三角形钢屋架课程设计说明书

三角形钢屋架课程设计任务书

三角形钢屋架课程设计

摘要：依据已给出建筑物基础条件和一致屋架形式和尺寸计算各个荷载，各个杆件设计和型号选择，并依据设计做出详图，计算得到节点板尺寸，材料表，施工详图，打印图纸。

关键词：三角形钢屋架；檩条；节点

目录

1 设计背景 (1)

1.1 设计资料 (1)

1.2 屋架形式 (2)

3 方案实施 (7)

3.2 屋架杆件内力计算 (8)

3.3 杆件截面设计 (9)

3.4节点设计 (14)

4 结果和结论 (22)

5 收获和致谢 (22)

5.1 收获 (22)

5.2 致谢 (22)

6 参考文件 (23)

7. 附件 (24)

1 设计背景

1.1 设计资料

厂房长度120，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，柱混凝土强度等级为C20。柱顶截面尺寸为mm 400mm 400⨯。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

三角形钢屋架

1）属有檩体系：檩条采取槽钢，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 0.20 kN/m 2

檩条及拉条自重 0.20 kN/m 2

保温木丝板重 0.25 kN/m 2

钢屋架及支撑重 (0.12+0.011跨度) kN/m 2

可变荷载：雪荷载 0.3kN/m 2

屋面活荷载 0.40 kN/m 2

积灰荷载 0.30 kN/m 2

注：1、以上数值均为水平投影值；2、屋架形式和尺寸见图1。

依据该地域温度及荷载性质, 钢材采取Q235B 其设计强度2/215mm N f =, 焊条采取E43

型, 手工焊接。构件采取钢板及热轧型钢, 构件和支撑连接用M20一般螺栓。

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屋架尺寸

屋架计算跨度：0l =l －300=24000－300=23700mm

屋面倾角： '1arctan 2148,sin 0.3714,cos 0.92852.5

ααα====

屋架跨中高度为：2370047402 2.5h mm =

=⨯ 上弦长度：0127632cos l l mm α

== 节间长度：'1276325535

a mm == 节间水平投影长度：a='

a cos α=2553×0.9285=2370mm

屋架几何尺寸见图2。

图2 屋架几何尺寸（单位：mm ）

2.2 檩条和支撑部署

依据屋面材料最大许可檩距，可将檩条部署于上弦节点上，檩距为节间长度。在檩条跨中设置一道拉条。

依据厂房总长度120m ，跨度为24m ，有中级工作制吊车及第一开间尺寸5.5m 等原因，可在厂房两端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柔性系杆。另外，在厂房两端第一开间下弦各设置三道刚性系杆（见图3）。

图3 屋架支撑部署（单位;mm ）

（a ）上弦横向水平支撑；（b ）下弦横向水平支撑；（c ）垂直支撑

（b ）

2.3 檩条设计

选择[16 b 槽钢截面，由型钢表查得，自重19.75kg ／m≈0.20kN m ，x W =116.83cm ，y W =17.63cm ，x I =934.54cm 。

1.荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制组合）

永久荷载：（坡面）

波形石棉瓦： 0. 2×2.553=0.5106kN m

檩条和拉条： 0. 2kN m

保温木丝板重 0.25x2.553=0.63825 kN/m 2

k g =(0.5106+0.2+0.63825) x cos α

=1.35 x 0.9285 =1.25kN m

可变荷载：屋面均布活荷载取0.42kN m ，和雪荷载较大值为0.42kN m 。 q=屋面活荷载+积灰荷载=0.42kN m +0.32kN m =0.72kN m

k q =0.7×

2.553cos α=0.7×2.553×0.9285=1.66kN m 檩条均布荷载设计值：

q =G k g γ+Q k q γ=1.2×

1.25+1.4×1.66=3.824kN m x q =q cos α=3.824×0.9285=3.55kN m

y q =q sin α=3.824×0.3714=1.42kN m

2.强度验算弯矩设计值（见图4）：

图4 弯矩图 x M =218

x q l =18×3.55×26=15.98kN m •

y M =21()82

y l

q -=18-×1.42×26()2=-1.60kN m • （因为在檩条跨中设置了一道拉条）

檩条最大应力（拉应力）在槽钢下翼缘肢尖处。

X X nx M W γ+y y ny M W γ=36108.11605.11098.15⨯⨯⨯+3

610

6.172.11060.1⨯⨯⨯=206.12N mm ＜f=2152

N mm 3.刚度验算

只验算垂直于屋面方向挠度。 荷载标准值：

k g +k q =1.25+1.66=2.91kN m

()k k y q g += （k g +k q ）cos α=2.91×0.9285 =2.70kN m

v l =5385×3()K K y x

g q l EI +=453

105.9341006.2600070.23845⨯⨯⨯⨯⨯=2541＜1150

因有拉条，无须验算整体稳定性。故选择[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）

波形石棉瓦板 0. 22kN m 保温木丝板重 0.25 kN/m 2 檩条和拉条 0.2/2.37=0.082kN m 屋架和支撑自重 0.12+0.11L=0.12+0.011×24=0.382kN m k g =0.912kN m 2.可变荷载（水平投影面）

屋面活荷载 0.40 kN/m 2 积灰荷载 0.30 kN/m 2