學士三角形角鋼屋架設計計算書要點

1、築龍鋼zhuloncom22三角形角鋼屋架設計1、設計資料屋架跨度18m,屋架間距6m屋面坡度1/3 ,屋面材料為石棉水泥中波或小波瓦、 油氈、 木望板。薄壁卷邊 Z形鋼檁條，檁條斜距為 0.778m，基本風壓為 0.35kN/m2,雪荷載為 0.20kN/m。鋼材采用 Q235-B，焊條采用E43型。2、屋架形式、幾何尺寸及支撐布置屋架形式、幾何尺寸及支撐布置如圖7-35所示，上弦節(jié)間長度為兩個檁距，有節(jié)間荷載。上弦橫向水平支撐設置在房屋兩端及伸縮縫處的第一開間內，并在相應開間屋架跨中設置垂直支撐，在其余開間屋架下弦跨中設置一道通長的水平系桿。上弦橫向水平支撐在交叉點處與檁條相連。為此，上弦

2、桿在屋架平面外的計算長度等于其節(jié)間幾何長度；下弦桿在屋架平面外的計算長度為屋架跨度的一半。vs二二I囚IE®二nd二I囚I t圖7-35屋架形式、幾何尺寸及支撐布置3、荷載（對水平投影面）（1）恒載 石棉瓦 油氈、木望板 檁條、屋架及支撐 合計標準值2 20.2 kN/m /0.949 =0.21kN/m20.18kN/m /0.949 =0.19kN/m0.20kN/m0.6kN/m2（2）活荷載活荷載與雪荷載中取大值 因屋架受荷水平投影面積超過20.30kN/m。0.30kN/m60m，故屋面均布活荷載可取為（水平投影面）（3）風荷載基本風壓計算中未考慮風壓高度變化系數(shù)。（4）荷

3、載組合 恒載+活荷載 恒載+半跨活荷載 恒載+風荷載（5）上弦的集中荷載及節(jié)點荷載，見圖0.35kN/m7-36、7-37 及表 7-6。圖7-36 上弦集中荷載圖7-37 上弦節(jié)點荷載表7-6上弦集中荷載及節(jié)點荷載表荷載形式荷載分類集中荷載（設計值）P（ kN）節(jié)點荷載（設計值）P=2P/（ kN）備注恒載3.1896.378'23P =1.2><0.6kN/m 漢 0.778m 匯匯 6m = 3.189 kN V10活荷載1.8603.270P =1.4><0.3kN/m 漢 0.778m 江漢 6m = 1.860 kNV10恒載+活荷載5.04910.

4、089P=3.189kN +1.860kN =5.049 kN（6）上弦節(jié)點風荷載設計值，見圖7-38 。圖7-38上弦節(jié)點風荷載 風荷載體型系數(shù)背風面b=-0.5迎風面尸-0.47心0.5 (見建筑結構荷載規(guī)范) 上弦節(jié)點風荷載2W=1.4 X( -0.5 )X 0.35 kN/m X 1.556 mX6 m=-2.287kN4、內力計算(1)內力及內力組合見表7-7。表7-7屋架桿件內力組合表桿件 名 稱桿件編號恒載及活荷載半跨活荷載風荷載內力組合(kN)內力系數(shù)恒載內力(kN)活荷載內力(kN)內力系數(shù)半跨活載內力(kN)內力系數(shù)風荷載內力(kN)恒載+活荷載恒載+半跨活荷載恒載+風荷載

5、12345672+32+52+7上弦桿1-17.39-110.91-64.69-12.65-47.0616.5537.85-175.6-157.97-73.062-16.13-102.88-60.00-11.40-42.4115.5035.45-162.88-145.29-67.433-16.76-106.90-62.35-12.05-44.8316.5537.85-169.25-151.73-69.054-16.44-104.85-61.16-11.70-43.5216.5537.85-166.01-148.37-67.005-15.18-96.82-56.47-10.45-38.8715.

6、5035.45-153.29-135.69-61.376-15.81-100.84-58.81-11.10-41.2916.5537.85-159.65-142.13-62.99下弦桿716.50105.2461.3812.0044.64-17.34-39.66166.62149.8865.58813.5086.1050.229.0033.48-14.32-32.75136.32119.5853.3599.0057.4033.484.5016.74-9.48-21.6890.8874.1435.72腹桿10-1.34-8.55-4.99-1.34-4.991.413.23-13.54-13.5

7、4-5.3211-2.85-18.18-10.60-2.85-10.603.006.86-28.78-28.78-11.32123.0019.1311.163.0011.16-3.16-7.2330.2930.2911.90134.5028.7016.744.5016.74-4.47-10.8445.4445.4417.86147.5047.8427.97.5027.90-7.9-18.0775.7475.7429.77150.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00注：內力系數(shù)由建筑結構靜力計算手冊查得，內力為相應的節(jié)點荷載P或W乘以內力系數(shù)；屋架下弦桿及

8、受拉腹桿在恒載及風荷載組合作用下，未出現(xiàn)內力變號，故為恒載+活荷載控制。(2) 上弦桿彎矩計算端節(jié)間跨中正彎矩：pi i3Mi=0.8M°=0.80.8( 5.049kN 1.555m) =0.8 1.862 = 1.49kN44. 10.m中間節(jié)間跨中正彎矩和中間節(jié)點負彎矩:築龍鋼zhuloncom建筑濟料下我就宦筑無網(wǎng)M? = 06M ° 二 0.6 1.862kN m =1.117 kN.m5、桿件截面選擇(1) 上弦桿 整個上弦不改變截面，按最大內力計算。桿1內力 N=-175.6kN , M1x=1.49kN.m ,233M2x=1.117kN.m。選用 2L 7

9、0X 6, A=16.32cm , W1x=38.74cm , W2x=14.96cm , ix=2.15cm , iy=3.11cm。長細比lox155.5cm=72.3=150yzixly70mm6mm由x、Ex2.15cm155.5cm3.11cm=50 ： =150loy155.5cm= 11.7： 0.58=0.5812.9b7 cm40.475 b、'y(12 廠)=50loy 漢tyZ查表得（b類截面），-：2ea440.475 7 cm2 2 2 2155.5 cm X0.6 cm /"0.736,"0.825二2 206 103N/mm2 16.3

10、2 102mm21.仆72.32=56.6= 577.05 kN塑性系數(shù)y=1.05 , y=1.2a、彎矩作用平面內的穩(wěn)定性此端節(jié)間弦桿相當于規(guī)范中兩端支承的桿件，其上作用有端彎矩和橫向荷載并為異號曲率的情況，故取等效彎矩系數(shù)舗x=0.85用跨中最大正彎矩 Mx1=1.49kN.m驗算，代入公式得:'mx .M x1心-0.8” 門736NEx3175.6 10 N1632 mm20.85 1.49 1 06N mm331.05 38.74 10 mm1-0.8175.6kN577.05kN2 2= 187.4N/mm: f =215N/mm對于這種組合T形截面壓彎桿，在彎矩的效應較

11、大時，可能在較小的翼緣一側因受拉塑性區(qū)的發(fā)展而導致構件失穩(wěn)，補充驗算見下式:NPmx.Mx1175.6"03NA "*N ”21632mmbW2x11.25<Nex 丿2顯然另一側不控制構件平面內的失穩(wěn)。= 6.3N/mm2 ： f =215N/mm0.85x1.49x106 N mm,331.2 14.96 103mm31 -1.25175.6kNI577.05kN 丿故平面內的穩(wěn)定性得以保證。b、彎矩作用平面外的穩(wěn)定性b =1-0.0017 -= 1 0.0017 50 = 0.915由于«=50<120,所以梁的整體穩(wěn)定系數(shù)可由下式計算:等效彎矩

12、系數(shù)區(qū)=0.85用跨中最大正彎矩 MX1=1.49kN.m驗算，代入公式得:3175.6 10 N止 亠1756 10月 2 1 O.8549 106N3mm3yAbW1x0.825 16.32 102mm20.915 38.74 103mm3= 166.2N/mm2 ： f =215N/mm因此,根據(jù)支撐布置情況，可知上弦節(jié)點處均有側向支承以保證其不發(fā)生平面外失穩(wěn)?？刹槐仳炈愎?jié)點處的平面外穩(wěn)定，只需驗算其強度。c、強度驗算上弦桿節(jié)點“ 2”處（見圖7-39 ）的彎矩較大，且 W2X又比較小，因此截面上無翼緣 邊的強度，按下式驗算（An= A）:MxNAnxWXmin175.6 103N16.

13、32 102mm21.117 10 N 3mm3 =169.8N/mm21.2 14.96 103mm32:f = 215N/mm（2）下弦桿 下弦也不改變截面，按最大內力計算。2A=8.78cm , ix=1.73cm, iy=2.52cm。7的軸心力Nmax=166.62kN。選用2 L 56 X 4,長細比X* 393.4cm1.73cm= 227.4 ：訂=400強度驗算l oy=yly=Sicm=35r：LH400打=N_max辱心189.8皿An8.78 102mm2(3) 腹桿2桿 10 內力 N=-13.54kN。選用1 36X 4, A=2.756cm , iy=0.7cm。

14、長細比loy0.910.9 110cm0.7cm= 141.4 ： = 200沁亠 0.54 0.54 空m =14.94mmb3.6cm'yz ='獲 y (1由'yz查表得0.85 b4l 2 xt2oy)=141.40.85 3.64cm42 2 2 299 cm 漢0.4 cm（b類截面），=0.294= 154.3I - 2002= 167.1N/mm2 :：:2 2= 0.812 215N/mm =174.6N/mmN13.54 103NA 一 0.294 2.756 102mm2其中0.812為單面連接單角鋼的強度折減系數(shù)，見附表1-4。上述計算，也可采用

15、表格形式進行，現(xiàn)將上述計算以及其他腹桿的計算一并列于表7-8。圖7-39 節(jié)點編號表7-8 屋架桿件截面選用表桿件 名 稱桿件編號內力計算長度（cm）截面規(guī)格（mm長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應力（N/mm）N(kN)M1(kN.m)M2(kN.m)l0xl0yhh(hz)©b上弦桿1-175.61.491.117155.5155.52L 70 X 672.350(56.6 )0.7360.8250.915187.4下弦桿7166.62245.88852L 56 X 4189.88136.32245.8885990.88393.4885228351腹桿10-13.540.9 X 110=99L

16、 36 X4141(154)0.3410.294167.111-28.780.8 X156= 1241562L 30 X 4138104(105)0.353179.10.8 X1230.292462462L 30 X 4219165.166.5= 1971345.442464922L 30 X 427333099.821475.742464922L 30 X 4273330166.4150.000.9 X 295=266+ 36 X 41936、節(jié)點設計 節(jié)點編號見圖7-39。(1) 一般桿件連接焊接設焊縫厚度hf=4mm，焊縫長度可由公式計算列于表7-9。表7-9屋架桿件連接焊縫表桿件名稱桿

17、件編號桿件內力(kN)肢背焊縫肢尖焊縫備注lw (mmhf (mr)ilw ( mmhf (mm下弦桿7166.621504704焊縫長度已考慮施焊 時起弧或落弧的影響； 桿件10的焊縫，已按 規(guī)范規(guī)定考慮了焊縫強度折減系數(shù)0.85腹桿10-13.5445445411-28.784544541230.294544541345.445044541475.74754454(2)節(jié)點“ 1支座底板厚度支座底板尺寸，如圖7-40所示。支座反力R=6P+1.15 X 0.74 X 6=6X 10.098+1.15 X 0.74 X 6=65.69kN設 a=b=12cm, a= 2 X 12cm=16.

18、9cm, b1=ad2=8.45cm底板的承壓面積2 2 2An=24cmX 24cm-3.14 X 2 cm -2 X 4cmX 5cm=523cm板下壓應力RqAn365.69 10 N 12“，222 = 1.26 N/mmba1=0.5，查表得3 706，則523 10 mm= 0.06 1.26 1692 =2159.2N.mm所需底板厚度6 21592 = 7.8mm，取 t=12mm圖7-40 支座節(jié)點支座節(jié)點板與底板的連接焊縫設 hf =8mm , l w = (240mm-10mmx 2+ (120mm-4mm-10mm-10mmK 4=844mm 按下式65.69 103N

19、計算:13.9 N/mm< f 7 = 160N/mm0.7hlw 0.7 8mm 844mm支座節(jié)點板與加勁肋的連接焊縫厚度取hf =6mm，計算從略。 上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫N=175.6kN，設焊縫厚度 hf =4mm,焊縫計算長度 I w = 160+360-10 =510mm 見圖 7-40。桿件軸心力 N，假定全由角鋼肢尖焊縫傳遞，并考慮傳力的偏心影響，其中偏心矩*175.6"03N(>2 沃 0.7 漢 4mm 沃 510mm 丿e=70-20 =50mm按下式計算：“ '2/ *6Ne+NT975flW 丿嚴0"兒丿/36 "

20、75.6"0 N P0mm2 2訂.22匯2匯0.7沃4mm匯510 mm=68.3N/m< f w =160 N/mm（3）節(jié)點“ 2”、“3”如圖7-41所示，節(jié)點荷載 P假定由角鋼肢背的塞焊縫承受，按構造要求節(jié)點板較長, 故焊縫強度可以滿足，計算從略。圖7-41 上弦中間節(jié)點節(jié)點兩側上弦桿軸心力之差N=Ni-N2,假定由角鋼肢尖焊縫承受，并考慮偏心力矩M= ANe的影響，計算結果見表7-10。表7-10 上弦節(jié)點肢尖焊縫表節(jié)點名稱節(jié)點號N2(kN)N1(kN)AN(kN)hf(mme(mml w(mmB fr w f f(N/mrri)少訂N '(宅4價上丿,.4

21、hflw丿(N/mri)上弦節(jié)點2162.88175.612.724501201.2243.21603166.01169.253.244505301.221.21160(4) 節(jié)點“ 4”如圖7-42所示，節(jié)點荷載 P,假定由角鋼肢背的塞焊縫承受，同上按構造要求考慮, 即可滿足，計算從略。圖7-42 上弦屋脊節(jié)點上弦桿拼接角鋼的連接焊縫，以該節(jié)間的最大軸力N,設hf =4mm，按下式計算:N4 0.7hfffw10 =159.65 103N24 0.7 4mm 160N/mm+ 10mm = 99mm 取 120mm上弦桿角鋼與節(jié)點板的連接焊縫，以上述軸心力的15%按下式計算，設hf =4mm

22、,e=50mm lw按構造要求為 220mm 取 lw=220-10=210mm築龍鋼zhuloncom2建筑瓷料下我就宦坯無網(wǎng)0.15N2 0.7hfh"30.15 159.65 10 N 6 漢0.15Ne227BfhflW +20.15疋6059.65漢 10 N >50mm j I 1.4 漢 1.22漢 4mm x 2102mm2)=31.4N/mm < f 7 =160 N/mm(5)節(jié)點“ 5I10下弦桿拼接角鋼的連接焊縫，以全截面的等強度條件，設hf = 4mm,按下式計算:Af4 0.7hf ffW102 2 28.78X0 mm 漢215N/mm24 0.7 4mm 160N/mm+ 10= 115mm 取 125mm拼接角鋼選用56X 4切成，長度為2|w + 10=260mm接頭的位置視材料長度而定，最 好設在跨中節(jié)點處，當接頭不在節(jié)點時，應增設墊板。下弦桿角鋼與節(jié)點板的連接焊縫，以該節(jié)間的最大軸力 N的15%十算，設hf =4mm。0.15N4 0.7hfffW0.15 90.88 103N4 0.7 4mm 160N/mm2+ 10 =17.6mm&l