12m轻型屋面三角形钢屋架设计说明书.docVIP

轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学 生：王东方 指导老师：付建科 （三峡大学 机械与动力学院） 一、设计资料及说明 设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构(封闭式)，要求结构合理，制作方便，安全经济。 1、单跨屋架，平面尺寸为：36m×12m，柱距S=4m； 2、屋面材料：波形石棉瓦(1820×725×8)； 3、屋面坡度i=1∶3，恒载0.6kN/m2，活(雪)载0.3kN/m2； 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m； 5、钢材标号：Q235-B.F； 6、焊条型号：E43型； 7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载(不包括风荷载)，荷载分项系数取： γG=1.2，γQ=1.4。 二、屋架形式及几何尺寸 (一)屋架形式 三角形钢屋架多用于屋面坡度较大的屋盖结构中，根据屋面的排水要求，上弦坡度一般为i=1/2～1/3。三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉，短杆受压，受力较小，且制作方便，易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。此设计采用四节间的三角形人字式轻钢屋架。 (二)屋架的几何尺寸及简图 屋面坡度i=1∶3，于是屋面倾角 屋架计算跨度： L0=L-300=12000-300=11700mm 屋架跨中高度： 上弦长度： 上弦节间长度： 上弦节间水平投影长度： 根据已知几何关系，求得屋架各杆件的几何长度及杆件编号如图1所示(因对称，仅画出半榀屋架)。 图1 屋架杆件的几何长度(mm)及杆件编号 三、屋架支撑布置及檩条计算 (一)屋架的支撑布置 1.在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑(如图2)，以承受一定的的水平横向荷载。 2.在柱间屋架的中央拉吊杆之间设置W型垂直支撑，以保证中央吊杆平面外的计算长度符合规范要求。 3.在上弦横向水平支撑的交叉点处于檩条相连，并在屋架下弦跨中设置一道通长的水平细杆，以使上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度，下弦杆在屋架平面外的计算长度等于屋架跨度的一半。 屋架支撑布置图如下： (二)屋面檩条的计算 1.檩条数量 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承点，因此最大檩条间距 半跨屋面所需檩条数 考虑到所需平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数=9根，檩条间距 可满足要求。 2.檩条选择 檩条通常是双向弯曲结构，分实腹式和桁架式两大类，或者制造费工，应用较少。 实腹式檩条常采用槽钢、角钢以及 冷弯薄壁C型钢和Z型钢。槽钢檩条应用普遍，其制作、运输和安装均较简便；但热轧型钢壁较厚，材料不能充分发挥作用，故用钢量较大；薄壁型钢檩条受力合理，用钢量少，在材料有来源时宜优先采用，但防锈要求较高。这里试选用[8槽钢，查型钢表可得，，。 实腹式檩条由于腹板与屋面垂直放置，故在屋面荷载q的作用下将绕截面的两个主轴弯曲。若荷载偏离截面的弯曲中心，还将受到扭矩的作用，但屋面板的连接能起到一定的阻止檩条扭转的作用，故设计时可不考虑扭矩的影响，而按双向受弯构件计算。由于型钢檩条的壁厚较大，因此可不计算其抗剪和局部承压强度。 3.檩条验算 a.荷载计算 恒载,活载，则檩条均布荷载设计值 图2所示实腹式檩条在屋面竖向荷载q作用下，檩条截面的两个主轴方向分布承受和分力作用。 图2 槽钢檩条受力示意图 则 b.强度验算 檩条承受双向弯曲时，按下列公式计算强度： 截面塑性发展系数，，故 所以满足要求。 c.刚度验算 当檩条间设有拉条时，檩条只需计算垂直于屋面方向的最大挠度，计算挠度时，荷载应取其标准值。 荷载标准值： 则 能满足刚度要求。 四、屋架的内力计算 (一)荷载计算 1.恒载 标准值 石棉瓦 油毡、木望板 檩条、屋架及支撑 合计 2.活载 活载与雪载中取最大值 因屋架受荷载水平投影面积超过60，故屋面均布活载可取为(水平投影面) 3.荷载组合 恒载+活载 4.上弦的集中荷载及节点荷载 上弦集中荷载和节点荷载表 荷载形式 荷载分类 集中荷载(设计值)P＇/kN 节点荷载(设