钢结构24米三角形屋架设计.doc

1、三角形钢屋架课程设计说明书学生姓名 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2016 届课程设计1 三角形钢屋架课程设计任务书设计内容（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。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、2.5L 为屋架跨度。地区计算温度高于-20 0C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 8 度，屋架下弦标高为 18m；厂房内桥式吊车为 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/m2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/m2为单位；基本风压为 0.50 KN/m2，雪荷载为 0.3 KN/m2；保温层 0.7KN/m2；积灰荷载 1.3 KN

3、/m2设计内容：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.对钢屋架进行内力、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： = 300=24000300=23700mm0l屋面倾角： 1arctn248,sin0.3714,cos0.9285.5屋架跨中的高度为： 37hm上弦长度： 0162cosl节间长度： 7a节间水平投影长度：a= =21270.9285=1975mmacos屋架几何尺寸见图 2。图二：屋架几何尺寸（单位：mm）

4、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 13 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 12.32kgm0.12

5、， =62.1 ， =10.2kNmxW3cy， =391 。3cmxI4c1.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：0.582.127=1.23366 kNm檩条和拉条： 0.12kNm=1.35366kg可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为 2.2176=12.76 ，没有超过 60 ,故屋面均布活荷载2m2取 0.5 ，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。 ）2kNm=0.52.217 =0.52.2170.9285=0.99kqcoskN图三 屋面支撑布置（单位： mm）檩条均布荷载设计值：= + =1.21.35366+1.40.99=3.010392

6、qGkgQ kNm= =3.0103920.9285=2.795xcos= =3.0103920.3714=1.118yink2.强度验算弯矩设计值（见图 4）：图 4 弯矩图= = 2.795 =12.5775xM218ql26kNm= = 1.118 = 1.5775y()y182()（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。+ =XnxWyn 3636102.5710.25.7=89.24 f=215Nm3.刚度验算只验算垂直于屋面方向的挠度。荷载标准值：+ =1.35366+0.99=2.34366kgqk= （ + ） =2.343660.92

7、85 =2.176()ykgqcoskNm= =vl5383()KyxEI 1504738103906.2785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=1.23366 2kNm檩条和拉条 0.12屋架和支撑自重 0.12+0.11L=0.12+0.01124=0.38k保温层 0.7 2Nm=2.43766kg22.屋面活荷载屋面活荷载为 0.5 。2kNm3.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

8、面： =1.41.250.3280.4=-0.2312kNm背风面： =1.41.250.50.4=-0.352和 均小于永久荷载（荷载分项系数取 1.0）垂直与屋面的分量 0.570.9285=0.531，所以永久荷载与风荷载联合作用下不会使杆件的内力变号，故风荷载产生的内力的影响2kNm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） 2/45.)315.0(4376.21 mkNqgk 转化为点荷载为P=5.445x1.975x6=64.523kNm3.5 屋架杆件内力计算由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，

9、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内力，因此不予考虑。芬克式屋架在半跨活荷载作用下，腹杆内力不会变号，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内力。屋架杆件内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内力系数，然后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力。分别如表 2 和图 5 所示。图五杆件内力图（单位 kN）表 2 屋架杆件内力计算表杆件名称 杆件 内力系数 内力设计值（ ）kNAB -14.81 -955.585BC -13.66 -881.384CD -14.07 -907.838DE -13.70 -883.965

10、EF -12.55 -809.7636上 弦FG -12.95 -835.57AH +13.75 +887.19HI +11.25 +725.88下 弦IJ +7.50 +438.92DI -2.79 -180.019BH、 CH -1.21 -78.07EK、FK -1.21 -78.07HD、DK +2.50 +161.3IK +3.75 +241.96KG +6.25 +403.27腹 杆GJ 0.00 0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内力为955.585 ，由焊接屋架节点板厚度选用表，可选用屋架中间节点kN板厚度为 8mm，支座节点板厚度为 10mm。1.

11、上弦杆整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算。= 955.585 ， =212.7cm， =2 =2212.7=425.4cm。选用 218014 组成的 T 形maxNkoxloylx截面，节点板厚为 8mm，查型钢表得A=248.896=97.792 ， =5.56cm， =8.0cm2cmxiyi= = =150xoli5.386.71= = =150yoli.42根据 = =53.75 查表得 =0.842，则maxy= = 2 =215NAmN/05.1679.842.0523f2Nm故选择截面合适。2.下弦杆下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。 =+887.19 ，屋架平面内的计算长

12、度取最大maxk节间 长度，即 =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IJoxl长度取侧向固定点间的距离，即 =1185cm。oyl所需截面面积为： = =nANf 236.415.20987cm选用 21258012 短肢相连的 T 形截面，由型钢表查得= =23.42=46.8 , =2.24cm， =6.08cmn2cmxiyi= = =189.6 =215nNA23108.46972Nf2m= = =222 =350xoli.= = =194.9 =350yoli08.615故所选截面合适。3.腹杆（1） DI 杆=152.0829 , =0.8 =

13、0.8255.5=204.4cm， = =255.5cmDINkoxl oyl选用 2706，A=28.16=16.32 ， =2.15cm， =3.2cm。2cmxii= =150x07.95.240il= =150y8.30il根据 = =95.07，查表得 =0.588，则max= =215NA48.15032.1658.092Nmf2m所选截面合适。（2）BH、CH、EK、FK 杆N=-78.07 ， =166.4cmkl选用708 单角钢截面，A=10.667 ， =1.37cm，则2cyoi=0.9 =0.9166.4=149.8cmol= = =1500yoi1937.84由 =

14、109，查表得 =0.499。单角钢单面连接计算构件稳定性时强度设计值折减系数为=0.6+0.0015 =0.6+0.0015109=0.76r= =0.76215=164.15NA67.14067.149.08232Nmrf 2Nm故所选截面满足要求。（3）HD、DK 杆N=161.3 ， =343.7cmkl选用909 单角钢截面，A=15.566 ， =1.77cm，2cyoi=0.9 =0.9343.7=309cmol= = =3500yoi58.174.39单角钢单面连接计算构件强度时的强度设计值折减系数 =0.85，则 = =rnNA =0.85215=182.862.10356.122Nmrf 2m