(完整版)18m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)之三角形鋼屋架設(shè)計(jì)

(完整版)18m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)之三角形鋼屋架設(shè)計(jì)18m三角形鋼屋架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)資料及說明設(shè)計(jì)一位于惠州市郊區(qū)的單跨屋架結(jié)構(gòu)（封閉式)，主要參數(shù)如下：1、單跨屋架，平面尺寸為36m×18m,S=4m36m18m4m。2、屋面材料為規(guī)格1820×725×8的波形石棉瓦。3、屋面坡度i=1:3。恒載為0.3kN/m2，活（雪）載為0。60.3kN/m2.4、屋架支承在鋼筋混凝土柱頂，混凝土標(biāo)號(hào)C20,柱頂標(biāo)高6m。5、鋼材標(biāo)號(hào)為Q235—B。F,其設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為f=215N/mm2。6、焊條型號(hào)為E43型。7=1.2，GQγ=1。4。Q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)，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度為i=1：3，屋面傾角α=arctg(1/3）=18.435°，sinα=0。3162，cosα=0。9487屋架計(jì)算跨度 l0

=l－300＝18000－300=17700mm屋架跨中高度 h=l×i/2=17700/(2×3)=2950mm0上弦長度 L=l/2cosα≈9329mm0節(jié)間長度 a=L/6=9329/6≈1555mm節(jié)間水平段投影尺寸長度 a＇=acosα=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屋架形式及幾何尺寸屋架支撐布置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1(完整版)18m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)之三角形鋼屋架設(shè)計(jì)桿，上弦節(jié)點(diǎn)處的柔性水平系桿均用該處的檁條代替。336m4m，2圖2屋蓋支撐布置屋面檁條及其支撐波形石棉瓦長1820mm,要求搭接長度≥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)

a pmax

182015031

835mm15556np 835

112.1根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)際取半跨屋面檁條數(shù)13根,則檁條間距為:可以滿足要求。

1555pa131p

835mmpmax2(完整版)18m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)之三角形鋼屋架設(shè)計(jì)截面選擇

圖3屋面檁條及其支撐布置示意圖試選用普通槽鋼［8，m=0。08kN/m,Ix=101cm4，Wx=25。3cm3，Wy=5。γ1。05,γ=1.2。

截面塑x y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) g=0。469(kN/m）k可變荷載 q=0.600×0.778=0。467（kN/m)k檁條的均布荷載設(shè)計(jì)值 q=

g+Gk

q=1。2×0.469+1.4×0。467=1.217kN/mQk3。2.2強(qiáng)度計(jì)算檁條的跨中彎距1M

ql2

q=qsin=1。217×0.3162=0。379kN/mxq=qcos=1。217×0.9487=1.155kN/my11.155422.310kNmX

x 8y 8Y

1My

ql2x

1320.379420.190kN

（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3)18mPAGEPAGE25MMx

2.310106 0.190106 215N/mm2γW γ

1.0525.3103 1.25.79103滿足要求。

xx yy3。2。3強(qiáng)度驗(yàn)算載荷標(biāo)準(zhǔn)值q(gy k

q)ak

cosα=(0.469+0.467)0.7780.9487=0.691kN/m沿屋面方向有拉條，所以只驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度:V5

ql3y

5 0.69140003

1＜1能滿足剛度要求。3.2。4荷載計(jì)算

l 384EIx

3842.06105101104 361 150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 q=0.600×0。778=0.467（kN/m）k檁條的均布荷載設(shè)計(jì)值 q=

g+Gk

q=1。2×0.469+1.4×0.467=1.217kN/mQk節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值 P=qa＇s=1。217×1。475×4=7.18kN屋架的內(nèi)力計(jì)算4。1桿件的軸力芬克式三角形桁架在半跨活(雪）荷載作用下,腹桿內(nèi)力不變號(hào)，故只按全跨雪荷載和全跨n=17700/2950=6。先差得內(nèi)力系數(shù)，再乘以節(jié)點(diǎn)荷載P=7.18kN,屋架及荷載是對稱的，所以只需桿件內(nèi)力系數(shù)桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值/kN（P=7。18kN）表1桁架桿件內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值A(chǔ)B—17.39—124。86BC-16.13—115.81CD—16。76-120。34DE-16。44—118.04EF—15.18—108。99FG-15。81—113.5AH+16.50+118.47HI+13.50+96.93IJ+9.00+64。62DI—2。85—20。46BH、CH-1。34—9.62EK、FK—1。34—9。62HD、DK+3。00+21。54IK+4.50+32.31KG+7.50+53。83GJ00上弦桿下弦桿上弦桿下弦桿腹桿4。2上弦桿的彎矩M1=0.8M0M2=±0。6M0.上弦桿節(jié)間集中載荷 P=7.18kN節(jié)間最大彎矩 M0=Pl/4=7。18×1.475/4=2。端節(jié)間 M1=0。8M0=0.8×2.648=2.118kN·m中間節(jié)間及節(jié)點(diǎn) M2=±0.6M0=±0。6×2。648=1.589kN·m屋架桿件截面設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)屋架桿件截面前，首先要確定所選節(jié)點(diǎn)板的厚度。在三角形屋架中，節(jié)點(diǎn)板厚度與Nmax=124.86kN，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)用計(jì)算》P835-18mm6mm。5。1上弦桿整個(gè)上弦桿采用等截面通長桿，由兩個(gè)角鋼組成T形截面壓彎構(gòu)件，以避免采用不同截面時(shí)的桿件拼接。彎矩作用平面內(nèi)的計(jì)算長度 lox=1555mm側(cè)向無支撐長度 l1=2×1555=3110mm2∟70×6A18.84cm3,

W 43.2cm3，xmax，Wxmin

17.18cm3 i，x，

2.14cm iy

3.13cm截面塑性發(fā)展系數(shù)γx1=1.05，γx2=1.2.5.1.1強(qiáng)度驗(yàn)算取AB段上弦桿（最大內(nèi)力桿段）驗(yàn)算軸心壓力: N=124。86kN最大正彎矩（節(jié)間： Mx=1=。118kN·m；My2截面強(qiáng)度驗(yàn)算由負(fù)彎矩控制.N MxA W

124.86103 1.589106 154N/mm2＜215N/18.84102 1.0517.18103n xxmin5。1.2彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗(yàn)算λx=l0x/ix=155.5/2。14=72.66＜150，按GB50017CC—2N＇2EA3.1420610318.84102658.91kN

=0。734xEx 1.12 1.172.662x按有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用使弦桿產(chǎn)生反向曲率,故取等效彎矩系數(shù)為

0.85mxN MmA x0.8Nfmx Wx

1xmax

N＇Ex124.86103 0.73418.84102

0.852.118106 124.86

139N/mm2＜215N/mm21.0543.210310.8658.91 補(bǔ)充驗(yàn)算：NAMNAMW 11.25mx xxxminNEx124.8610318.841020.852.1181061.217.18124.8610318.841020.852.1181061.217.181011.253124.86658.91故平面內(nèi)的穩(wěn)定性得以保證。5.1。3彎矩作用平面外的穩(wěn)定性驗(yàn)算此穩(wěn)定性由負(fù)彎矩控制，驗(yàn)算上弦桿ABC段在彎矩作用下平面外的穩(wěn)定軸心壓力 N1=