轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
学 生：刘祥飞 学号：2009106137 指导教师：付建科 （三峡大学 机械与材料学院）
1设计资料及主要参数
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。屋架支承在钢筋混凝土柱顶。其主要参数如下： 1、单跨屋架平面尺寸：36m×18m； 2、柱距：S=4m； 3、屋面坡度：i=1:2.5； 4、屋面恒载：0.9kN/ m2； 5、活（雪）载：0.3kN/ m2 ；
6、屋面材料：波形石棉瓦（1820×725×8）； 7、混凝土标号：C20； 8、柱顶标高：6m；
9、钢材标号：Q235-B.F（其设计强度f=215N/mm2）； 10、焊条型号：E43型；
11、载荷分项系数：γG=1.2；γQ=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和跨度参数，采用芬克式十二节间三角形屋架。屋架坡度为1:2.5，屋面倾角α?tan1?21.8?。 2.5所以sin??0.3714 ，cos??0.9285
屋架计算跨度：L0?L?300?18000?300?17700mm
L0/2?3540mm 2.5L017700l???9531mm 上弦长度：
2cosα2?0.9285屋架跨中高度：h? 1
节间长度：a?l9531??1588mm 66节间水平投影长度：a??a?cos??1475mm
根据《轻型钢结构设计手册》查得各杆长度系数，然后计算各杆件几何尺寸。杆件各尺寸如图1所示。
图1 屋架各杆件几何尺寸
3屋盖支撑设计
3.1屋架的支撑布置（如图2所示）
（1）在房屋两侧第二开车间各设置一道上弦平面横向水平支撑和下弦平面横向水平支撑；并在同一开车两榀相邻屋架的腹杆间设置两道垂直支撑。
（2）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，此外，在厂房两端第一开车间下弦各设三道刚性系杆。
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（a）上弦横向支撑；（b）下弦横向支撑；（c）垂直支撑 （b）图2 屋架的支撑布置图 3.2屋面檩条及其支撑布置 波形石棉瓦长1820mm，要求搭接长度≥150mm，且每张石棉瓦需要有不少于三个支撑点，因此最大檩条间距： apmax?半跨屋面所需檩条数：np?1820?150?835mm 3?16?1588?1?12.4根 835考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，则实际中取半跨屋面的檩条数np?13根，檩条间距ap?6?1588?794mm?apmax，可满足实际要求。 13?1恒载：gk?0.9?0.794?cos??0.664kN/m 活（雪）载：sk?0.3?0.794?cos??0.221kN/m 檩条均匀荷载设计值为q?gk?γG?sk?γQ?1.11kN/m 为求杆件轴力，把载荷转化为节点载荷，其公式如下。 Q?2?ql?1.11?4?4.44kN 2檩条选用槽钢I8，查表得：Wx?25.3cm3，Wy?5.8cm3，Ix?101.3cm4 （1）载荷计算
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则檩条均匀荷载设计值为：q?gk?γG?sk?γQ?1.11kN/m 所以：qx?qcosα?1.11?0.9285?1.031kN/m m qy?qsinα?1.11?0.3714?0.412kN/ （2）强度验算 11 Mx?qxS2??1.11?16?2.22kN?m 881S1 My?qy()2??0.412?4?0.206kN?m（由于檩条跨中设置了一拉条） 828 檩条弯矩设计值如图3所示 图3 檩条弯矩设计值 所以檩条的最大应力（拉应力）位于槽钢下翼缘肢尖处： MyMx2.220.206????0.1132kN/mm2?113.2N/mm2＜215N/mm2 γxWxγyWy1.05?25.31.2?5.8 （故此处满足要求）。 （3）刚度计算 在沿屋面方向有拉杆，可只验算垂直屋面方向的挠度。 载荷标准值：qy?qsinα?1.11?0.9285?1.031kN/m 5qyS451.031?40004D????16.48mm＜26.7mm? vy? 384EIx384206?103?101.3?104150 （故此处满足要求）。 4屋架杆件内力计算
4.1杆件的内力
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杆件内力计算可根据图解法或分法计算，本设计采用芬克式三角钢屋架可直接查表得出其内力系数，然后乘以节点荷载即为各杆内力，由前面的计算得下式。 Q?2?ql?1.11?4?4.44kN 2L17700n?0??5 h3540节点荷载设计值F=2?Q?8.88kN 按照课题要求，根据《建筑结构静力计算手册》查得内力系数和计算出的内力见表1和图4所示。 表1 杆件内力系数及内力值 杆件名称 杆件 AB 内力系数 -14.81 -13.66 -14.07 -13.70 -12.55 -12.95 13.75 11.25 7.50 -2.77 -1.21 -1.21 2.5 3.75 6.25 0 内力计算值（kN） -131.51 -121.30 -124.94 -121.66 -111.44 -115.00 121.10 99.9 66.6 -24.60 -10.75 -10.75 22.2 33.3 55.5 0 上 弦 BC CD DE EF FG 下 弦 AH HI IJ DI 腹 杆 BH CH EK FK HD DK IK KG GJ 5