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芬克式三角形钢屋架设计
设计资料
某厂房总长度为49m,跨度为18m,纵向柱矩为7m。
初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示:
屋面坡度,坡角,,;
屋架计算长度;中间高度;
上弦划分为4个区间,每个区间长度;
下弦分为3个区间。区间长度分别为,,;
上弦每节间设置两根檩条,檩条间设有拉条,檩条间距为。
屋架支撑布置如下图所示:
荷载标准值(水平投影面计)
1)永久荷载
彩色钢板屋面:;
保温层及灯具:;
屋架及支撑自重按经验公式计算;
檩条重量:;
可变荷载
屋面活载 : ;
雪荷载: ;
积灰荷载:
二、荷载计算
1.荷载标准值计算
将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载,应乘以系数。
彩色钢板屋面:
保温层及灯具:
屋架及支撑自重:
檩条重量:
恒载合计:
屋面活载 (或雪荷载,两者中取较大值): ;
积灰荷载:
2、荷载组合
由《建筑结构静力计算手册》查表可知,三角形芬克式屋架的腹杆在半跨荷载下内力不变号。只按全跨荷载计算即可。
节点荷载
四、屋架设计
1.节点集中荷载计算
节点荷载取
等效荷载示意图如下示:
2.屋架内力计算
各杆件内力系数如下图示:
各杆件内力设计值
杆件 上弦杆 腹杆 下弦杆 AB BC CD DE BF CF CG CH DH EH GH AF FG GJ 系数 -9.42 -9.05 -8.68 -8.31 -0.93 1.25 -1.86 1.25 -0.93 3.75 2.50 8.75 7.50 5.00 内力值 -503.12 -483.36 -463.60 -443.84 -49.67 66.76 -99.34 66.76 -49.67 200.29 133.53 467.34 400.58 267.05 中间节点处集中荷载为檩条作用在屋架上弦杆的集中荷载,本例中根据檩条布置位置应取为F/3。
则檩条集中荷载作用时
端节点弯矩
其他节间的正弯矩和节点负弯矩
3.上弦杆截面设计
整个上弦杆采用等截面,按最大内力杆设计
(压杆) 杆端,
选用角钢2L140×14等肢相拼成T形截面,(其中a=12mm,为节点板厚度,根据《钢结构课程设计》P23表2-3选用)
上弦杆是压弯构件
1)强度验算
故强度满足要求
2)稳定验算
由正弯矩控制的平面内
长细比:,
绕X轴屈曲时属于b类截面,查表可得
构件产生反向曲率
满足要求
较小翼缘受拉区:
满足要求
由负弯矩控制的平面外
由于受压弦杆侧向支撑点间距为节间长度的2倍,且
(《钢结构设计规范》P51(5.3.1)式)
则
换算长细比 (《钢结构设计规范》P41(5.1.2-6a)式)
绕y轴屈曲时处于b类截面 由查表可得
构件产生反向曲率
翼缘受拉且腹板
故
满足要求
3)上弦填板的设置(《钢结构设计规范》P43 5.1.5条)
查型钢表,一个角钢对于平行于填板的自身形心轴的回转半径,则40i=171.2cm。
上弦节间长度为238.3cm。每节间设一块填板,间距为238.3/2=119.15cm171.2cm.
填板尺寸。
(《钢结构课程设计》P23)
4.下弦杆截面设计
整个下弦杆采用等截面,故按最大内力设计
所需杆件截面积
选用角钢2L75×50×10短肢相拼成T形截面
查表可得:
对于拉杆
均满足要求,故下弦杆所选钢材满足设计要求
3)下弦填板的设置(《钢结构设计规范》P43 5.1.5条)
查型钢表,一个角钢对于平行于填板的自身形心轴的回转半径,则80i=186.4cm。
下弦节间AF、FG长度为256.6cm。每节间设一块填板,间距为238.3/2=128.3cm186.4cm.
下弦节间GJ长度为371.8cm。每节间设两块填板,间距为371.8/3=123.9cm186.4cm.
填板尺寸。
(《钢结构课程设计》P23)
5.腹杆截面设计
腹杆EG在节点H处不断开,采用通长杆件
所需杆件截面积
选用角钢2L50×6相拼组成T形截面
查表可得:
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