算例一:三角形角钢屋架设计计算书_xk要点
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目录1、设计资料 (1)2、屋架形式及几何尺寸 (1)3、材料选择及支撑布置 (2)4、荷载和内力计算 (3)(1)荷载计算 (3)(2)荷载组合 (3)(3)内力计算 (4)5、杆件截面选择 (4)(1)上弦 (5)(2)下弦 (6)(3)腹杆 (6)<1> 杆件13及16 (6)<2> 杆件11及14 (7)<3> 杆件12及15 (8)<4> 杆件10 (8)<5> 杆件9 (8)<6> 杆件26 (9)6、节点设计 (11)(1)支座节点“1” (11)(2)下弦节点“4” (14)(3)上弦屋脊节点“3” (15)(4)上弦节点“2” (16)(5)下弦节点“5” (17)7、檩条设计 (18)参考文献 (20)21米三角形钢屋架设计计算书1、设计资料本课程设计的厂房位于合肥,厂房跨度21m,长度84m,,柱距6m,屋面坡度i=1/2.5,屋面材料采用彩色涂层压型钢板复合保温板(含檩条),其荷载为0.25KN/ m2(为永久荷载),基本雪压为0.6 KN/ m2,悬挂荷载为0.3 KN/ m2(按永久荷载计算,并作用在屋架下弦),基本风压为0.35 KN/ m2,屋面活荷载取0.5 KN/ m2(按不上人屋面计算,为可变荷载),屋架铰接在钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级为C30。
要求设计钢屋架并绘制施工图(对于轻型屋面的屋架,自重可按0.01L估算,L为屋架的跨度)。
2、屋架形式及几何尺寸本屋架跨度为21米,对于三角形屋架(跨度大于18米的屋架)一般采用芬克式三角形屋架。
本设计方案为有檩屋盖方案,坡度为i=1/2.5,采用双坡三角形屋架,屋架计算跨度L。
=L-300=21000-300=20700mm,因坡度为i=1/2.5,故屋架中部高度H。
=4410mm,屋架形式及屋架各杆件几何长度见图1。
3.材料选择及支撑布置根据建造地区的荷载性质,钢材采用Q235B,焊条采用E43型,手工焊。
钢筋结构米三角形屋架设计说明
钢筋结构米三角形屋架是一种常见的屋顶结构,具有较强的承载能力和稳定性。
以下是该屋架设计说明的一般内容:
1. 结构原理:米三角形屋架采用钢筋组成的三角形框架结构,各个节点通过焊接或螺栓连接,并通过立柱或墙体支撑。
2. 材料选择:屋架的主要材料为钢筋,可选择适当强度的钢材。
另外,需要配备完整的焊接材料和螺栓连接件。
3. 荷载计算:根据设计要求和行业规范,对屋架的荷载进行计算,包括静载荷、活载荷、风载荷等。
按照这些荷载计算出屋架的承载能力,确保其安全性。
4. 结构设计:根据荷载计算结果,进行结构设计。
确定屋架的尺寸、钢筋规格、焊缝要求等。
确保屋架的稳定性和强度。
5. 连接方式:选择合适的连接方式,如焊接或螺栓连接。
对连接点进行强度计算,确保连接的安全可靠。
6. 防腐处理:对于钢筋结构,需要进行防腐处理,以延长其使用寿命。
可以选择适当的防腐涂料或热镀锌等方式进行处理。
7. 施工工艺:对于屋架的施工,需要制定详细的施工方案。
包括制作屋架节点、组装屋架框架、焊接或螺栓连接、防腐处理等。
确保施工过程中的安全和质量。
8. 检验验收:屋架完成后,进行验收。
检查屋架的尺寸、焊接质量、连接强度等,确保符合设计要求和行业标准。
9. 维护保养:屋架使用后,需要进行定期的维护保养。
包括检查屋架的完整性和稳定性,及时修复损坏部位,清洁防腐涂层等。
钢结构_18m三⾓形钢结构钢屋架设计钢结构屋盖课程设计计算书⼀、设计说明1、设计某⼀检修⼚房屋盖,跨度为27m,长度为80m,柱距为6m,三⾓形屋架,钢材为Q235—B,焊条采⽤E43型,屋⾯为压型钢板,屋⾯坡度i=1:2.5,屋架铰接于钢筋混凝⼟柱顶,⽆吊车,外檐⼝采⽤⾃由排⽔,采⽤槽钢檩条,檩条间距为2827.25mm。
2、基本风压为0.4KN/m2,屋⾯离地⾯⾼度为12 m,不上⼈屋⾯。
雪荷载0.6KN/m2⼆、檩条设计1、檩条采⽤轻型槽钢檩条2、屋⾯材料为压型钢板,屋⾯坡度为1:2.5(α=21.80°)檩条跨度为6m,于跨中设置⼀道拉条,⽔平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228.65mm,坡向斜距2396.4mm3、荷载标准值(对⽔平投影⾯)⑴永久荷载:压型钢板(不保温)⾃重为0.1 KN/m2,檩条(包括拉条和⽀撑)⾃重设为0.11 KN/m2⑵可变荷载:屋⾯雪荷载ω=0.6KN/m2,基本风压ωo=0.40 KN/m24、内⼒计算⑴永久荷载于屋⾯活荷载组合檩条线荷载pK=(0.21+0.6)×2.229=1.805 KN/mp=(1.2×0.21+1.4×0.6)×2.229=2.434 KN/mpX=psin21.80=2.434×0.37=0.901 KN/mpY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264 KN/m弯矩设计值: MX= pY l2/8=2.264×62/8=10.188KN·mMy= pX l2/32=0.901×62/32=1.014KN·m⑵永久荷载和风荷载的吸⼒组合按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋⾼度为12m 取µz=1.0按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002附录A,风荷载体型系数为:1.5㏒A-2.9=-1.211 A=2.22865m ×6m=13.72m2垂直于屋⾯的风荷载标准值ωk=µSµzω0=-1.211×1.0×(1.05×0.4)=-0.509 KN/m2檩条线荷载pXY=(0.509-0.21×cos21.80)×2.22865=0.314×2.22865=0.070KN/mpX =0.21×2.229×sin21.8o=0.174 KN/mpY =1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344 KN/m 弯矩设计值 MX= pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m My= pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m⑶截⾯选择选⽤选⽤轻型槽钢【20 W=152.2 cm3 Wynmax=54.9 cm3 Wynmin=20.5 cm3IX=152.20 cm4 ix=8.07 cm iy=2.20 cm计算截⾯有孔洞削弱,考虑0.9的折减系数,则净截⾯模量为:WNX=0.9×152.2=136.98cm3 Wynmax=0.9×54.9=49.41 cm3 Wynmin=0.9×20.5=18.45 cm3⑷屋⾯能阻⽌檩条失稳和扭转,截⾯的塑性发展系数γx=1.05 γy=1.20,按公式计算截⾯a、b点的强度为(见图)бx = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmin)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0. 783×106/(1.2×18.45×103)=139.99<215N/mm2бy = Mx/(γx WNX)+My/(γyWynmax)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0.783×106/(1.2×49.41×103)=117.83<215N/mm2⑸挠度计算因为⽀撑压型钢板⾦属板,有积灰的⽡楞铁和⽯棉等⾦属⾯者,容许挠度为L/200当设置拉条时,只须计算垂直于屋⾯⽅向的最⼤挠度vy=(5/384)×(3.344×cos21.80×60004)/(206×103×1522×104)=16.7mm构造要求λx=600/8.07=74.35<200 λy=300/2.20=136.36<200故此檩条在平⾯内外均满⾜要求三、屋架设计⑴屋架结构的⼏何尺⼨如图檩条⽀撑于屋架上弦节点。
三角形钢屋架课程设计1 三角形钢屋架课程设计任务书1.1 设计题目设计某市郊区某机械加工单层单跨厂房的三角形屋架。
1.2 设计资料某机械加工厂房,设有两台工作级别A4的软钩吊车,建筑平面示意图如图1所示,屋面材料采用上下两层多波形压型钢板,中间用20mm厚矿渣棉板保温层,屋面离地面高度约为图1 建筑平面示意图1.3 设计内容(1)选择钢屋架的材料;(2)确定钢屋架的几何尺寸;(3)屋架及屋盖支撑的布置;(4)檩条的设计;(5)钢屋架的设计;(6)绘制钢屋架施工图。
1.4 参考资料(1)《钢结构设计规范》(GB50017).(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009).(3)《建筑抗震设计规范》(GB50011).(4)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068).(5)《建筑结构制图标准》(GB/T50101).(6)《建筑结构设计术语和符号标准》(G B/T50083).(7)周俐俐,姚勇等编著.土木工程专业钢结构课程设计指南. 北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2007.5.2、三角形钢屋架课程设计指导书参见梯形钢结构屋架课程实际指导书。
3、三角形钢屋架课程设计实例3.1 设计资料三角形(芬克式)屋架跨度24m ,间距6m ,屋面材料为压型钢板(自重0.122kN m ),屋面坡度1/2.5,厂房长度为60m 。
基本风压0.402kN m ,雪荷载为0.352kN m ,屋面高度为(平均约)20m ,屋架支撑于钢筋混凝土柱上。
钢材采用Q235B,焊条采用E43型。
3.2 屋架尺寸和檩条、支撑布置 1.屋架尺寸屋架计算跨度:0l =l -300=24000-300=23700mm 屋面倾角: '1a r c t a n 2148,s i n0.3714,c o s0.92852.5ααα====屋架跨中的高度为:2370047402 2.5h m m ==⨯上弦长度:0127622cos l l m m α== 节间长度:'1276221276a m m ==节间水平投影长度:a='a cos α=2127×0.9285=1975mm 屋架几何尺寸见图2。
三角形钢屋架课程设计1 三角形钢屋架课程设计任务书1.1 设计题目设计某市郊区某机械加工单层单跨厂房的三角形屋架 1.2 设计资料某机械加工厂房,设有两台工作级别A4的软钩吊车,建筑平面示意图如图1所示,屋面材料采用上下两层多波形压型钢板,中间用20mm 厚矿渣棉板保温层,屋面离地面高度约为图1 建筑平面示意图1.3 设计题号设计题目如表1所示。
表1 三角形钢屋架课程设计题号各建筑地点的雪荷载标准值为:北京0.402kN m ;南宁0;上海0.202kN m ;重庆0;沈阳0.502kN m ;拉萨0.152kN m 。
各建筑地点的基本风压:北京0.452kN m ;南宁0.352kN m ;上海0.552kN m ;重庆0.402kN m ;沈阳0.552kN m ;拉萨0.302kN m 。
1.4 设计内容(1)选择钢屋架的材料; (2)确定钢屋架的几何尺寸; (3)屋架及屋盖支撑的布置; (4)檩条的设计; (5)钢屋架的设计; (6)绘制钢屋架施工图。
1.5 参考资料 (1)《钢结构设计规范》(GB50017~2003)。
(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009~2001)。
(3)《建筑抗震设计规范》(GB50011~2001)。
(4)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068~2001) (5)《建筑结构制图标准》(GB —T50101—2001) (6)《建筑结构设计术语和符号标准》(G B /T50083—97) (7)《钢结构设计手册》,罗邦富等,中国建筑工业出版社,1988。
(8)《钢结构》(第二版),魏忠明主编,武汉理工大学出版社,2002。
2、三角形钢屋架课程设计指导书参见梯形钢结构屋架课程实际指导书3、三角形钢屋架课程设计实例3.1 设计资料三角形(芬克式)屋架跨度24m ,间距6m ,屋面材料为压型钢板(自重0.122kN m ),屋面坡度1/2.5,厂房长度为60m 。
轻型屋面三角形钢屋架设计的结构设计一、引言二、设计思路1.结构稳定性设计轻型屋面三角形钢屋架的稳定性是保证建筑物安全使用的首要因素。
在设计中,要考虑到外力作用下屋架的整体稳定性,并通过合理的结构布置和连接方式来增加其稳定性。
可以选择合适的三角形结构形式,并设置适当的支撑和加劲结构,提高屋面整体的抗震性能。
2.强度计算与材料选用在设计中,需要进行强度计算,确定屋架的承载能力。
需要考虑到外载荷的作用,结合材料的强度指标,计算出适当的截面尺寸和材料用量。
钢材是一种优良的结构材料,具有较高的强度和刚度,适合用于轻型屋面三角形钢屋架的设计。
3.连接方式的选择屋架的连接方式直接关系到结构的整体性能和使用寿命。
可以选择焊接、螺栓连接等方式进行连接。
在具体设计中,需要根据实际情况进行权衡,并选择合适的连接方式。
焊接是一种常用的连接方式,可以提供较高的连接强度和刚度。
螺栓连接则具有拆卸方便、维修方便等优点,在实际工程中应用较为广泛。
4.防腐措施的选用三、注意事项1.结构设计应符合国家相关规范和标准,保证结构的安全性和稳定性。
2.在选用材料时,应选择符合规范要求的优质材料,并进行强度计算,确保屋架的承载能力。
3.连接方式的选择应根据实际情况进行权衡,确保连接的可靠性和结构的整体性能。
4.在进行防腐处理时,应选择符合规范要求的防腐措施,并定期检查和维护。
5.在实际施工中,应严格按照设计要求进行执行,并进行必要的验收和检测。
四、结论轻型屋面三角形钢屋架是一种常见的屋面结构形式,其结构设计关系到建筑物的整体稳定性和安全性。
在设计中,需要考虑结构的稳定性、材料的强度和连接方式的选择等多个方面。
通过合理的设计和施工,可以保证轻型屋面三角形钢屋架的工程质量和使用寿命,为建筑物提供可靠的结构支撑。
钢结构课程设计之三角形钢屋架设计.(DOC)
课程设计名称:三角形钢屋架设计
课程设计目标:
1. 学生能够了解钢结构在建筑中的应用及其优势;
2. 学生能够熟悉三角形钢屋架的设计原理;
3. 学生能够运用相关工具和软件进行三角形钢屋架的设计。
课程设计内容:
1. 引言:
- 钢结构在建筑中的应用及其优势;
- 三角形钢屋架在钢结构中的重要性和应用范围。
2. 基本原理:
- 三角形钢屋架的结构特点和优势;
- 三角形钢屋架的受力分析原理;
- 三角形钢屋架的设计要求。
3. 三角形钢屋架设计步骤:
- 选择合适的三角形钢屋架形式;
- 初步确定三角形钢屋架的尺寸和布置;
- 进行受力分析,确定主要受力杆件;
- 进行结构设计计算,包括杆件尺寸、节点设计等;
- 进行抗震设计和极限状态设计。
4. 三角形钢屋架设计软件:
- 介绍常用的三角形钢屋架设计软件;
- 指导学生使用软件进行三角形钢屋架的设计。
5. 设计案例分析:
- 指导学生分析一些实际工程案例,并进行三角形钢屋架设计;
- 学生进行相关计算和设计,并完成设计报告。
6. 结果分析与讨论:
- 学生对设计结果进行分析和讨论;
- 探讨三角形钢屋架设计的优化方案。
7. 总结与展望:
- 总结三角形钢屋架设计的要点和方法;
- 展望三角形钢屋架设计在未来的发展趋势。
钢结构设计原理课程设计——三角形钢屋架结构设计设计时间目录1课程设计指导书 (6)2屋架杆件几何尺寸的计算 (6)3屋架支撑布置 (7)3.1屋架支撑 (7)3.2屋面檩条及其支撑 (8)3.2.1截面选择 (8)3.2.2强度计算 (9)3.2.3强度验算 (9)3.2.4荷载计算 (9)4屋架的内力计算 (10)4.1杆件的轴力 (10)4.2上弦杆的弯矩 (10)5屋架杆件截面设计 (10)5.1上弦杆 (11)5.2下弦杆 (12)5.3腹杆 (13)5.3.1中间竖腹杆JG (13)5.3.2主斜腹杆IK、KG (14)5.3.3腹杆DI (14)5.3.4腹杆BH、CH、EK、FK (15)5.3.5腹杆HD、DK (15)5.4填板设置与尺寸选择 (15)6屋架节点设计 (16)6.1支座节点A (16)6.2上弦一般节点B、C、E、F、D (20)6.3屋脊拼接节点G (21)6.4下弦一般节点H (23)6.5下弦拼接节点I (23)6.6下弦中央节点J (25)6.7受拉主斜杆中间节点K (25)8参考资料 (25)三角形钢屋架课程设计指导书西南交通大学自考班课程设计任务书——钢屋架设计一、设计资料1.某地区某金工车间,长18×Sm,跨度Lm,柱距Sm,采用无檩屋盖结构体系,梯形钢结构屋架,1.5m×Sm预应力混凝土大型屋面板,膨胀珍珠岩制品保温层(容重4kN/m3,所需保温层厚度由当地温度确定),卷材屋面,屋面坡度i。
基本风压W,基本雪压S. 活荷载q2.某地区某车间,长18×S m,跨度L m,采用有檩屋盖体系,三角形屋架,屋面采用压型钢板0.15Kn/m2,不保温,屋面坡度i。
基本风压W,基本雪压S.活荷载q根据附表选择题目。
屋架均简支于钢筋混凝土柱子上,混凝土标号为C20,建造地点见附表。
屋架所受荷载,包括恒载,活荷载,及风雪荷载等,均应该根分组表采用。
芬克式三角形钢屋架设计设计资料某厂房总长度为36m ,跨度为18m ,纵向柱矩为6m。
初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示:屋面坡度i 1:2.5 ,坡角arcfen i 21.8° , sh 0.3714 , cos 0.9285 ;屋架计算长度lo 18 2 0.15 17.7m ;中间高度h 3.54m ;上弦划分为4个区间,每个区间长度2383mm ;卜弦分为3个区间。
区间长度分别为2566m m , 2566m m , 3718m m ;上弦每节间设置两根標条,標条间设有拉条,標条间距为794mm。
屋架支撑布置如下图所示:I) Him1)永久荷载彩色钢板屋面:0.15 kN/n 2 ; 保温层及灯具:0・55kN A 2 ;屋架及支撑自重按经验公式(Pw 0.12 0.011跨度)KN/fn 2计算;標条重量:0.09 kN /i 2 ;2) 可变荷载屋面活载 : 0.7 kN /m 2 . 雪荷载:0.35 kN /m 2 ;XXX X*XXXf ■X Ax / \X6000 6000x4i ocL■■ drJT■yr、/■fei Jr i. • '• # Jr ・*• 3Jr6C00cOCCOOC9Lo 0积灰荷载: 1.0 kN/m 2二、荷载计算1.荷载标准值计算将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载, 应乘以系数一-1.077 oCOS彩色钢板屋面: 1.077 0.15 0.162 kN/m 2保温层及灯具: 1.077 0.55 0.592 kN/m 2屋架及支撑自重:0.12 0.011 18 0.318kN A 2標条重量: 1.077 0.09 0.097 kN/m 2恒载合计: 1.106 kN/m2屋面活载(或雪荷载,两者中取较大值): 0.7 kN/m2;积灰荷载:1・0 kN / m 22、荷载组合由《建筑结构静力计算手册》查表可知,三角形芬克式屋架的腹杆在半跨荷载下内力不变号。
实用文档普通钢屋架设计实例1 设计资料北京地区一单跨厂房屋盖,跨度24m ,长度114m ,柱距6m 。
屋架采用24m 芬克式三角形钢屋架,屋架简支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为400mm ×400mm ,混凝土强度等级为C20级,柱网采用封闭轴线。
厂房内设有一台起重量为Q=30t 的中级工作制桥式吊车。
钢材为Q235钢,井具有机械性能四项,抗拉强度、伸长率、屈服点、180°冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证;焊条采用E43型,手工焊。
屋面采用波形石棉水泥瓦,自重为0.20kN /m2;木丝板保温层,自重为0.24kN /m2,檩条采用槽钢。
屋面均布活荷载为0.30kN /m2;基本雪荷载为0.30kN /m2。
屋架形式及几何尺寸:屋面坡度i=1/2.5,屋面倾角()1/2.52148'arctg α==,屋架计算跨度为030023700l l mm=-=,屋架跨中高度为 23700/5470H mm mm ==,上弦长度为()()0/2cos 23700/20.92812762L l mmα==⨯=,取6节间,节间长度为12762/62127s mm ==,节间水平投影长度为cos 21270.92851975s αα==⨯=mm 。
如图9-18示。
图9-18屋架几何尺寸及内力2 支撑布置根据厂房长度为120m >60m ,跨度l =24m 和有桥式吊车的情况,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;并在上弦及下弦各设三道系杆。
上弦因有檩条亦可不设系杆。
如图9—19示。
图9-19 屋盖支撑布置(a )上弦支撑系统、(b )上弦支撑系统、(c )上弦支撑系统3 檩条布置1.檩条布置 檩条采用槽钢檩条,每节间放两根,檩距为2127/3=709mm ,檩条跨中设一根拉条。
2.荷载计算 屋面坡度2148'25α=<,雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑,取1.250.30.375k S =⨯=kN /m2。
普通钢屋架设计实例1 设计资料北京地区一单跨厂房屋盖,跨度24m ,长度114m ,柱距6m 。
屋架采用24m 芬克式三角形钢屋架,屋架简支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为400mm ×400mm ,混凝土强度等级为C20级,柱网采用封闭轴线。
厂房内设有一台起重量为Q=30t 的中级工作制桥式吊车。
钢材为Q235钢,井具有机械性能四项,抗拉强度、伸长率、屈服点、180°冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证;焊条采用E43型,手工焊。
屋面采用波形石棉水泥瓦,自重为0.20kN /m2;木丝板保温层,自重为0.24kN /m2,檩条采用槽钢。
屋面均布活荷载为0.30kN /m2;基本雪荷载为0.30kN /m2。
屋架形式及几何尺寸:屋面坡度i=1/2.5,屋面倾角()1/2.52148'arctg α==,屋架计算跨度为030023700l l mm=-=,屋架跨中高度为 23700/5470H mm mm ==,上弦长度为()()0/2cos 23700/20.92812762L l mmα==⨯=,取6节间,节间长度为12762/62127s mm ==,节间水平投影长度为cos 21270.92851975s αα==⨯=mm 。
如图9-18示。
图9-18屋架几何尺寸及内力2 支撑布置根据厂房长度为120m >60m ,跨度l =24m 和有桥式吊车的情况,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;并在上弦及下弦各设三道系杆。
上弦因有檩条亦可不设系杆。
如图9—19示。
图9-19 屋盖支撑布置(a )上弦支撑系统、(b )上弦支撑系统、(c )上弦支撑系统3 檩条布置1.檩条布置 檩条采用槽钢檩条,每节间放两根,檩距为2127/3=709mm ,檩条跨中设一根拉条。
2.荷载计算 屋面坡度2148'25α=<,雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑,取1.250.30.375k S =⨯=kN /m2。
三角形钢屋架课程设计1 三角形钢屋架课程设计任务书1.1 设计题目设计某市郊区某机械加工单层单跨厂房的三角形屋架。
1.2 设计资料某机械加工厂房,设有两台工作级别A4的软钩吊车,建筑平面示意图如图1所示,屋面材料采用上下两层多波形压型钢板,中间用20mm厚矿渣棉板保温层,屋面离地面高度约为20m。
屋架两端支撑于截面为400mm×400mm的钢筋混凝土柱上,柱子的混凝土等级为C20。
图1 建筑平面示意图1.3 设计内容(1)选择钢屋架的材料;(2)确定钢屋架的几何尺寸;(3)屋架及屋盖支撑的布置;(4)檩条的设计;(5)钢屋架的设计;(6)绘制钢屋架施工图。
1.4 参考资料(1)《钢结构设计规范》(GB50017).(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009).(3)《建筑抗震设计规范》(GB50011).(4)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068).(5)《建筑结构制图标准》(GB/T50101).(6)《建筑结构设计术语和符号标准》(G B/T50083).(7)周俐俐,姚勇等编著.土木工程专业钢结构课程设计指南. 北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2007.5.2、三角形钢屋架课程设计指导书参见梯形钢结构屋架课程实际指导书。
3、三角形钢屋架课程设计实例3.1 设计资料三角形(芬克式)屋架跨度24m ,间距6m ,屋面材料为压型钢板(自重0.122kN m ),屋面坡度1/2.5,厂房长度为60m 。
基本风压0.402kN m ,雪荷载为0.352kN m ,屋面高度为(平均约)20m ,屋架支撑于钢筋混凝土柱上。
钢材采用Q235B,焊条采用E43型。
3.2 屋架尺寸和檩条、支撑布置 1.屋架尺寸屋架计算跨度:0l =l -300=24000-300=23700mm屋面倾角: '1a r c t a n 2148,s i n 0.3714,c o s 0.92852.5ααα==== 屋架跨中的高度为:2370047402 2.5h mm ==⨯ 上弦长度:0127622cos l l mm α==节间长度:mm a 2555512762'==节间水平投影长度:a='a cos α=2555×0.9285=2370mm 屋架几何尺寸见图2。
三角形角钢屋架设计1、设计资料屋架跨度18m,屋架间距6m,屋面坡度1/3,屋面材料为石棉水泥中波或小波瓦、油毡、木望板。
薄壁卷边Z形钢檩条,檩条斜距为0.778m,基本风压为0.35kN/m2,雪荷载为0.20kN/m2。
钢材采用Q235-B,焊条采用E43型。
2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置屋架形式、几何尺寸及支撑布置如图7-35所示,上弦节间长度为两个檩距,有节间荷载。
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长的水平系杆。
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7-35 屋架形式、几何尺寸及支撑布置3、荷载(对水平投影面)(1)恒载标准值石棉瓦0.2 kN/m2/0.949=0.21kN/m2油毡、木望板0.18kN/m2/0.949=0.19kN/m2檩条、屋架及支撑0.20kN/m2合计0.6kN/m2(2)活荷载活荷载与雪荷载中取大值 0.30kN/m 2因屋架受荷水平投影面积超过60m 2,故屋面均布活荷载可取为(水平投影面)0.30kN/m 2。
(3)风荷载基本风压 0.35kN/m 2计算中未考虑风压高度变化系数。
(4)荷载组合 ①恒载+活荷载 ②恒载+半跨活荷载 ③恒载+风荷载(5)上弦的集中荷载及节点荷载,见图7-36、7-37及表7-6。
图7-36 上弦集中荷载图7-37 上弦节点荷载 表7-6上弦集中荷载及节点荷载表荷载形式 荷载分类 集中荷载(设计值)P /(kN )节点荷载(设计值) P=2P /(kN )备注恒载3.1896.378189.3m 6103m 778.0kN/m 6.02.12'=⨯⨯⨯⨯=P kN 活荷载 1.860 3.270860.1m 6103m 778.0kN/m 3.04.12'=⨯⨯⨯⨯=P kN 恒载+活荷载5.04910.089049.5kN 860.1kN 189.3'=+=P kN图7-38 上弦节点风荷载①风荷载体型系数背风面 μs =-0.5迎风面 μs =-0.47≈-0.5(见建筑结构荷载规范) ②上弦节点风荷载W =1.4×(-0.5)×0.35kN/m 2×1.556m ×6m =-2.287kN4、内力计算(1)内力及内力组合见表7-7。
【精品】三角形钢屋架设计3 在设计三角形钢屋架时,需要综合考虑结构强度、稳定性以及施工便利性等多个因素。
以下是一个三角形钢屋架设计的详细步骤:一、设计准备1.需求分析:首先了解客户需求,明确屋架的用途、尺寸、承重等要求。
2.荷载分析:根据需求,进行屋面荷载、风载、雪载等作用的分析,以确定屋架的结构形式和尺寸。
3.材料选择:根据荷载大小、跨度等因素,选择合适的钢材型号。
二、结构设计1.形状设计:采用三角形作为屋架的形状,根据客户的要求和钢材料的特点进行设计。
2.节点设计:节点是钢屋架的关键部位,需要进行精细设计。
对于三角形钢屋架,可以采用焊接或螺栓连接的方式,确保节点的牢固性和稳定性。
3.尺寸优化:根据需求和材料规格,对三角形钢屋架的尺寸进行优化,以实现最优的结构性能。
三、细部设计1.防锈处理:钢材容易生锈,因此需要在表面进行防锈处理,如涂刷防锈漆等。
2.排水设计:考虑到屋面积水问题,需要在屋架设计时预留排水孔,并确保排水通畅。
3.通风设计:为了使室内具有良好的通风性,可以在屋架的高点设置通风口,以确保空气流通。
4.安装方式:确定三角形钢屋架的安装方式,如吊装或现场拼装等,并考虑人员和机械的操作空间。
四、施工图绘制与校核1.利用绘图软件绘制施工图纸,标注详细尺寸、材料和工艺要求等信息。
2.对施工图纸进行校核和审核,确保图纸的正确性和可行性。
五、施工指导与质量控制1.根据施工图纸,制定详细的施工方案和工艺流程。
2.对施工现场进行技术交底,确保施工工人了解施工图纸和工艺要求。
3.在施工过程中,进行质量检查和控制,确保每一道工序的施工质量都符合设计要求。
主要检查项目包括:钢结构连接点的质量、屋架的几何尺寸和形状、焊接质量、防锈处理等。
4.在施工结束后,进行质量验收,确保整个屋架的质量符合规范和设计要求。
六、维护与检修1.在使用过程中,定期对屋架进行检查和维护,确保其结构安全性和稳定性。
主要检查项目包括:连接部位的紧固情况、钢材的锈蚀情况、通风和排水设施的运行情况等。
三角形钢屋架(共21页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--三角形钢屋架设计说明书----武汉科技大学理学院工程力学系081班计算:李子龙樊智勇徐云飞画图:姜贵刘哲资料员:胡鹏吴晓剑校核:刘顺江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=9m ,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,恒载为m 2,活载为m 2,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:,其设计强度为f=215KN/m 2,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1arctan 18.43α==。
sin 0.3162α=, cos 0.9487α= 屋架计算跨度:03008700l l mm =-=. 屋架跨中高度:014506l h mm == 上弦长度:045852cos l L mm α==节间长度:15283La mm ==.节间水平方向尺寸长度:`cos 1449a a mm α==. 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 屋架的支撑屋面檩条及其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:max 182015083531p a mm -==-. 半跨屋面所需檩条条数为:1 6.5835p Ln =+=根。
三角屋架设计1 设计资料及说明1、单跨屋架,平面尺寸为60m×18m,S=6m,即单跨屋架结构总长度为36m,跨度为18m,柱距为6m。
2、屋面材料:规格长尺压型钢板。
3、屋面坡度i=1:3。
活(雪)载为0.35kN/m2,基本风压为0.70kN/m2。
4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶,混凝土标号C30,柱顶标高8m。
5、钢材标号为Q235-B,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+全跨可变荷载(不包括风荷载)考虑,荷载分项系数取:γG =1.2,γQ =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α=arctg(1/3)=18.435°,sinα=0.3162,cosα=0.9487屋架计算跨度l0 =l-300=18000-300=17700mm屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m节间水平段投影尺寸长度a'=acosα=1555×0.9487=1475mm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4 荷载计算屋架支撑0.3(kN/m2)压型钢板015*3.16/3=0.158(kN/m2)檩条和拉条0.13(kN/m2)合计g k=0.588(kN/m2)可变荷载q k=0.3(kN/m2)檩条的均布荷载设计值q=γG g k+γQ q k=1.2×0.588+1.4×0.35=1.20kN/m2节点荷载设计值P=qa's=1.13×1.475×6=10.62kN5 屋架的内力计算5.1 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计算桁架杆件内力。
三角形角钢屋架设计1、设计资料屋架跨度18m ,屋架间距6m ,屋面坡度1/3,屋面材料为石棉水泥中波或小波瓦、油毡、木望板。
薄壁卷边Z 形钢檩条,檩条斜距为0.778m ,基本风压为0.35kN/m 2,雪荷载为0.20kN/m 2。
钢材采用Q235-B ,焊条采用E43型。
2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置屋架形式、几何尺寸及支撑布置如图7-35所示,上弦节间长度为两个檩距,有节间荷载。
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长的水平系杆。
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7-35屋架形式、几何尺寸及支撑布置3、荷载(对水平投影面) (1)恒载标准值石棉瓦 0.2 kN/m 2/0.949=0.21kN/m 2油毡、木望板 0.18kN/m 2/0.949=0.19kN/m 2檩条、屋架及支撑 0.20kN/m 2合计 0.6kN/m 2(2)活荷载活荷载与雪荷载中取大值 0.30kN/m 2因屋架受荷水平投影面积超过60m 2,故屋面均布活荷载可取为(水平投影面)0.30kN/m 2。
(3)风荷载基本风压 0.35kN/m 2计算中未考虑风压高度变化系数。
(4)荷载组合 ①恒载+活荷载 ②恒载+半跨活荷载 ③恒载+风荷载(5)上弦的集中荷载及节点荷载,见图7-36、7-37及表7-6。
图7-36 上弦集中荷载图7-37 上弦节点荷载 表7-6上弦集中荷载及节点荷载表kN/m 6.022⨯⨯图7-38 上弦节点风荷载①风荷载体型系数背风面 μs =-0.5迎风面 μs =-0.47≈-0.5(见建筑结构荷载规范) ②上弦节点风荷载W =1.4×(-0.5)×0.35kN/m 2×1.556m ×6m =-2.287kN4、内力计算(1)内力及内力组合见表7-7。
表7-7屋架杆件内力组合表内力(kN )系数注:①内力系数由《建筑结构静力计算手册》查得,内力为相应的节点荷载P 或W 乘以内力系数;②屋架下弦杆及受拉腹杆在恒载及风荷载组合作用下,未出现内力变号,故为恒载+活荷载控制。
(2)上弦杆弯矩计算 端节间跨中正弯矩:49.1862.18.0)m 555.1103kN 049.541(8.048.08.0'01=⨯=⨯⨯⨯=⨯==l P M M kN.m中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩:117.1m kN 862.16.06.002=⋅⨯==M M kN.m5、杆件截面选择 (1)上弦杆整个上弦不改变截面,按最大内力计算。
杆1内力N =-175.6kN ,M 1x =1.49kN.m ,M 2x =1.117kN.m 。
选用2∟70×6,A =16.32cm 2,W 1x =38.74cm 3,W 2x =14.96cm 3,i x =2.15cm ,i y =3.11cm 。
长细比150][3.72cm15.2cm 5.155=<===λλx ox x i l 150][50cm11.3cm5.155=<===λλyoy y i l825.0736.06.56cm 6.0cm 5.155cm 7475.0150)475.01(9.12cm7cm5.15558.058.07.11mm 6mm 70222244224===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⨯⨯+==⨯=⨯<==y x yz x oy y yz oy b t l b b l t b ϕϕλλλλ,类截面),查表得(、由 05.5773.721.1mm 1032.16N/mm 102061.122223222'=⨯⨯⨯⨯⨯==πλπxExEA N kN 塑性系数 γx1=1.05,γx2=1.2a 、弯矩作用平面内的稳定性此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件,其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况,故取等效弯矩系数βmx =0.85用跨中最大正弯矩M x 1=1.49kN.m 验算,代入公式得:2233623'111N/mm 215N/mm 4.187kN 05.577kN 6.1758.01mm 1074.3805.1mm N 1049.185.0mm 1632736.0N 106.1758.01.=<=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⋅⨯⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+f N N W M AN Ex x x x mx x γβϕ对于这种组合T 形截面压弯杆,在弯矩的效应较大时,可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳,补充验算见下式:2233623'221N/mm 215N/mm 3.6kN 05.577kN 6.17525.11mm 1096.142.1mm N 1049.185.0mm 1632N 106.17525.11.=<=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⋅⨯⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--f N N W M AN Ex x x x mx γβ 显然另一侧不控制构件平面内的失稳。
故平面内的稳定性得以保证。
b 、弯矩作用平面外的稳定性由于λy =50<120,所以梁的整体稳定系数可由下式计算:915.0500017.012350017.01=⨯-=-=yyb f λϕ等效弯矩系数βtx =0.85用跨中最大正弯矩M x 1=1.49kN.m 验算,代入公式得:2233622311N/mm 215N/mm 2.166mm 1074.38915.0mmN 1049.185.01mm 1032.16825.0N 106.175.=<=⨯⨯⋅⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+f W M A N x b x tx y ϕβηϕ 根据支撑布置情况,可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。
因此,可不必验算节点处的平面外稳定,只需验算其强度。
c 、强度验算上弦杆节点“2”处(见图7-39)的弯矩较大,且W 2x 又比较小,因此截面上无翼缘一边的强度,按下式验算(A n = A ):22336223min N/mm 215N/mm 8.169mm 1096.142.1mm N 10117.1mm 1032.16N 106.175=<=⨯⨯⋅⨯+⨯⨯=+f W M A N x x x n γ(2)下弦杆下弦也不改变截面,按最大内力计算。
杆7的轴心力N max =166.62kN 。
选用2∟56×4,A =8.78cm 2,i x =1.73cm ,i y =2.52cm 。
长细比400][4.227cm73.1cm 4.393=<===λλx ox x i l 400][351cm52.2cm885=<===λλyoy y i l强度验算8.189mm1078.8N 1062.166223max =⨯⨯==n A N σN/mm 2<f(3)腹杆杆10内力N =-13.54kN 。
选用∟36×4,A =2.756cm 2,i y =0.7cm 。
长细比200][4.141cm7.0cm1109.07.09.0=<=⨯===λλl i l yoy y[]294.02003.154cm 4.0cm 99cm 6.385.014.141)85.01(9.14cm6.3cm9954.054.09mm 4mm 36222244224==<=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯=⨯⨯+==⨯=⨯<==ϕλλλλ类截面),查表得(由b t l b b l t b yz oy y yz oy222223N/mm 6.174N/mm 215812.0N/mm 1.167mm10756.2294.0N1054.13=⨯=<=⨯⨯⨯==f A N ϕσ其中0.812为单面连接单角钢的强度折减系数,见附表1-4。
上述计算,也可采用表格形式进行,现将上述计算以及其他腹杆的计算一并列于表7-8。
图7-39 节点编号 表7-8屋架杆件截面选用表(56.6) 0.7360.8256、节点设计节点编号见图7-39。
(1)一般杆件连接焊接设焊缝厚度h f =4mm ,焊缝长度可由公式计算列于表7-9。
表7-9屋架杆件连接焊缝表(2)节点“1” ①支座底板厚度支座底板尺寸,如图7-40所示。
支座反力R =6P +1.15×0.74×6=6×10.098+1.15×0.74×6=65.69kN 设a =b =12cm ,a 1=2×12cm=16.9cm ,b 1=a 1/2=8.45cm底板的承压面积A n =24cm ×24cm-3.14×22cm 2-2×4cm ×5cm=523cm 2板下压应力26.1mm10523N 1069.65223=⨯⨯==n A R q N/mm 2b 1/a 1=0.5,查表得β≈0.06,则22116926.106.0⨯⨯==qa M β=2159.2N.mm所需底板厚度t ≥8.72152.215966=⨯=f M mm ,取t =12mm图7-40 支座节点②支座节点板与底板的连接焊缝设8=f h mm ,w l =(240mm-10mm )×2+(120mm-4mm-10mm-10mm )×4=844mm ,按下式计算:9.13mm844mm 87.0N1069.657.03f =⨯⨯⨯==∑w f l h R τN/mm 2<160=w f f N/mm 2支座节点板与加劲肋的连接焊缝厚度取6=f h mm ,计算从略。
③上弦杆与节点板的连接焊缝N =175.6kN ,设焊缝厚度4=f h mm ,焊缝计算长度w l =160+360-10=510mm ,见图7-40。
杆件轴心力N ,假定全由角钢肢尖焊缝传递,并考虑传力的偏心影响,其中偏心矩e =70-20=50mm ,按下式计算:232223222mm 510mm 47.02N106.175mm 510mm 47.0222.1mm 50N 106.17567.027.026⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯w f w f f l h N l h Ne β=68.3N/mm 2<160=wf f N/mm 2(3)节点“2”、“3”如图7-41所示,节点荷载P 假定由角钢肢背的塞焊缝承受,按构造要求节点板较长,故焊缝强度可以满足,计算从略。