49150 y= loy/ iy=106.7150b類截面，雙角鋼T型截面線對(duì)稱軸應(yīng)按彎扭曲屈計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比yzb/t=5.6/0.5=11.20.58loy/b=0.58×287/5.6=29.37按式4-15計(jì)算yz=y（1+ ）=109.1由max=yz=109.1，查附表4.2得=0.493=N/（A）=76.72 N/mm2215N/mm2 滿足填板放兩塊計(jì)算（13）、（14）號(hào)桿，選245&#

13、215;5截面幾何特性：A=4.29×2=8.58cm2iy=2.26cm ix=1.37cm以（13）號(hào)桿計(jì)算lox=0.8×197.9=158.32cm loy=197.9cmx= lox/ ix=115.56150 y= loy/ iy=87.57150b類截面，雙角鋼T型截面線對(duì)稱軸應(yīng)按彎扭曲屈計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比yzb/t=4.5/0.5=90.58loy/b=0.58×197.9/4.5=25.5按式4-15計(jì)算yz=y（1+ ）=89.3由max=yz=89.3，查附表4.2得=0.607=N/（A）=46.52 N/mm2215N/mm2 滿足放一塊填板計(jì)算

14、（15）、（17）號(hào)桿，選256×5，按受壓桿長(zhǎng)細(xì)比控制截面，截面幾何特性：A=5.42×2=10.84cm2iy=2.69cm ix=1.72cmlox=0.8×294.0=235.2cm loy=294.0cmx= lox/ ix=136.7150 y= loy/ iy=109.3150=N/A=64.6N/mm2215N/mm2 屋架桿件截面選用表?xiàng)U件 名稱桿件號(hào)內(nèi)力設(shè)計(jì)值（KN）計(jì)算長(zhǎng)度（cm）所用截面截面積A（cm2）計(jì)算應(yīng)力（N/mm2）容許長(zhǎng)細(xì)比【】桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫（mm）每節(jié)間填板數(shù)loxloy上弦桿A-B-205.98197.9367

15、.5290×621.28177.6150-1J-I-205.98197.9367.5290×621.28177.6150-1下弦桿A-G191.25367.5367.5270×513.76138.99350-2腹桿D-F-41.00229.6287256×510.8476.721508-645-402D-G46.86256×510.841508-645-402G-C-18.00245×58.581508-645-401B-G-24.23158.32197.9245×58.5846.521508-645-401E-F72.00

16、235.2294.0256×510.8464.61508-645-401L-F-41.00229.6287256×510.8476.721508-645-402L-H46.86256×510.841508-645-402H-K-18.00245×58.581508-645-401J-H-24.3158.32197.9245×58.5846.521508-645-4016 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)6.1下弦節(jié)點(diǎn)G腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫（考慮起滅弧缺陷）D-G桿件，肢背、肢尖焊腳尺寸分別為： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=33.4mm8hf1=64m

17、mlw1取64mm+2hf2=24mm8hf2=40mmlw2取40mm同理，C-G桿件肢背、肢尖焊腳尺寸分別為：hf1=8mm ，hf2=5mm lw1取64mm，lw2取40mm B-G桿件肢背、肢尖焊腳尺寸分別為：hf1=8mm ，hf2=5mm lw1取64mm，lw2取40mm驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫：內(nèi)力差N=191.25-138.75=52.5KN.由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，長(zhǎng)度為100.48mm角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度取lw=10.048-1.2=8.8cm，取hf=6mm.肢背焊縫應(yīng)力為：=47.35N/mm2=160N/mm26.2下弦節(jié)點(diǎn)FD-F桿件，肢背、肢尖焊腳尺寸分別為

18、： hf1=8mm ，hf2=5mmlw1取64mm，lw2取40mmE-F桿件，肢背、肢尖焊腳尺寸分別為： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=42mm8hf1=64mmlw1取64mm+2hf28hf2=40mmlw2取40mm下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫內(nèi)力差N=0.lw由節(jié)點(diǎn)板尺寸確定為81.92mm，取lw=7cm6.3上弦節(jié)點(diǎn)DG-D桿件，肢背、肢尖焊腳尺寸分別為： hf1=8mm ，hf2=5mm+2hf1=33.4mm8hf1=64mmlw1取64mm+2hf2=24mm8hf2=40mmlw2取40mmF-D桿件肢背、肢尖焊腳尺寸分別為： hf1=8mm ，hf2=5mm+

19、2hf18hf1=64mmlw1取64mm+2hf28hf2=40mmlw2取40mm上弦桿與節(jié)點(diǎn)板，內(nèi)力差N=181.75-121.17=60.58KNlw由節(jié)點(diǎn)板尺寸確定為76.3mm，肢背焊縫應(yīng)力為=63.3N/mm2=160N/mm6.4 屋脊節(jié)點(diǎn)E腹桿桿端焊縫計(jì)算從略，只進(jìn)行拼接計(jì)算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面290×6，除倒棱外，豎肢需切去=t+hf+5=6+8+5=19mm，取=20mm，并按上弦坡度熱彎，拼接角鋼與上弦焊接在接頭一側(cè)總長(zhǎng)度=135mm共四條焊縫，平均受力，故lw=135/4+1.6=52.58hf=64mm，取lw=64mm拼接角鋼總長(zhǎng)度為l=2lw+16=128+16=144，取l=150mm6.5 支座節(jié)點(diǎn)A上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫B-A桿件肢背