普通三角形钢屋架设计计算说明书

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。在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内设置上弦横向水平支撑，相应跨中设置垂直支撑，其余各屋架用通长系杆连系，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，见图2。因连接孔和连接零件上有区别，图中钢屋架给了W1、W2、W3三种编号。

4、荷载和内力计算

（1）荷载计算

1）、上弦杆永久荷载： 标准值（KN/ m ） 彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条） 0.25 屋架和支撑自重 0.01L=0.01×21=0.21 合计 0.46 2）、上弦杆可变荷载： 标准值（KN/ m ） 屋面活荷载（或雪荷载） 0.50 雪荷载 0.60 取二者较大值 0.60 合计 0.60 3）、下弦杆永久荷载： 标准值（KN/ m ）

悬挂荷载： 0.30 合计 0.30 4）、风荷载：

屋面迎风面组合系数： =-0.6+15

30)

43.1830(6.0--⨯=-0.48

屋面背风面组合系数： =-0.50 迎风面： =-1.4×0.23=0.29 KN/ m 2

背风面： =-1.4×0.50×1.25×0.35=0.30KN/ m 2

由计算结果可知：风荷载的最大标准值为0.30，而屋架上弦永久荷载为0.65，因此，可以不考虑风荷载的作用。

(2) 荷载组合：

上弦节点集中恒载标准值：1.2×0.55×1.55×6=6.138KN 上弦节点集中活载标准值：1.4×0.6×1.55×6=7.812KN

上弦节点集中荷载设计值：6.138+7.812=13.95KN 下弦节点集中荷载设计值： 1节点：1P =0.3×2

266

.3266.3+×6×1.2=7.05KN

2节点：2P =0.3×2

450

.2266.3+×6×1.2=6.17KN (同17点)

3节点：3P =.3×

2

45

.2634.1+×6×1.2=4.41KN （同16点） 4节点：4P =0.3×0.817×6×1.2=1.76KN （同15点）

（3）内力计算

上弦杆弯矩计算：

端节间跨中正弯矩： M

1

=0.80M =0.8×

=×4

2/l

p 0.8×m KN .6.024

95

.055.18.96=⨯⨯

中间节间跨中正（负）弯矩：M 2=0.60M =1.54KN. m

上弦杆轴力：N4=-243.12KN N5=-238.69KN N6=-194.16KN N7=-221.81KN

N8=-217.48KN

下弦杆轴力: N1=128.43KN N2=203.84KN N3=230.64KN

腹杆轴力：N9=97.28KN N10=76.06KN N11=-25.87KN N12=28.26KN N13=-13.23KN N14=-23.25KN N15=21.20KN N16=-13.23KN

5、杆件截面选择：

弦杆端节间内力N=-243.12KN ，查表选用中间节点板厚度t=8mm ，支座节点板厚度t=10mm 。（以下负的为压力，正的为拉力，拉杆只验算强度和长细比，压杆计算强度、长细比、整体稳定性和局部稳定性）

(1)

上弦杆：

因Nmax=N4=-243.12KN,整个上弦不改变截面，故按最大内力计算

max N =-243.12KN, M 1=2.06m KN ，M 2=1.54m KN

，ox l =oy l =155.0cm 。

选用2∟80×6，截面几何特征：

A=18.82cm ,W x 1=26.163cm ,W x 2=9.873cm ,x i =2.47cm ，y i =3.58cm.

150]λ[3.3458

.30

.155λ150]λ[.86247.20.155λ=<==

=

=<===y

oy y x ox x i l i l

根据轴心受压构件的稳定系数表可得：x ϕ=0.792，y ϕ=0.886 (b 类截面) 则KN N EX

18.8808.621.1108.811006.214.32

2

52'

=⨯⨯⨯⨯⨯==。塑性系数：

1x r =1.05，2x r =1.2。则

1）、平面内稳定验算：

=

-+)

8.01(β'11

1

EX

X x X mX

x N N

W r M A

N

ϕ

2

236

2

3

/25.20421595.095.0/199)18

.880243.12

8.01(1016.2605.11006.285.0108.18792.010243.12mm N f mm N =⨯=<=⨯

-⨯⨯⨯⨯⨯+

⨯⨯⨯ 因组合T 形截面压弯当M 较大时可能在较小翼缘一侧失稳，故应验算另一侧稳定性:

2

236

2

3'

221

/25.20495.0/1.98)18

.880243.12

25.1-1(1087.92.11006.285.0-10

8.1810243.12)25.1-1(β-mm N f mm N N N W r M A

N EX

X x X mX

=<=⨯

⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅平

面内稳定满足要求。 2）、平面外稳定验算：

926

.0235/235.3430017.0-1235/λ0017.01,120.343λ=⨯⨯==<=y y b y f ϕ则