(完整版)18m钢结构课程设计之三角形钢屋架设计.docx

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1、(完整版)18m 钢结构课程设计之三角形钢屋架设计18m 三角形钢屋架设计1 设计资料及说明设计一位于惠州市郊区的单跨屋架结构（封闭式)，主要参数如下：1、单跨屋架，平面尺寸为36m18m,S=4m，即单跨屋架结构总长度为 36m,跨度为 18m,柱距为 4m。2、屋面材料为规格 18207258 的波形石棉瓦。3、屋面坡度 i=1:3。恒载为 0.3kN/m2 ，活（雪）载为 0。60.3kN/m2.4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C20,柱顶标高 6m。5、钢材标号为 Q235B。F,其设计强度值为 f=215N/mm2。6、焊条型号为 E43 型。7、荷载计算按全跨永久荷载+全

2、跨可变荷载(不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取： =1.2，GQ =1。4。2 屋架杆件几何尺寸的计算根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为 i=1：3， 屋面倾角 =arctg(1/3）=18.435，sin=0。3162，cos=0。9487屋架计算跨度l0=l30018000300=17700mm屋架跨中高度h= l i/2=17700/(23)=2950mm0上弦长度L=l /2cos9329mm0节间长度a=L/6=9329/61555mm节间水平段投影尺寸长度a=acos=15550。9487=1475mm 根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如图

3、1 所示图 1 屋架形式及几何尺寸3 屋架支撑布置3。1 屋架支撑1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑.2、因为屋架是有檩屋架,为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系1(完整版)18m 钢结构课程设计之三角形钢屋架设计杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。3、根据厂房长度 36m，跨度为 4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图 2 所示.图 2 屋盖支撑布置3.2 屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长 1820mm,要求搭接长度150mm，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为半跨

4、屋面所需檩条数a=p max1820 -1503 -1= 835mm1555 6np =835+1 = 12.1根考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数 13 根,则檩条间距为:可以满足要求。1555 6pa = 13 -1= 778a= 835mmp max2(完整版)18m 钢结构课程设计之三角形钢屋架设计3.2.1 截面选择图 3 屋面檩条及其支撑布置示意图试选用普通槽钢8，查表得 m =0。08kN/m,Ix=101cm4，Wx=25。3cm3，Wy=5。8cm3； 性发展系数为 =1。05, =1.2。截面塑xy恒载0。30.778=0。233（

5、kN/m）石棉瓦0。20。778=0。156（kN/m） 檩条和拉条0.080(kN/m）合计g =0。469(kN/m）k可变荷载q =0.6000.778=0。467（kN/m)k檩条的均布荷载设计值q= gg + gG kq =1。20.469+1.40。467=1.217kN/mQ k3。2.2 强度计算檩条的跨中弯距1M =q l 2 =q =qsina =1。2170.3162=0。379kN/mxq =qcosa =1。2170.9487=1.155kN/my11.155 42 = 2.310kN mX 方向：x8 y8Y 方向：1M y = 32q l 2 =x132 0.37

6、9 42 = 0.190kN m（在跨中设了一道拉条)檩条的最大拉力（拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处3(完整版)18m 钢结构课程设计之三角形钢屋架设计M= Mx +y2.310 1060.190 106=+= 138f = 215N / mm2 =25W W1.05 25.31031.2 5.79 103满足要求。x xy y3。2。3 强度验算载荷标准值q = (gyk+ q )akpcos=(0.469+0.467) 0.778 0.9487=0.691kN/m沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度:V = 5q l3 y=5 0.691 40003= 1 1能满足刚度要求。3

7、.2。4 荷载计算l384 EIx384 2.06 105 101104361150恒载0。30。778=0.233（kN/m）石棉瓦0。20.778=0。156（kN/m） 檩条和拉条0.080（kN/m)合计gk=0.469（kN/m）可变荷载q =0.6000。778=0.467（kN/m）k檩条的均布荷载设计值q= gg + gG kq =1。20.469+1.40.467=1.217kN/mQ k节点荷载设计值P=qas=1。2171。4754=7.18kN4 屋架的内力计算4。1 杆件的轴力芬克式三角形桁架在半跨活(雪）荷载作用下,腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合

8、计算桁架杆件内力。根据建筑结构静力计算手册，对于十二节间芬克式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载P=7.18kN,屋架及荷载是对称的，所以只需杆件内力系数内力设计值/kN（P=7。18kN）计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表 1 所示。表 1 桁架杆件内力组合设计值AB17.39124。86BC-16.13115.81CD16。76-120。34DE-16。44118.04EF15.18108。99FG-15。81113.5AH+16.50+118.47HI+13.50+96.93IJ+9.00+64。62DI2。8520。46BH、CH-1。349.62

9、EK、FK1。349。62HD、DK+3。00+21。54IK+4.50+32.31KG+7.50+53。83GJ00上弦杆下弦杆腹杆注：负为压杆,正为拉杆。4。2 上弦杆的弯矩由钢结构与组合结构查的，上弦杆端节间最大正弯矩： M1=0.8M0,其它节间最大正弯矩和节点负弯矩为 M2=0。6M0.上弦杆节间集中载荷P=7.18kN节间最大弯矩M0= Pl/4 =7。181.475/4=2。648kNm 端节间M1=0。8M0=0.82.648=2.118kNm中间节间及节点M2=0.6M0=0。62。648=1.589kNm5 屋架杆件截面设计在设计屋架杆件截面前，首先要确定所选节点板的厚度。

10、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 Nmax=124.86kN，查钢结构设计及实用计算P83 页表 5-1 单壁式桁架节点板厚度选用表可选择支座节点板厚为 8mm，其它节点板厚为 6mm。5。1 上弦杆整个上弦杆采用等截面通长杆，由两个角钢组成 T 形截面压弯构件，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lox=1555mm侧向无支撑长度l1=21555=3110mm首先试选上弦截面为 2706,查钢结构得其主要参数： A = 18.84cm3,W= 43.2cm3，x maxWx min= 17.18cm3i，x= 2.14cmiy= 3.13c

11、m截面塑性发展系数 x1=1.05，x2=1.2.5.1.1 强度验算取 AB 段上弦杆（最大内力杆段）验算： 轴心压力:N=124。86kN最大正弯矩（节间）：Mx=M1=2。118kNm； My=M2=1.589kNm截面强度验算由负弯矩控制.N +Mx Ag W124.86 1031.589 106=+= 154N / mm2215N / mm2 18.84 1021.0517.18103nx x min5。1.2 弯矩作用平面内的稳定性验算x=l0x / ix=155.5/2。14=72.66150， 按GB50017 附录 C 表 C2 查得jN = p 2 EA = 3.14 20

12、6 103 18.84 102 = 658.91kN=0。734xEx1.1l21.1 72.662x按有端弯矩和横向荷载同时作用使弦杆产生反向曲率,故取等效弯矩系数为b= 0.85mxNb Mmj A +x0.8N fxg Wx1-x max N Ex124.86 103+0.734 18.84 1020.85 2.118 106124.86 = 139 N / mm2215N / mm21.05 43.2 103 1 - 0.8 658.91 补充验算：N Ab Mg W1-1.25mxxx x min NN Ex- f124.86 103 18.84 1020.85 2.1181061.

13、2 17.18 10 1-1.253124.86658.91 -= 48N / mm2215N / mm2故平面内的稳定性得以保证。5.1。3 弯矩作用平面外的稳定性验算此稳定性由负弯矩控制，验算上弦杆 ABC 段在弯矩作用下平面外的稳定性轴心压力N1=124。86kN,N2=115。81kN。loy= l1（0.75+0.25N2/N1）=2155.5（0.75+0.25115。81/124.86）=305。36y= loy / iy =305.36 / 3。13=97。56150 查钢结构附表得j y = 0.571 ，对弯矩使角钢水平肢受压的双角T 形截面，查相关规范得整体稳定系数j b可用下式计算：