18m跨度轻型屋面三角形钢屋架设计说明书

A-1
2∟56×5
151.87
4
140
4
65
斜腹杆
B-1
∟36×4
-12.33
4
40
4
40
C-1
∟36×4
-12.33
4
40
4
40
D-1
2∟36×3
27.61
4
40
4
40
D-2
2∟36×3
-36.23
4
40
4
40
D-4
2∟36×3
27.61
4
40
4
40
E-4
∟36×4
-12.33
4
40
4
40
F-4
∟36×4
因节点C和F的几何关系、受力等完全相同，故节点详图也完全相同。
图8上弦节点C、F
上弦杆采用等边角钢组成的T形截面，肢尖角焊缝的焊脚尺寸 ，则角钢肢尖角焊缝的计算长度 。
弦杆相邻节点内力差
偏心距
引起的弯矩为：
则：
因此，肢尖焊缝安全。
④上弦节点“4”（见图9）
因上弦杆间内力差小，节点板尺寸大，故不需要再验算。
属b类截面，查表得
欧拉临界角
杆段A-B轴心压力N=160.06
=
用最大正弯矩进行验算：
用最大负弯矩进行验算时，同样
3.弯矩作用平面外的稳定验算
条件
因侧向屋支撑长度 ，故应验算上弦杆的A-B-C段在弯矩作用平面外的稳定性。
截面影响系数 ，等效弯矩系数
轴心压力
计算长度
属b类截面，查表得
用最大正弯矩进行验算
每一节间填板数量
填板尺寸
上弦杆
A-B
2∟70×7
1555
2.14
85.6
778
1
50×8×90
下弦杆
A-1
2∟56×5
2458
1.72
137.6
1229
1
50×8×80
1-2
2-3
3934
1311
2
50×8×80
腹杆
D-2
2∟36×3
1555
1.11
88.8
518
2
50×8×80
D-1
2∟36×3
2437
， ，
暂取 ，则需要满足下列条件按：
实际取焊缝长度为
，
其计算长度为：
。
②下弦拼接节点“2”（见图12）
图12 下弦拼节点2
a．拼接角钢的构造和计算
拼接角钢与下弦杆用相同的规格，选用∟56×5，下弦杆与拼接角钢之间的连接焊缝的焊脚尺寸采用 ，为便于两者紧贴和施焊以保证焊缝质量，铲去拼接角钢角顶棱角 （ 为角钢内圆弧半径）。
图9上弦节点D
（三）屋脊节点（见图10）
上弦杆节点载荷P假定由角钢肢背的塞焊缝承受，一般按构造要求即可满足。
a．上弦杆拼接角钢的连接焊缝：
以该节间的最大轴力N计算，设
则上弦杆与拼接角钢肢尖在接头一侧的焊缝长度为：
，取100mm
采用拼接角钢长 ，实际拼接角钢长取280mm。
拼接角钢竖肢需切肢，实际切肢部分高度 ；切肢后剩余高度 ，水平肢上需设置安装螺栓。
图10屋脊节点G
b．上弦杆与节点板的连接焊缝按肢尖焊缝承受上弦杆内力的15%计算。角钢肢尖角焊缝的焊脚尺寸 ，则角钢肢尖角焊缝的计算长度：
内力差
偏心距
引起的弯矩为：
则：
肢尖焊缝安全。
（四）下弦节点
①下弦一般节点“1”（见图11）
a．绘制节点详图如下所示：
图11 下弦节点 1
b．下弦杆与节点板间连接焊缝计算
3．屋面坡度i=1：3；跨度：18m；屋架承受的荷载：恒载： ；活载： 。
4．屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m。
5．钢材标号：Q235-B。
6．焊条型号：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。
二、屋架杆件几何尺寸
因节点B和E的几何关系、受力等完全相同，故节点详图也完全相同。
图7上弦节点B、E
上弦杆采用等边角钢组成的T形截面，肢尖角焊缝的焊脚尺寸 ，则角钢肢尖角焊缝的计算长度 。
弦杆相邻节点内力差
偏心距
引起的弯矩为：
则：
因此，肢尖焊缝安全。
③上弦节点“C”、“F”（见图8）
节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承受屋面集中载荷P，P=9.204kN。节点板与上弦角钢肢尖采用双面贴角焊缝连接，承担上弦内力差 。节点“C”的塞焊缝不控制，仅需验算肢尖焊缝。
焊缝承受的剪力： ，弯矩：
设焊缝 ，焊缝计算长度：
焊缝应力：
采用焊缝 满足要求。
c．支座节点板与底板的连接焊缝：
假定焊缝传递全部支座反力 ，设焊缝
则支座底板的连接焊缝长度为：
满足要求。
d．上弦杆与节点板的连接焊缝：
节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承受屋面集中载荷P，p=9.204kN。节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦内力差 。节点“A”槽焊缝焊脚尺寸取节点板厚度的一半，即 ；焊缝长度为： ，则焊缝强度
3．在各屋架的下弦节点2和2′各设置一通长柔性水平系杆，水平系杆的始终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。
4．上弦横向支撑和垂直支撑节点处的水平系杆均由该出的檩条代替。
（二）屋面檩条及支撑.
1．檩条
波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度不小于150mm,且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距：
半跨屋面所需檩条数：
根据所用屋面材料的排水需要及跨度参数，采用芬克式十二节间三角形屋架。
屋架坡度： ；
屋面倾角： ， ， ；
屋架的计算跨度： = =18000－300=17700mm；
屋架跨中高度：h= /(2×3)=2950mm；
上弦长度：L= /(2cos )=9329mm；
节间长度： =L/6=9329/6=1555mm；
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
学生：王红娥
学号：2006106223
指导老师：付建科雷小平卢泽民
一、设计资料及说明
设计一位于杭州市近郊的封闭式单跨屋架结构，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：36m×18m，柱距S=4m。
2．屋面材料：波形石棉瓦（1820×725×8）。
根
考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数 根，
檩条间距：
，满足要求。
载荷计算：屋面水平投影面上的载荷设计值：
为求杆件轴力，把载荷化成节点载荷：
kN
檩条选用槽钢，由表得相关系数
（1）荷载计算
恒载： 活载：
则檩条均匀载荷设计值
（2）强度验算：
如图3所示
檩条x方向檩条y方向
图3檩条弯矩设计值
肢尖角焊缝的焊脚尺寸取 （贴边焊接，厚度小于6mm，取板厚）。角钢肢尖角焊缝的计算长度
上弦杆的内力差： ，偏心距：
引起的弯矩为：
则：
满足要求。
②上弦节点“B”、“E”（见图7）
节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承受屋面集中载荷P，P=9.204kN。节点板与上弦角钢肢尖采用双面贴角焊缝连接，承担上弦内力差 。节点“B”的塞焊缝不控制，仅需验算肢尖焊缝。
当 时，
当 时，
对由2L70×7组成的T形截面压弯构件：
翼缘 =
腹板 满足。
所选上弦杆截面完全符合各项设计要求，截面适用。
（二）、下弦杆（轴心受拉构件）
整个下弦杆不改变截面，采用等截面通常杆。
首先按杆段A-1的强度条件和中段下弦杆的长细比条件选择截面。
杆段A-1轴心拉力N=151.87kN。
下弦杆的计算长度为
节间水平投影尺寸长度： = =1475mm。根据几何关系，得屋件各杆件的几何尺寸如图1所示：
图1.屋架杆件几何长度（mm）
三、屋盖支撑布置
（一）屋盖的支撑如图2所示：
图2屋架的支撑布置示意图
1．在房屋两端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ห้องสมุดไป่ตู้撑。
2．在与横向支撑同一柱面的屋架长压杆D-2和D′-2′（如图2中b和c）处各设置一道垂直支撑，以保证长压杆出平面的计算要求符合规范。
1.强度验算
条件
取A-B段上弦杆验算：
轴心压力N=160.06KN
最大正弯矩（节间）
最大负弯矩（节点）
正弯矩截面：
负弯矩截面：
可知上弦杆强度满足要求。
2.弯矩作用平面内的稳定验算
应按下列规定计算：
（1）对角钢水平边1：
（2）对角钢数值边趾尖2：
因考虑杆段相当于两端支撑的构件，其上同时作用有端弯矩和横向载荷并使构件产生反向曲率的情况，故按规范取等效弯矩系数 。
上弦杆节间集中载荷：
节间最大弯矩
则
五、屋架杆件截面设计
在三角形屋架中，根据弦杆最大内力Nmax=160.06N，查焊接屋架节点，板厚选用表，选择支座节点板厚8mm，其它节点板厚6mm。
（一）上弦杆
整个上弦杆采用等截面通常杆，以避免采用不同截面时的杆件拼接。
弯矩 作用平面内的计算长度
侧向无支撑长度
试选上弦杆截面2T70×7：相关参数为 ，
因吊杆不连垂直支撑，故按拉杆长细比条件选择截面。
采用单面连接的单角钢截面
需要
初选截面为2∟45×4角钢组成的十字形截面，查表得截面的几何特性如下：
截面面积：
回转半径：
长细比： ，可满足要求。
（四）、填板设置与尺寸选择