轻型屋面三角形钢屋架设计说明书
学生：王红娥 学号：2006106223
指导老师：付建科 雷小平 卢泽民
一、设计资料及说明
设计一位于杭州市近郊的封闭式单跨屋架结构，要求结构合理，制作方便，安全经济。
1．单跨屋架，平面尺寸分别为：36m×18m，柱距S=4m。 2．屋面材料：波形石棉瓦（1820×725×8）。
0.6kN3．屋面坡度i=1：3；跨度：18m；屋架承受的荷载：恒载：
m20.6kN；活载：
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。 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）考虑，荷载分项系数取：γ
G =1.2，γQ =1.4。
二、屋架杆件几何尺寸
根据所用屋面材料的排水需要及跨度参数，采用芬克式十二节间三角形屋架。 屋架坡度：i?13；
屋面倾角：??1??arctg???18.4??3?，sin??0.3162，cos??0.9487；
屋架的计算跨度：l0 =l?300=18000－300=17700mm； 屋架跨中高度：h=l0/(2×3)=2950mm； 上弦长度：L=l0/(2cos?)=9329mm； 节间长度：a=L/6=9329/6=1555mm； 节间水平投影尺寸长度：几何尺寸如图1所示：
a'=acos?=1475mm。根据几何关系，得屋件各杆件的
图1.屋架杆件几何长度（mm）
三、屋盖支撑布置
（一）屋盖的支撑如图2所示：
屋架上弦杆横向支撑刚性系杆 （）柔性系杆 上弦平面
兼作系杆的檩条屋架下弦横向支撑下弦平面（）垂直支撑（）
图2 屋架的支撑布置示意图
1．在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2．在与横向支撑同一柱面的屋架长压杆D-2和D′-2′（如图2中b和c）处各设置一道垂直支撑，以保证长压杆出平面的计算要求符合规范。
3．在各屋架的下弦节点2和2′各设置一通长柔性水平系杆，水平系杆的始终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。
4．上弦横向支撑和垂直支撑节点处的水平系杆均由该出的檩条代替。
（二）屋面檩条及支撑. 1．檩条
波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度不小于150mm,且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距：
apmax?1820?1503?1?835mm
半跨屋面所需檩条数：
np?6?1555835?1?12.2根
?13考虑到上弦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np檩条间距：
ap?6?155513?1?777.5?apmax?835mm根，
，满足要求。
载荷计算：屋面水平投影面上的载荷设计值：
q???Ggk??Qqk?1.2?0.6?1.4?0.6?1.56KN/m
为求杆件轴力，把载荷化成节点载荷：
p?q?a?S?1.56?1.475?4?9.204kN
檩条选用槽钢，由表得相关系数
（1）荷载计算
恒载：gk?0.6kNm2 活载：skG?0.6kNm2
则檩条均匀载荷设计值q???gk??Qqk?1.2?0.6?1.4?0.6?1.56KN/mqx?qcos??1.56?0.9487?1.48kNm
qy?qsin??1.56?0.3162?0.49kNm
（2）强度验算：
Mx?181qxl2?182?1.48?412?2.96kN?m2
My?l??qy??8?2??4???0.713???8?2??0.36kNm 如图3所示
檩条x方向 檩条y方向
图3 檩条弯矩设计值
檩条的最大应力
（3）刚度验算：
在沿屋面方向有拉杆，可只验算垂直于屋面方向的挠度。 荷载标准值：q?gk?sk?0.6?0.6?1.2kNm
qy?1.2?0.9487?1.14kNm
?1234?1150vl?5384?qylEI3?x5384?1.39?4000206?10334?101?10
综上：选用［8槽钢能满足要求。
四、屋架的内力计算 （一）杆件轴力
按课题要求，根据建筑结构手册查得内力系数和计算出内力见表1和图4
杆件名称杆件上弦AB上弦BC上弦CD上弦DE上弦EF上弦FG下弦A-1下弦 1-2下弦 2-3腹板B-1,C-2,E-4,F-4腹板D-2腹板D-1,D-4腹板 2-4
表1
P=9.204KN
内力系数内力设计值（kN）-17.39-160.06-16.13-148.46-16.76-154.26-16.44-151.31-16.18-148.92-15.81-145.5216.50151.8713.50124.259.0082.84-1.34-12.33-2.85-26.233.0027.614.5041.42 -1/2-12151.327.6133151.87-12.-16006-.33.4841-6.26451-28.941--12.3352-145..33069.30-26.2312.61.27124.25.414282.846=55.224
图4 屋架杆件轴力设计值（单位：kN）
（二）上弦杆弯矩
上弦杆端节间的最大正弯矩：M1 =0.8M0 其他节间的最大正弯矩和节点负弯矩为M2=?0.6M0
上弦杆节间集中载荷：p??(1.2?0.6?1.4?0.6)?1.4753?4?3.07kN