屋架尺寸与布置

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1、一、设计资料：某工程为单跨双坡封闭式厂房， 跨度 mL 18 ， 柱间距 m6 ， 厂房纵向长度60 m ，采用三角形芬克式屋架，屋面坡度 3/1i 。屋架铰支于混凝土柱上，上柱截面 mmmm 400400 ，混凝土等级 20C 。结构重要性系数为 1.0，厂房内无吊车。柱网图如下二、屋架形式及几何尺寸：屋架形式及几何尺寸如图。 (a)是上弦支撑布置图， （ b）是下弦支撑布置图。屋架坡度 i=1/3 （ b）三、屋架支撑布置：1、屋架的支撑(1) 在屋架两侧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支撑。(2) 在屋架的上弦节点 A、 C、 E、 G 处设置一通长的刚性水平系杆。(3

2、) 在屋架的下弦节点 I 处设置一通长的柔性水平系杆。2、屋面檩条及其支撑四、设计与计算1、荷载标准值（所有荷载按水平投影面积算）(1) 永久荷载平行于屋面方向的永久荷载：水泥平瓦 20.55 /KN m 、油毡、木望板 20.18 /KN m21 0.73 /p K N m水平方向的永久荷载：檩条 20.15 /KN m管道等 20.07 /KN m屋架及支撑 20.12 0.011 0.12 0.011 18 0.318 /l KN m22 0 . 5 3 8 /p K N m(2) 可变荷载可变荷载取屋面活荷载 ( 23 0.50 /p K N m )和雪荷载 ( 24 0.60 /p

3、K N m )中的较大值，故为 20.60 /KN m 。2、荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合：(1) 全跨永久荷载 +全跨可变荷载屋架上弦节点荷载（端点荷载取半） ：1 2 4( cos ) 1.2 1.555 6 1.4 1.555 6 cos(0.73 0.538 cos18.43 ) 1.2 1.555 6 0.6 1.4 1.555 6 cos18.4321.32P p p pK N(2) 全跨永久荷载 +半跨可变荷载全跨可变荷载作用下：1 1 2( cos ) 1.2 1.555 6 (0.73 0.538 cos18.43 ) 1.2 1.55 5 6 13.9P p p

4、 K N永久荷载作用下：2 4 1.4 1.555 6 0.6 1.4 1.555 6 7.84P p K N(3) 全跨屋架与支撑 +半跨屋面板 +半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：3 2 1.555 6 1.2 cos 0.538 1.555 6 1.2 cos18.43 5.71P p K N作用于半跨的屋面板及活荷载产生的节点荷载，取屋面可能出现的活载：4 1 31.555 6 1.2 1.555 6 1.4 cos0.38 1.555 6 1.2 0.5 1.555 6 1.4 cos18.4310.45P p pK N以上 (1)、 (2)为使用阶段荷载组合， (3)

5、为施工阶段荷载组合。3、内力计算经计算 1P 作用于全跨、半跨屋架杆件内力系数，然后求出以上三种荷载组合下的杆件内力，列于表 1 所示，选取最大的杆件内力进行杆件设计。杆件名称杆内力系数 全跨 永久荷载 + 全 跨 可变 荷 载P=21.32 -N=P全跨永久荷载 +半跨可 变 荷 载 P1=13.9 P2=7.84 N=P1 +P2全 跨 屋 架 支 撑 + 半跨 屋 面 板 + 半 跨 可变 荷 载 P3=5.71 P4=10.45 N=P3 P4计算内力 /kNP=1半跨 全跨 上弦杆AB -12.65 -11.39 -242.8348 -257.497 -197.2294 -257.4

6、97BC -11.4 -16.15 -344.318 -313.861 -211.3465 -344.318CD -12.05 -16.76 -357.3232 -327.436 -221.6221 -357.323DE -11.7 -16.44 -350.5008 -320.244 -216.1374 -350.501EF -10.45 -15.18 -323.6376 -292.93 -195.8803 -323.638FG -11.1 -15.81 -337.0692 -306.783 -206.2701 -337.069下弦杆AH 12 16.5 351.78 323.43 219.6

7、15 351.78HI 9 13.5 287.82 258.21 171.135 287.82IJ 4.5 9 191.88 160.38 98.415 191.88斜腹杆BH/CH/EK/FK -1.34 -1.34 -28.5688 -29.1316 -21.6544 -29.1316DH -2.85 -2.85 -60.762 -61.959 -46.056 -61.959DI -2.85 -2.85 -60.762 -61.959 -46.056 -61.959DK 3 3 63.96 65.22 48.48 65.22IK 4.5 4.5 95.94 97.83 72.72 97.8

8、3GK 7.5 7.5 159.9 163.05 121.2 163.05竖杆 GJ 0 0 0 0 0 04、杆件截面选择按上弦杆最大内力 3573C DN K N ，查表 7-5 选取中间节点板厚度为6 m m 。三角形桁架最大腹杆内力( K N ) 155.5 cm ，截面选取两不等肢角钢，短肢相并。假设 60 ，查轴心受压构件稳定系数表得 0.807 ，故32 2357 10 2058 20.580.807 215NA mm cmf155.5 2.5960oxxli cm ， 312.4 5.260oyyli cm查型钢表，选 2 160 100 10 ，短肢相并， 250.63A c

9、m ， 2.85xi cm ，7.7yi cm 。按所选角钢进行验算：(1) 长细比验算155.5 54.6 1502.85oxxxli312.4 40.6 1507.7oyyyli满足长细比的要求。(2) 稳定性验算弦杆绕 y 轴失稳时，应按照弯扭屈曲计算其稳定性。1 160 1610bt1312.40.56 0.56 1.1160oylb取2 2 2 214 41312.4 101603.7 (1 ) 3.7 (1 ) 59.252.7 10 52.7 160oyyzl tbt b由 于 x yz ， 只 需 求 出 m i n x ， 查 轴 心 受 压 构 件 的 稳 定 系数 表 ，

10、0. 8 4 2x ，32357 10 83.7 /0.842 5063xN N m mA 2215 /f N mm所选截面满足要求。(2)下弦杆：整个下弦杆采用等截面， 按最大内力 351.78AHN K N 计算。 245.8oxl cm ，491.6oyl cm ，因为 2oy oxl l ，选用不等边角钢，短肢相并。所需截面32 2351.78 10 1636.2 16.36215nNA mm cmf，由型钢表选取2 90 56 6 ， 217.1 1A cm ， 2.24xi cm ， 4.34yi cm 。按所选角钢进行验算：2 2n351780= = 205.6 / f= 215

11、 /1711N N m m N mmA满足要求长细比验算245.8107.92.24oxxxli =350 满足要求491.6 113.34.34oyyyli =350 满足要求所选截面满足要求。（ 3）斜腹杆：KG 杆和 IK 杆采用等截面163.05GKN KN ， oxL = 0.8L=0.8 245.8=196.64cm ， oy = 245.8cmL选用 2 70 6， A=16.32cm2， ix=2.15， iy=3.11 196.63= =91.5 =1502.15oxxxli245.8= = 79 =1503.11oxxxli由于 y X ，只需求出 m in y ，查表 D

12、2 得： 0.611y2 2163.05 1000 163.5 / f= 215 /0.611 16.32 100N N mm N mmA满足要求BH、 HC、 EK、 FK 杆：1 29N K N ， oxL =0.8L=0.8 110 88 cm ， oyL =L=110cm假设 70 ，查表 D2 得 0.7512 229 1000 176.8 1.7680.751 215NA mm cmf88 1.2670oxxLi ， 110 1.5770oyyLi查表 H 中型钢表，选用 2 50 6，长肢相并，得：21 1 . 3 8A c m ， 2.32yi ， 1.51xi截面验算：88

13、58 1501.51oxxxli满足要求110 47.4 1502.32oyyyli满足要求由于 x y ，只需查出 min x ，查表 D2 得： 0.818x2 229 1000 31.2 / 215 /0.818 11.38 100N N mm f N mmA满足要求DH 杆：1 62N K N ， oxL =0.8L=0.8 245.7 196.56 cm ， oyL =L=245.7cm查表 H 中型钢表，选用 2 50 6 长肢相并，得：21 1 . 3 8A c m ， 2.32yi ， 1.51xi截面验算：196.56 130 1501.51oxxxli满足要求235.7 1

14、02 1502.32oyyyli满足要求由于 x y ，只需查出 min x ，查表 D2 得： 0.387x2 262 1000 140.7 / 215 /0.387 11.38 100N N mm f N mmA满足要求DI 杆：1 62N K N ， oxL =0.8L=0.8 155.5 124.4 cm ， oyL =L=155.5cm查表 H 中型钢表，选用 2 50 6，长肢相并，得：21 1 . 3 8A c m ， 2.32yi ， 1.51xi截面验算：124.4 82.4 1501.51oxxxli满足要求155.5 67 1502.32oyyyli满足要求由于 x y

15、，只需查出 min x ，查表 D2 得： 0.672x2 262 1000 81.1 / 215 /0.672 11.38 100N N mm f N mmA满足要求DK 杆：1 65.22N K N ， oxL = 0.8L=0.8 245.7 196.56 cm ， oyL =L=245.7cm查表 H 中型钢表，选用 2 50 6，长肢相并，得：21 1 . 3 8A c m ， 2.32yi ， 1.51xi截面验算：196.56 130 1501.51oxxxli满足要求235.7 102 1502.32oyyyli满足要求由于 x y ，只需查出 min x ，查表 D2 得：

16、0.542x2 262 1000 100.5 / 215 /0.542 11.38 100N N mm f N mmA满足要求屋架杆件一览表杆件 杆件内力/KN计算长度截面形式及角钢规格截面积/mm 2回转半径 长细比 容许长细比系数 f min S/(N/mm)lox loy ix/mm iy/mm max上弦-357 1555 3124 2 L160 100 10 5063 28.5 77 54.6 150 0.807 83.7下弦351.78 2458 4916 2L90 56 6 1711 22.4 43.4 113.3 350 0.842 205.6腹杆KG、 IK163.05 1966.4 2458 2L70 6 1632 21.5 3