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1、钢屋架设计计算书1设计资料及屋架形式与材料某单跨厂房，长度为120m,柱距为6.9m,跨度18m,车间内设有一台200KN 的中级工作制的吊车，计算温度高于-20C。采用三角形钢屋架的屋面，坡度i=1： 3,采用石棉水泥波形瓦屋面（重量 200N/m2）,规格：1820X725X8,轻钢楝条及 拉条（重量100N/m2）.钢屋架简支于钢筋碎柱上，上柱截面为 400X400,碎强度等级为 C25,基 本风压W0=350N/m2,屋面均布活载或雪载为500N/m2,积灰荷载为100500N/m2, 无抗震要求。钢材标号：Q235-B.F,其设计强度为f=215KN/m2,焊条采用E43 型，手工焊
2、接，荷载分项系数去： =1.2,恨=1.4.2屋架形式及几何尺寸根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。1屋架坡度为1： 3,屋面倾角arctan- 18.4。3sin 0.3162, cos 0.9487屋架计算跨度：l0 l 300 17700mm.屋架跨中高度：h卜2655mm6上弦长度：L 一l0- 9240mm2cos节间长度：a L 2310mm.4下向水平方向尺寸长度：a a cos 2189.4mm .根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示图1杆件的几何尺寸3屋盖支撑设计3.1 屋架的支撑（如图1所示） 在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向
3、支撑和下弦平面横向支 撑。在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。1-13.2 屋面楝条及其支撑波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度150mm且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大楝条间距为apmax1820 150835mm半跨屋面所需楝条数L92403np 1 1 12.06 根p 835835考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置楝条，为了便于布置，实际取半跨屋面楝条数13根，则楝条间距为：9240 777835ap 13 1 apmax可以满足要求。楝条水平间距：ap apcos738mm.楝条选用槽钢12.6 , 查表得相关数据：WX 61.7cm3,Wy 10.3cm3,Ix 3
4、89cm4。荷载计算W 117 11L 117 11 18 0.315KN包载：0.2 0.1 W 0.615KN/m2,活载：0.5+0.1=0.6KN/m2.楝条截面受力图如图3所示。楝条线载荷为：Pk =(0.615+0.6) 0.738=0.897KN/mP=(1.2 0.615+1.4 (X6) 0.738=1.165KN/mPx=PX sin 1.165 0.32=0.373KN/mPy=PX cos o1T65 0.95=1.107KN/m楝条支撑如图4所示。柱间距为l=6.9m,所以弯矩设计值为:MxPJ2 y 6.59KN m8MyPl 2x 0.555KN m32屋面能阻止
5、楝条侧向失稳和扭转时，可不计算整体稳定性,只需计算其强度。楝条的最大应力处:MX My丫 xWnx丫 yWny6.590.5551.05 61.7 1.2 10.3220.1017 0.045 147N/mm215N/mm楝条y方向：MPl28Pl2梯条x方向：M 32刚度验算楝条只需计算垂直于屋面方向的最大挠度， 计算挠度当楝条间设有拉条时, 时，荷载应取其标准值。荷载标准值：qy贝U 且?里 l 384 EI(gk3Sk)apcos(0.616 0.6) 0.738 0.897kN/m2 5x 38430.897 6900 彳l “54 1.005mm 46mm2.06 10389 101
6、50能满足刚度要求。4屋架的内力计算4.1 杆件的轴力l 17700 小n6;h 2950为求杆件轴力，把节间荷载转化为节点荷载p：p= (1.2 0.615+1.4 (X6) 2.95 6.9=32.12KN由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，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力学求解器进行。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表1 杆件内力系数及内力值杆件内力系数内力设计值3-4
7、-9.26-298.431-3-10.97-352.36全跨4-5-9.16-294.22屋面5-7-6.27-201.39仅1载1-2+10.40+334.05P的2-6+7.38+237.05内力2-3-1.77-56.85系数2-4-0.73-23.452-5+1.87+60.065-6-2.01-64.566-7+2.85+91.54注：负为受压，正为受拉全跨荷载布置图全跨荷载内力图4.2 上弦杆弯矩上弦杆端节间的最大正弯矩：Mi=0.8M0;其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩为：M2=0.6M0；上弦杆集中荷载：P =(1.20.615+1.4 0.6) 0.738X6.9=8.04K
8、N;节间最大弯矩：Mo=p a8404x2.i89/4=4.45KN m则：Mi=0.8Mo=0.8445=3.56KN m, M2 = i0.6Mo=0.6 4.45= 2.67KN m5屋架杆件截面设计在三角形屋架中,根据杆件最大内力 N=N max=352.36KN,查焊接屋架节点板 厚参考选用表，选择端支座节点板厚为 12mm,其他节点板厚为10mm。节点板 厚的选择如表2所示表2钢屋架节点板厚度参考选用表确定节点板厚的最大内力/kN160160300301500501700701节点板厚6mm8mm10mm12mm14mm端支座节点板厚8mm10mm12mm14mm16mm5.1上弦
9、杆（图5）整个上弦杆采用等截面通长杆，以避免采用不同的截面时的杆件拼接 杆3-4的内力为Ni=352.36,为压应力。lox=231cm,loy=2l1=2 231=462cm11 n图5上弦截面设=130,查轴心受力稳定系数表，=0.555需要截面积A352.36 1030.555 21522952.9mm2需要回转半径lox 2311301.791cm , iy10y4623.583cm130首先，试选上弦杆截面为2L100X10 A=38.52cm2, r=12mm, ix=3.05cm,iy=4.52cmWxmax=126.58cm3, Wxmin=25.06cm3强度检验杆件单向受弯
10、，按拉弯和压弯构件的强度计算公式计算：查表知：x1=1.05, x2=1.2,肝150条件：-N- Mx f 215N / mm2AnxWnx取1-3段上弦杆（最大内力杆段）验算：轴心压力N=352.36KN.最大节间正弯矩：Mx=M1=3.56KN- m最大负弯矩：Mx=M 2=2.67 KN- m正弯矩截面:NMxAnxWnx118.18 fMxAx1Wxmax一，一一， 2215N /mm352.23 103238.52 103.56 10631.05 126.58 1091.4 26.78负弯矩截面：NMxN M2An IW AxzWxmin143.88 f 215N/mm252.92
11、 1039.61 1022.67 1061.2 25.06 10355.1 88.78所以上弦杆的强度满足要求弯矩作用平面内的稳定性计算 应按下列规定计算：对角钢水平肢1： -N- xAmxMxxW1x(1 0.8f 215N/mm2) NEx对角钢水平肢2:mxMxxW2x(11.25 NNx)f 215N / mm2杆上同时作用有端弯矩和横向荷载并使构件mx 0.85。因杆段相当于两端支撑的构件， 产生反向曲率，故按规范取等效弯矩. l 231长细比：*史上76.4150ix 3.05该截面属于b类截面,查表得0.713欧拉临界应力：Nex2EA117206 103 38.52 10221
12、.1 76.4210 3 121.85KN所以： Nex352.36121.852.8917用最大正弯矩进行计算：M x=M 1=3.56KN m33Wx Wxmax 126.58cmW2X Wxmin25.06 cmNZAmxMxW11 0.8 NE,x352.36 1030.713 38.52 1020.85 3.56 1061.05 126.58 103 (1 0.8 2.8917)110.97N mm2f 215N mm2mxM x3352.36 100.85 3.56 106NxW2x 1 1.25k -Nex38.52 10_ _3,1.2 25.06 10 (1 1.25 2.8
13、917)129.95N mm2f 215N mm2用最大负弯矩进行验算:Mx=M2=2.67KN- m3Wx Wxmin25.06cm ,x2 1.20mxMx而1 0.8已352.36 1030.713 38.52 1020.85 2.67 1061.2 25.06 1 03 (1 0.8 2.8917)70.9 N mm2215N mm2满足要求 弯矩作用平面外的稳定性计算验算条件：JxMf 215N/mm2yAbWix故验算上弦杆的13457段在弯矩作用平面外的稳定性。等弯系数：叩曲x=0.85.杆3-4的内力为Ni=352.36,为压应力。lox=231cm,10y =2x 231=462cm.长细比：0y b W62 103150y iy 4.52属b类截面，查表得 y =0.553用最
