三角形课程设计闫寒Word文档下载推荐.docx

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1设计背景

1.1课程设计内容

1.建筑物基本条件

厂房长度114m，檐口高度15m。

厂房为单层单跨结构，内设有两台中级工作制桥式吊车。

拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C20。

柱顶截面尺寸为400mm

。

钢屋架设计可不考虑抗震设防。

厂房柱距选择：

6m

图1建筑平面示意图

2.设计题目

（1）三角形钢屋架（a）

1）属有檩体系：

檩条采用槽钢，跨度为6m，跨中设有一根拉条φ10。

2）屋架屋面做法及荷载取值（荷载标准值）：

永久荷载：

波形石棉瓦自重0.20kN/m2

檩条及拉条自重0.20kN/m2

保温木丝板重0.25kN/m2

钢屋架及支撑重（0.12+0.011

跨度）kN/m2

可变荷载：

雪荷载

屋面活荷载0.40kN/m2

积灰荷载0.30kN/m2

注：

1、以上数值均为水平投影值；

2、屋架的形式与尺寸见图1。

根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用Q235B其设计强度

焊条采用E43型,手工焊接。

构件采用钢板及热轧型钢,构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

1.2屋架形式

三角形钢屋架

图1屋架形式

2设计方案

2.1檩条设计

1.屋架尺寸

屋架计算跨度：

=

－300=27000－300=26700mm

屋面倾角：

屋架跨中的高度为：

上弦长度：

节间长度：

节间水平投影长度：

a=

=2396.4×

0.9285=2225mm

屋架几何尺寸见图2。

图2屋架几何尺寸（单位：

mm）

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，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114m，跨度为27m，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1／3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）。

图3屋架支撑布置（单位;

（a）上弦横向水平支撑；

（b）下弦横向水平支撑；

（c）垂直支撑

2.3檩条的设计

选用[16b槽钢截面，由型钢表查得，自重19.75kg／m≈0.20

，

=116.8

=17.6

=935

1.荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合）

（坡面）

波形石棉瓦：

0.2×

2.3964=0.47928

檩条和拉条：

0.2

保温木丝板重0.25x2.3964=0.5991kN/m2

=0.47928+0.2+0.5991=1.28

（檩条受荷水平投影面积为2.3964×

6=14.04

，没有超过60

故屋面均布活荷载取0.7

，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。

）

q=雪荷载+积灰荷载=0.4

+0.3

=0.7

=0.7×

2.3964

2.3964×

0.9285=1.56

檩条均布荷载设计值：

+

=1.2×

1.28+1.4×

1.56=3.72

=3.72×

0.9285=3.45

0.3714=1.38

2.强度验算

弯矩设计值（见图4）：

图4弯矩图

×

3.45×

=15.53

1.38×

1.55

（因为在檩条的跨中设置了一道拉条）

檩条的最大应力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处。

=200

＜f=215

3.刚度验算

只验算垂直于屋面方向的挠度。

荷载标准值：

=1.28+1.56=2.84

=（

=2.84×

0.9285=2.64

＜

因有拉条，不必验算整体稳定性。

故选用[16.b槽钢檩条能满足要求。

3方案实施

3.1屋架节点荷载计算

1.永久荷载（水平投影面）

压型钢板（0.2+0.25）/0.9285=0.48kN/m2

檩条和拉条0.2/2.225=0.09

屋架和支撑自重0.12+0.11L=0.12+0.011×

27=0.42

=1.00

2.屋面活荷载

屋面活荷载为

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

F=（1.2×

1+1.4×

0.7）×

6×

2.225=29.1

3.2屋架杆件内力计算

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。

杆件名称

杆件

内力系数

内力设计值（

上弦

AB

-14.81

-431.0

BC

-13.66

-397.5

CD

-14.07

-409.5

DE

-13.70

-398.7

EF

-12.55

-365.2

FG

-12.95

-376.9

下弦

AH

+13.75

+400.2

HI

+11.25

+327.4

IJ

+7.50

+218.3

腹杆

DI

-2.79

-81.2

BH、CH

-1.21

-35.2

EK、FK

HD、DK

+2.50

+72.8

IK

+3.75

+109.1

KG

+6.25

+181.9

GJ

0.00

负为受压，正为受拉。

3.3杆件截面设计

弦杆端节间最大内力为-431.0

，由焊接屋架节点板厚度选用表，可选用屋架中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度为12mm。

1.上弦杆（见图6）

整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算。

图6上弦截面

=-431.0

=239.6cm，

=2

=2×

239.6=479.3cm。

选用2∟100×

12组成的T形截面，节点板厚为10mm，查型钢表得

A=2×

22.8=45.6

=3.03cm，

=4.56cm

=

=79.09＜

=105.11＜

=150

根据

=105查表得

=0.523，则

=215

故选择截面合适。

2.下弦杆（见图7）

下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。

=+400.2

，屋架平面内的计算长度取最大节间IJ长度，即

=560.6cm。

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长度取侧向固定点间的距离，即

=1335cm。

所需截面面积为：

选用2∟100x63x7组成T形截面，由型钢表查得

=

11.1=22.2

=1.78cm，

=4.95cm

=180.3

故所选截面合适。

3.腹杆

（1）DI杆

=－81.2

=0.8

=0.8×

287.6=230.08cm，

=l=287.6cm

选用2∟63×

5，A=2×

6.14=12.28

，

=118.6＜

=97.2＜

=119，查表得

=0.442，则

=149.6

所选截面合适。

（2）BH、CH、EK、FK杆

N=-35.2

=187.2cm

选用∟63×

5单角钢截面，A=6.14

=1.25cm，则

=0.9

=0.9×

187.2=168.5cm

=134.8<

由

=135，查表得

=0.365.

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+0.0015×

134.8=0.8

=157

215=172

故所选截面满足要求。

（3）DH、DK杆

N=+72.8

=387.2cm

选用∟56×

4单角钢截面，A=4.39

=1.11cm

=0.9l=0.9×

387.2=348cm

=313.5＜

=350

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

=165.8

=0.85×

215=182.8

故所选择的截面合适。

（4）IK、KG杆

两根杆件采用相同的截面，用按最大内力

=181.9

计算，

=387.2cm，

387.2=774.4cm

选用2∟56×

4，A=2×

4.39=8.78

=1.73cm，

=2.67cm。

=223.8＜

=290＜

=207.2

（5）GJ杆。

N=0,