钢筋结构米三角形屋架设计说明
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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。
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。
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。
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。
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书1 简介三角形屋架多用于屋面坡度较大的有檩条屋盖,屋面材料为波形石棉瓦、钢板或铝板等,坡度一般在1~13。
按腹杆布置又分为芬克式,单向斜杆式及人字式。
芬克式屋架的特点是将上弦分为等距离节间,短腹杆受压,长腹杆受拉,受力合理,是三角形屋架中常用的经济形式。
单向斜杆式屋架的腹杆总长度较大,节点数量较多,斜腹杆受拉,竖杆受压,受力不够合理,下弦节点距离相等适于吊顶,但杆件交角较小,构造上不宜处理,制作不够经济,人字形屋架上、下弦杆可任意分割布置节点,但斜杆有受拉和受压的可能,受力不确定,但腹杆数量少,较为经济。
2 设计资料及说明:设计一位于郑州市的单跨屋架结构(封闭式),要求结构合理,制作方便,安全经济。
1、单跨屋架,平面尺寸分别为:96m×12m,柱距S=6m。
2、屋面材料:压型钢板。
3、屋面坡度1:。
4、 屋架支承在钢筋混凝土柱顶,混凝土标号C30,柱为混凝土柱尺寸为450mm*450mm 。
5、钢材标号:Q235-B 。
设计强度f=215kN/m 26、焊条型号:E43型。
7、屋架承受的荷载:(1)恒载:m2;(2)活(雪)载:m2。
8、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 =,γQ = 。
3 屋架杆件几何尺寸的计算基于三角形屋架各腹杆布置的特点和设计的要求,选用芬克式八节三角形屋架。
屋架尺寸屋架的计算跨度:o l =12000-2×150=11700mm ;屋面倾角:()12.521.8arctg α==,sin 0.3714,cos 0.9285αα==屋架跨中高度:h=11700/(2×=23400mm 上弦长度:L=o l /(2cos α)=6300mm. 节间长度:a=6300/4=1575mm根据已知几何关系,求得屋架各杆件的几何长度如图所示:图、屋架杆件几何尺寸(mm )上弦节间水平投影长度:'1575cos 1462a mm α== 屋盖支撑布置 屋架的支撑在房屋两端第一个之间和中间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
课程设计(论文)题目15米跨度三角形钢屋架设计作者班级学号指导教师设计任务分配:屋架跨度15米,柱距7.5米,屋架采用三角形屋架芬克型腹杆。
2013 年6月21 日钢屋架设计计算一、设计资料屋面采用三角形钢屋架、石棉水泥波形瓦屋面(重量200N/m2),轻钢檩条及拉条(重量100N/m2)。
钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上,上柱截面为400×400(砼等级C25)。
基本风压W0=350N/m2,屋面均布活载或雪载为500N/m2,积灰荷载为100~500N/m2,无抗震要求。
钢屋架材料为Q235-B钢,焊条采用E43型,手工焊接。
该厂房横向跨度为15m,房屋长度为120m,柱距(屋架间距)为7.5m,屋面坡度为1/3。
二、屋架布置及几何尺寸屋面坡度为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=15000-300=14700mm屋架跨中高度 h= l0×i/2=14700/(2×3)=2450mm上弦长度 L=l0/2cosα≈7747mm节间长度 a=L/6=7747/6≈1291mm节间水平段投影尺寸长度 a'=acosα=1291×0.9487=1225mm根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示屋架几何尺寸图三、(1)支撑布置(2)屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长1520mm,要求搭接长度≥150mm,且每张瓦至少要有三个支撑点,因此最大的檩条间距为amax p =mm685131501520=--半跨屋面所需檩条数np =根3.12168561291=+⨯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:a p =685mm=a5.64511361291<=-⨯可以满足要求。
三、荷载计算1、荷载永久荷载石棉水泥波形瓦屋面 200N/m2 =0.2 KN/m2轻钢檩条及拉条 100N/m2 =0.1 KN/m2屋架及支撑自重 282N/m2 =0.282 KN/m2小计∑0.582 KN/m2可变荷载均布活载或雪载 500N/m2=0.50 KN/m2积灰荷载 175N/m2=0.175 KN/m21)全跨屋面恒荷载作用下上弦集中恒荷载标准值P'1=0.582×7.5×0.6455×103=2.67KN上弦节点恒荷载P1=2 P'1=2×2.67=5.34KN2)全跨雪荷载和灰荷载作用下上弦节点雪荷载和灰荷载P'2=0.675×7.5×0.6455×103=3.10KN上弦集中雪荷载和灰荷载标准值P2=2 P'2=2×3.10=6.20KN假定基本组合由可变荷载效应控制,则上弦节点荷载设计值为1.2×5.34+1.4×6.2=15.09KN 若基本组合由永久荷载效应控制,则上弦节点荷载设计值为 1.35×5.34+1.4×0.7×6.2=13.29KN。
一、课程设计题目:18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房,平面尺寸18m×90m,柱距6m,柱高6m,采用三角形钢屋架,屋架跨度18m,屋面坡度i,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔,冷弯薄壁C型钢檩条,檩条斜距1.555m。
采用钢筋混凝土柱,混凝土强度等级为C20,钢屋架与柱铰接,柱截面尺寸400×600mm;使用温度-5°C以上。
屋架轴线图及杆件在节点竖向单位力作用下的内力系数见下图。
几何尺寸内力系数三角形屋架几何尺寸和内力系数2、荷载标准值如下:(1)永久荷载(对水平投影面)屋面板、防水结构及檩条0.20 kN/m2(A项)钢屋架及支撑等自重0.35 kN/m2(B项)(2)可变荷载屋面活荷载(对水平投影面)0.30kN/m2(E项)屋面雪荷载(对水平投影面)0.50kN/m2(C项)基本风压(地面粗糙度为B类)0.55kN/m2(D项)荷载学号调整学号荷载荷载学号荷载学号荷载1号A项+0.0111号B项+0.0121号C项+0.0131号D项+0.012 A项+0.0212B项22C项+0.02 32D项+0.023 A项+0.03 13B项+0.03 23C项+0.03 33D项+0.034 A项+0.04 14+0.04 24C项+0.04 34D项+0.045 A项+0.05 15B项+0.05 25C项+0.05 35D项+0.056 A项+0.06B项+0.06 26C项+0.06 36D项+0.067 A项+0.07 17B项+0.07 27C项+0.07 37D项+0.078 A项+0.0818B项+0.0828C项+0.0838D项+0.089A项+0.0919B项+0.0929C项+0.0939D项+0.0910A项+0.120B项+0.130C项+0.1040D项+0.10荷载班级调整(E项):1班:0.3;2班:0.35;3班:0.40;4班:0.45;5班:0.50;6班:0.55三、设计内容1、屋架杆件内力计算和组合;2、选择杆件截面型号,设计节点;3、绘制施工图四、设计目的和要求1、目的:通过本课程设计,使学生掌握钢屋盖结构布置的原则和正确进行内力组合;掌握杆件截面选择和节点构造的设计原则以及节点设计的方法;掌握钢结构施工图的绘制和材料表的编制。
设计计算说明书一.设计题目:某机加工车间设计 二.设计资料: 1. 车间基本参数某公司因生产需要,拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间(设计使用寿命50年),车间建筑平面,剖面图见下图图1 车间建筑平面图‘图2 车间建筑剖面示意图车间采用排架结构,下部为排架柱和钢筋混凝土独立基础,上部采用钢屋架结构,屋架与排架柱铰接,车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车,屋架下弦距离牛腿顶面1.8m ,轨道高度130mm 。
排架柱采用混凝土实腹矩形,吊车梁采用工字形钢吊车梁,抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。
车间屋面采用75mm 厚彩色夹芯钢板,屋面檩条为C 型钢(5.22070180⨯⨯⨯C )。
檩条间距约1.5m ,车间四周的围护墙,采用240mm 厚砖墙,内外各抹灰20mm 厚,纵墙塑钢窗洞口高为1.8m ,宽为2.4m ,上下共两层。
2. 车间荷载,材料自重,抗震设防等级 (1) 屋面活荷载标准值:0.52m kN (不上人屋面,无积灰荷载)(2) 基本风压:0.452m kN (3) 基本雪压:0.302m kN(4) 屋面75mm 厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.252m kN(5) 钢屋架及屋面支撑自重标准值:0.352m kN(6) 钢筋混凝土自重253mkN;砖及抹灰自重203mkN;回填土自重203m kN(7) 抗震设防等级:6度 3. 荷载组合(1) 钢屋架:为简化计算,屋面暂不考虑风荷载作用,首先计算一榀典型简支屋架的内力系数,然后计算在下述三种荷载标准值下的杆件内力:全跨永久荷载,全跨屋面活荷载,半跨屋面活荷载,然后进行内力组合。
(2) 排架柱:不考虑车间的空间作用,将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁,两端与排架柱铰接连接,然后计算排架在各种荷载下的内力,最后进行内力组合。
4. 地质情况经过勘测,地表土为人工填土,1.2m 厚,不宜作为天然地基土,建议全部挖除;其下为粘土,地基承载力特征值kPa f ak 200=,压缩模量MPa E S 10=,适宜作为地基持力层,场地地下水静止水位埋深10.5m ,可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀,最大冻土深度可按0.5m 考虑。
2016 届课程设计三角形钢屋架课程设计说明书学生学号所属学院水利与建筑工程工程学院专业土木工程班级 16-5指导教师吴英日期 2014.12塔里木大学教务处制1 三角形钢屋架课程设计任务书设计容(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。
设计题目:钢屋架 设计资料:某厂房总长度90m ,跨度根据不同的编号号从附表中取,屋盖体系可从以下所给的类型中选取。
纵向柱距6m 。
1.结构形式:钢筋混凝土柱,三角形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30,三角形屋面坡度i=1:2.5L 为屋架跨度。
地区计算温度高于-200C ,无侵蚀性介质,地震设防烈度为8度,屋架下弦标高为18m ;厂房桥式吊车为2台150/30t (中级工作制),锻锤为2台5t 。
2.屋架采用的钢材、焊条为:Q345钢,焊条为E50型。
3.屋盖结构及荷载(2)有檩体系:采用型钢檩条,压型钢板作屋面板。
标准值为0.58KN/m 2 荷载:屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L ,L 为屋架跨度,以m 为单位,q 为屋架及支撑自重,以KN/m 2为单位;基本风压为0.50 KN/m 2,雪荷载为0.3 KN/m 2;保温层0.7KN/m 2;积灰荷载1.3 KN/m 2 设计容:1.屋架形式及几何尺寸确定2.作屋盖结构及支撑的布置图;3.选择钢材及焊接材料,并明确提出对保证项目的要求;4.对钢屋架进行力、杆件截面尺寸的计算;设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。
5.绘制钢屋架施工详图。
1、屋架尺寸屋架计算跨度:0l =l -300=24000-300=23700mm屋面倾角: '1arctan2148,sin 0.3714,cos 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:'1276221276a mm == 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。
图二:屋架几何尺寸(单位:mm )2.檩条和支撑布置根据屋面材料的最大容许檩距,可将檩条布置于上弦节点上(见图2),檩距为节间长度。
在檩条的跨中设置一道拉条。
根据厂房总长度60m ,跨度为24m ,有中级工作制吊车及第一开间尺寸5.5m 等因素,可在厂房两端的第二开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑,并在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间设置两道垂直支撑(在跨度1/3左右处各一道,见图3)。
上弦檩条可兼做系杆,故不另设系杆,在下弦跨中央设置一道通长的柔性系杆。
此外,在厂房两端的第一开间下弦各设置三道刚性系杆(见图3)。
3.3 檩条的设计选用【12.6槽钢截面,由型钢表查得,自重12.32kg /m ≈0.12kN m ,x W =62.13cm ,y W =10.23cm ,x I =3914cm 。
1.荷载计算(对轻屋面,可只考虑可变荷载效应控制的组合) 永久荷载:(坡面) 压型钢板:0.58×2.127=1.23366kN m 檩条和拉条: 0.12kN mg=1.35366kN mkm,没有超过602m,故屋面均布活荷载取可变荷载:(檩条受荷水平投影面积为2.217×6=12.762kN m,大于雪荷载,故不考虑雪荷载。
)0.52q=0.5×2.217cos =0.5×2.217×0.9285=0.99kN mk图三 屋面支撑布置(单位:mm )檩条均布荷载设计值:q =G k g γ+Q k q γ=1.2×1.35366+1.4×0.99=3.010392kN mx q =q cos α=3.010392×0.9285=2.795kN m y q =q sin α=3.010392×0.3714=1.118kN m 2.强度验算弯矩设计值(见图4):图4 弯矩图x M =218x q l =18×2.795×26=12.5775kN m •y M =21()82y lq -=18-×1.118×26()2=-1.5775kN m •(因为在檩条的垮中设置了一道拉条)檩条的最大应力(拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处。
XX nx M W γ+y y ny M W γ==⨯⨯⨯-⨯⨯⨯3636102.102.11025775.1101.6205.1105775.12 =89.242N mm <f=2152N mm3.刚度验算只验算垂直于屋面方向的挠度。
荷载标准值:k g +k q =1.35366+0.99=2.34366kN m()k k y q g += (k g +k q )cos α=2.34366×0.9285 =2.176kN mv l =5385×3()K K yxg q EI +=1501473801103911006.26000176.23855433<⨯⨯⨯⨯⨯= 因有拉条,不必验算整体稳定性。
故选用【12.6槽钢檩条能满足要求。
3.4屋架节点荷载计算1.永久荷载(水平投影面)压型钢板 0.58x2.127=1.233662kN m檩条和拉条 0.122kN m屋架和支撑自重 0.12+0.11L=0.12+0.011×24=0.382kN m保温层 0.72kN mk g =2.437662kN m2.屋面活荷载屋面活荷载为0.52kN m 。
3.风荷载风荷载高度变化系数为 1.25,屋面迎风面的体型系数为-0.328,背风面为-0.5,所以负风压的设计值为(垂直于屋面)迎风面:1ω=-1.4×1.25×0.328×0.4=-0.232kN m 背风面:2ω=-1.4×1.25×0.5×0.4=-0.352kN m1ω和2ω均小于永久荷载(荷载分项系数取1.0)垂直与屋面的分量0.57×0.9285=0.532kN m ,所以永久荷载与风荷载联合作用下不会使杆件的力变号,故风荷载产生的力的影响不予考虑。
4.屋架上弦在檩条处的集中荷载屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为 全跨永久+全跨可变(不包括风荷载)2/445.5)3.15.0(4.143766.22.1m kN q g q k q k g =+⨯+⨯=+=γγ转化为点荷载为P=5.445x1.975x6=64.523kNm3.5 屋架杆件力计算由于屋面坡度较小,风荷载为吸力,且远小于屋面永久荷载,故其与永久荷载组合时不会增大杆件的力,因此不予考虑。
芬克式屋架在半跨活荷载作用下,腹杆力不会变号,故只需按全跨永久荷载与全跨可变荷载组合计算屋架杆件的力。
屋架杆件力计算可用图解法或数解法进行。
本例屋架为标准屋架,可直接由建筑结构设计手册查得各杆件的力系数,然后乘以节点荷载即为各相应杆件的力。
分别如表2和图5 所示。
图五杆件力图(单位kN )表2 屋架杆件力计算表杆件名称杆件 力系数 力设计值(kN ) 上 弦AB -14.81 -955.585 BC-13.66 -881.384 CD -14.07 -907.838 DE -13.70 -883.965 EF -12.55 -809.7636 FG-12.95 -835.57 下 弦AH +13.75 +887.19 HI +11.25 +725.88 IJ +7.50 +438.92 腹 杆DI -2.79 -180.019 BH 、CH-1.21 -78.07 EK 、FK -1.21 -78.07 HD 、DK +2.50 +161.3 IK +3.75 +241.96 KG +6.25 +403.27 GJ0.00注:负为受压,正为受拉。
3.6 杆件截面的选择弦杆端节间最大力为-955.585kN ,由焊接屋架节点板厚度选用表,可选用屋架中间节点板厚度为8mm ,支座节点板厚度为10mm 。
1.上弦杆整个上弦杆不改变截面,按最大力计算。
max N =-955.585kN ,ox l =212.7cm ,oy l =2ox l =2×212.7=425.4cm 。
选用2∟180×14组成的T 形截面,节点板厚为8mm ,查型钢表得A=2×48.896=97.7922cm ,x i =5.56cm ,y i =8.0cmx λ=ox x l i =255.3856.57.212=<[]λ=150 y λ=oy yl i =75.5384.425=<[]λ=150 根据max λ=y λ=53.75查表得ϕ=0.842,则σ= N A ϕ=mm N /05.1161079.97842.010585.95523=⨯⨯⨯ 2 <f =2152N mm故选择截面合适。
2.下弦杆下弦杆也不改变截面,按最大力计算。
max N =+887.19kN ,屋架平面的计算长度取最大节间IJ 长度,即ox l =497.6cm 。
因屋架下弦在跨中央设有一道通长的系杆,故屋架平面外的计算长度取侧向固定点间的距离,即oy l =1185cm 。
所需截面面积为:n A =N f=2326.415.21019.887cm =⨯ 选用2∟125×80×12短肢相连的T 形截面,由型钢表查得 A =n A =23.4×2=46.82cm ,x i =2.24cm ,y i =6.08cmσ=nN A =23108.461019.887⨯⨯=189.62N mm <f =2152N mm x λ=ox xl i =497.61.44=222<[]λ=350 y λ= oy y l i =08.61185=194.9<[]λ=350 故所选截面合适。
3.腹杆(1) DI 杆DI N =-152.0829kN ,ox l =0.8l =0.8×255.5=204.4cm ,oy l =l =255.5cm选用2∟70×6,A=2×8.16=16.322cm ,x i =2.15cm ,y i =3.2cm 。
x λ=07.955.24.2040==x x i l <[]λ=150 y λ=84.792.35.2550==yy i l <[]λ=150 根据max λ=x λ=95.07,查表得ϕ=0.588,则N A ϕ=48.1581032.16588.0100829.15223=⨯⨯⨯2N mm <f =2152N mm 所选截面合适。