鋼屋架設(shè)計算例1復(fù)習(xí)過程

鋼屋架設(shè)計算例1標(biāo)志跨度與計算跨度：標(biāo)志跨度:是柱網(wǎng)軸線的橫向間距，以3m為模數(shù)(18m、21m、24m、27m、30m、36m)計算跨度:是屋架兩端支座反力的距離

一、跨度封閉結(jié)合：Lo=L-(300~400mm)非封閉結(jié)合：Lo=L邊柱外緣和墻內(nèi)緣與縱向定位軸線相重合。

邊柱外緣與縱向定位軸線之間加聯(lián)系尺寸。本例：屋架計算跨度:L–2×0.15=21–2×0.15=20.7m2

端部高度：

對于緩坡梯形屋架，鉸接時端高為1.8～2.1m，剛接時端高為1.8～2.4m?？缰懈叨龋?/p>

為標(biāo)志跨度，為屋架坡度圖1屋架尺寸及幾何形式（單位：mm）本例：屋架尺寸及幾何形式如下圖1：二、高度根據(jù)經(jīng)濟、剛度、建筑要求屋面坡度、運輸條件3常用大型屋面板的尺寸為1.5m×6m，少數(shù)情況也有用3m×6m或1.5m×9m、1.5m×12m的關(guān)于屋架節(jié)點的說明圖1屋架尺寸及幾何形式（單位：mm）屋架上弦節(jié)間的劃分應(yīng)根據(jù)屋面材料而定，要盡量使屋面荷載直接作用在屋架節(jié)點上，避免上弦桿產(chǎn)生局部彎矩。當(dāng)采用檁條時，根據(jù)檁條間距而定，一般取0.8m～3.0m。若采用大型屋面板時，上弦節(jié)間長度應(yīng)等于屋面板的寬度，一般取1.5m或3m；4二、屋蓋支撐布置上弦橫向水平支撐:

兩端柱間各設(shè)一道下弦橫向水平支撐:兩端柱間各設(shè)一道縱向水平支撐：垂直支撐：

屋架跨中和兩端共設(shè)三道垂直支撐系桿

屋脊節(jié)點及支座節(jié)點處沿廠房縱向設(shè)置通長的剛性系桿，下弦跨中節(jié)點設(shè)置一道縱向通長的柔性系桿5上弦支撐下弦支撐圖2屋面支撐布置圖（單位：mm）6781、屋架分布荷載永久荷載：屋面構(gòu)造（屋面板、保溫、防水、檁條等）屋架及支撐天窗及吊頂?shù)淖灾厝?、屋架荷載計算與組合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012可變荷載：使用活荷（懸掛吊車、屋面活荷、積灰等）風(fēng)荷載雪荷載①荷載都作用在節(jié)點上；②桿件等截面；③各桿件軸線均為直線，相交于節(jié)點的中心；④各節(jié)點均為理想的鉸接。91）永久荷載：屋面構(gòu)造（屋面板、保溫、防水、檁條等）屋架及支撐天窗及吊頂?shù)淖灾亍覓旃艿赖任菁芗爸危喊唇?jīng)驗公式g=0.12+0.011l(1-1)l—屋架的跨度(m)2）屋面均布活荷載或雪荷載：屋面均布活荷載，與雪荷載不同時考慮，而取其中的較大者。102、屋架節(jié)點荷載與局部彎矩1）僅有節(jié)點荷載時：2）有節(jié)間荷載時：①將節(jié)間荷載分配到相鄰的節(jié)點上，按只有節(jié)點荷載作用的屋架計算各桿內(nèi)力。aaaaaaaaaaaaaaaa11②直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件（N，M）。③局部彎矩M理論上應(yīng)按彈性支座上的連續(xù)梁計算。簡化計算M0為將上弦節(jié)間視為簡支梁所得跨中彎矩。122、荷載組合設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載

全跨永久荷載

+半跨可變荷載全跨屋架及支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載（施工階段）（使用階段）13三、荷載與內(nèi)力計算1、荷載計算

根據(jù)荷載規(guī)范，屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，取兩者較大值者（屋面活荷載0.3kN/m2<雪荷載0.4kN/m2，取雪荷載為0.4kN/m2）計算。共3.42kN/m2

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1）使用階段恒荷載和活荷載引起的節(jié)點荷載設(shè)計值P恒及P活

P恒=3.42×1.5×6=30.78kNP活=1.19×1.5×6=10.71kN2）施工階段恒荷載和半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載引起的節(jié)點荷載設(shè)計值P恒及P活P恒=0.42×1.5×6=3.78kNP活=（1.68+0.63）×1.5×6=20.97kN15

3、內(nèi)力計算

本設(shè)計采用數(shù)值計算桿件在單位節(jié)點力作用下各桿件內(nèi)力系數(shù)（單位節(jié)點力分別作用于全跨、左半跨、右半跨），單位節(jié)點力作用左半跨示意圖如圖3所示，桿件內(nèi)力計算結(jié)果見表2。圖3單位節(jié)點力作用左半跨示意圖16內(nèi)力計算：

1.電算法：結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器。

2.應(yīng)用圖解法17表2內(nèi)力計算結(jié)果18四、桿件截面設(shè)計1、桿件的計算長度19關(guān)于屋架平面外的計算長度loy的說明上弦桿：l0y=l1腹桿：l0y=l(節(jié)件長度）l0x=l1/2l0y=l1有檁屋蓋無檁屋蓋l0x=2b下弦桿：l0y=l1202、桿件容許長細(xì)比21桿件截面選取的原則：等穩(wěn)定原則3、桿件截面形式22①上弦：墊板無節(jié)間荷載時，在一般支撐布置下，loy＝2lox；為滿足λx＝λy；應(yīng)使iy＝2ix，故采用兩不等邊角鋼短肢相并；有節(jié)間荷載時，兩不等邊角鋼長肢相并或兩個等肢角鋼組成的Τ形截面23②下弦：

下弦桿可采用雙等肢角鋼或兩不等肢角鋼短肢相并的T形截面墊板24③支座斜桿及豎桿：兩不等肢角鋼長肢相并④其它腹桿：兩等肢角鋼相并⑤與豎向支撐相連的豎腹桿，用“＋”字截面25

為了保證雙角鋼共同作用，在雙角鋼之間至少設(shè)兩塊墊板，且使壓桿中墊板間距l(xiāng)0≤40i，拉桿l0≤80i（i為單角鋼繞1-1軸回轉(zhuǎn)半徑）4、填板265、節(jié)點板厚度中間節(jié)點板均采用一種厚度，支座節(jié)點板厚度比中間的增大2mm。節(jié)點板的厚度對于梯形普通鋼桁架等可按受力最大的腹桿內(nèi)力確定，對于三角形普通鋼桁架則按其弦桿最大內(nèi)力確定。腹桿最大內(nèi)力N=-300.87kN，中間節(jié)點板厚度選用10mm，支座節(jié)點板厚度選用12mm。27①應(yīng)選用相同截面積下寬肢薄壁角鋼，增加截面的回轉(zhuǎn)半徑，這對壓桿尤為重要。但最薄不能小于4mm；

拉桿：強度，剛度壓桿：強度，穩(wěn)定，剛度。壓彎構(gòu)件：強度，穩(wěn)定，剛度。6、桿件截面選擇桿件截面選取的一般原則：④弦桿一般沿全跨采用等截面，但對跨度大于24m的三角形桁架和跨度大于30m的梯形桁架，可根據(jù)內(nèi)力變化改變弦桿截面，但在半跨內(nèi)只宜改變一次，且只改變肢寬而保持厚度不變，以便拼接的構(gòu)造處理。②為了防止桿件在運輸和安裝過程中產(chǎn)生彎曲和損壞，角鋼的尺寸不宜小于L45×4或L56×36×4（對焊接結(jié)構(gòu)），或L50×5（對螺栓連接的結(jié)構(gòu)）。③角鋼規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一，宜調(diào)整到不超過5~6種。同時應(yīng)盡量避免使用同一肢寬而厚度相差不大的角鋼，同一種規(guī)格的厚度之差不宜小于2mm，以便施工時辨認(rèn)。28

軸心拉桿：按強度確定桿件所需要的截面面積：式中：——桿件的計算軸心力。

——鋼材的抗拉設(shè)計強度；當(dāng)用單角鋼單面連接應(yīng)乘以折減系數(shù)0.85。根據(jù)從角鋼規(guī)格表中選合適的角鋼。

軸心壓桿：按穩(wěn)定條件計算所需要毛截面面積：式中：—軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)29由于、都是未知數(shù)，因此不能直接計算所需要的面積，應(yīng)采用試算法選擇截面，通常先假定長細(xì)比:

一般弦桿:60～100

腹桿:100～120

查出相應(yīng)的代入式（2.21）計算截面A，同時算出回轉(zhuǎn)半徑、。根據(jù)、和從角鋼規(guī)格表中選擇角鋼，再進行驗算，這樣反復(fù)一、二次，即可得到合適的角鋼。30根據(jù)平面內(nèi)外的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。設(shè)λ=60，φ=0.807。

1.上弦桿件整個上弦桿采用等截面，按FG桿件的最大內(nèi)力設(shè)計，即N=-479.04kN。（[λ

]=150）上弦桿計算長度：l0x=l0=1.508ml0y=3m31驗算故截面面積:需要的回轉(zhuǎn)半徑：ix=l0x/λ=1508/60=25.1mm，

iy=l0y/λ=3000/60=50.0mm選用2L140×90×10（短肢相并），A=4240mm2，ix=25.6mm，iy=67.7mm32驗算對稱軸y的穩(wěn)定承載力：換算長細(xì)比故滿足要求。33

2.下弦桿件整個下弦桿也采用等截面，采用最大內(nèi)力設(shè)計，即

N=470.781kN。下弦桿為受拉桿，可只計算平面內(nèi)的長細(xì)比，計算長度系數(shù)為1.0，計算長度l0x=l0=3m需要的凈截面面積為選用2L140×90×10（短肢相并），A=4240mm2，ix=25.6mm，iy=67.7mm。34驗算：

在節(jié)點設(shè)計時，栓孔中心到節(jié)點板近端邊緣距離不小于100mm，可以認(rèn)為節(jié)點板的加強足以彌補孔洞的削弱，故截面驗算中不考慮栓孔對截面的削弱，按毛截面驗算（[λ

]=350）滿足要求。35

3.端斜桿aB

N=-300.87kN,l0x=2530mm,l0y=2530mm

需要的凈截面面積為

選用2L140×90×8（長肢相并），A=3608mm2，ix=45mm，iy=36.2mm。[λ]=150驗算36換算長細(xì)比故滿足要求。37

4.斜腹桿dH

N=46.82kN,l0x=0.8l=0.8×3390=2716mm,l0y=3390mm

需要的凈截面面積為

選用2L80×5（兩等邊角鋼），A=1582mm2，ix=24.8mm，iy=35.6mm，

[λ

]=150。驗算38故滿足要求。5.

豎桿dG所有豎