1、三角形角钢屋架设计1、设计资料屋架跨度 18m，屋架间距 6m，屋面坡度 1/3，屋面材料为石棉水泥中波或小波瓦、油毡、木望板。薄壁卷边 Z 形钢檩条，檩条斜距为 0.778m，基本风压为 0.35kN/m2，雪荷载为 0.20kN/m2。钢材采用 Q235-B，焊条采用 E43 型。2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置屋架形式、几何尺寸及支撑布置如图 7-35 所示，上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。为此，上弦杆在屋架平面外
2、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为屋架跨度的一半。图 7-35 屋架形式、几何尺寸及支撑布置3、荷载（对水平投影面）（1）恒载 标准值石棉瓦 0.2 kN/m2/0.949=0.21kN/m2油毡、木望板 0.18kN/m2/0.949=0.19kN/m2檩条、屋架及支撑 0.20kN/m2 合计 0.6kN/m2（2）活荷载活荷载与雪荷载中取大值 0.30kN/m2因屋架受荷水平投影面积超过 60m2，故屋面均布活荷载可取为（水平投影面）0.30kN/m2。（3）风荷载基本风压 0.35kN/m2计算中未考虑风压高度变化系数。（4）荷载组合恒载+活荷载恒载+半跨活荷
3、载恒载+风荷载（5）上弦的集中荷载及节点荷载，见图 7-36、7-37 及表 7-6。图 7-36 上弦集中荷载图 7-37 上弦节点荷载表 7-6 上弦集中荷载及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（设计值）P=2P/（kN）备注恒载 3.189 6.378kN189.3m6078.kN/m6.0212 活荷载 1.860 3.270 kN0/3.42P恒载+活荷载 5.049 10.089 kN49.5k860.19. （6）上弦节点风荷载设计值，见图 7-38。图 7-38 上弦节点风荷载风荷载体型系数背风面 s=-0.5迎风面 s=-0.47-0.5（见建筑
4、结构荷载规范）上弦节点风荷载W=1.4（-0.5 ）0.35kN/m 21.556m6m=-2.287kN4、内力计算（1）内力及内力组合见表 7-7。表 7-7 屋架杆件内力组合表恒载及活荷载 半跨活荷载 风荷载 内力组合（kN）内力系数恒载内力（kN）活荷载内力（kN）内力系数半跨活载内力（kN）内力系数风荷载内力（kN）恒载+活荷载恒载+半跨活荷载恒载+风荷载杆件名称杆件编号1 2 3 4 5 6 7 2+3 2+5 2+71 -17.39 -110.91 -64.69 -12.65 -47.06 16.55 37.85 -175.6 -157.97 -73.062 -16.13 -10
5、2.88 -60.00 -11.40 -42.41 15.50 35.45 -162.88 -145.29 -67.433 -16.76 -106.90 -62.35 -12.05 -44.83 16.55 37.85 -169.25 -151.73 -69.054 -16.44 -104.85 -61.16 -11.70 -43.52 16.55 37.85 -166.01 -148.37 -67.005 -15.18 -96.82 -56.47 -10.45 -38.87 15.50 35.45 -153.29 -135.69 -61.37上弦杆6 -15.81 -100.84 -58.8
6、1 -11.10 -41.29 16.55 37.85 -159.65 -142.13 -62.997 16.50 105.24 61.38 12.00 44.64 -17.34 -39.66 166.62 149.88 65.588 13.50 86.10 50.22 9.00 33.48 -14.32 -32.75 136.32 119.58 53.35下弦杆 9 9.00 57.40 33.48 4.50 16.74 -9.48 -21.68 90.88 74.14 35.7210 -1.34 -8.55 -4.99 -1.34 -4.99 1.41 3.23 -13.54 -13.54
7、 -5.3211 -2.85 -18.18 -10.60 -2.85 -10.60 3.00 6.86 -28.78 -28.78 -11.3212 3.00 19.13 11.16 3.00 11.16 -3.16 -7.23 30.29 30.29 11.9013 4.50 28.70 16.74 4.50 16.74 -4.47 -10.84 45.44 45.44 17.8614 7.50 47.84 27.9 7.50 27.90 -7.9 -18.07 75.74 75.74 29.77腹杆15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0
8、0 0.00注：内力系数由建筑结构静力计算手册查得，内力为相应的节点荷载 P 或 W 乘以内力系数；屋架下弦杆及受拉腹杆在恒载及风荷载组合作用下，未出现内力变号，故为恒载+活荷载控制。（2）上弦杆弯矩计算端节间跨中正弯矩：kN.m49.1862.0)m5.103kN49.51(8.04.8.01 lPM中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩：kN.m17.mkN862.106.2 M5、杆件截面选择（1）上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆 1 内力 N=-175.6kN，M 1x=1.49kN.m，M 2x=1.117kN.m。选用2706，A=16.32cm 2，W 1x=38.74c
9、m3，W 2x=14.96cm3， ix=2.15cm，i y=3.11cm。长细比 50.72cm15.xoil 10.3yoil 825.0736. 6.cm514.0)475.01( 9.2.8.6242 yxyzxoyz oybtlltb ，类 截 面 ） ，查 表 得 （、由kN.7.21N/m61.322 xExAN塑性系数 x1=1.05， x2=1.2a、弯矩作用平面内的稳定性此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数 mx=0.85用跨中最大正弯矩M x1=1.49kN.m验算，代入公式得：22 36231N/m5/
10、4.87 kN05.718.m1074.85.9.67.08. fWANExxmx对于这种组合T形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳，补充验算见下式：22 36231N/m5/3.6 kN05.712.m1096.4.85610.7. fWMANExxm显然另一侧不控制构件平面内的失稳。故平面内的稳定性得以保证。b、弯矩作用平面外的稳定性由于 y=50120，所以梁的整体稳定系数可由下式计算： 915.07.01235017. ybf等效弯矩系数 tx=0.85用跨中最大正弯矩M x1=1.49kN.m验算，代入公式得： 22 36231N/m
11、5/.6 m1074.3895.0N1.68.007. fWANxbty根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。因此，可不必验算节点处的平面外稳定，只需验算其强度。c、强度验算上弦杆节点“2”处（见图 7-39）的弯矩较大，且 W2x又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（A n= A）： 223623min N/m15/8.19m09.14N710.675 fWMNxn（2）下弦杆下弦也不改变截面，按最大内力计算。杆 7 的轴心力 Nmax=166.62kN。选用2564，A=8.78cm 2，i x=1.73cm，i y=2.52cm。长细比 40.
12、2cm3.149xoil 5.8yoil强度验算 N/mm2f8.19078.N62123maxnAN（3）腹杆杆 10 内力 N=-13.54kN。选用 364，A=2.756cm 2，i y=0.7cm。长细比 204.1cm7.09. lilyo 294.0203.154c.06385.1)85.01( 9.4.9m436 22424 类 截 面 ） ，查 表 得 （由 btlltbyzoyz o 22223 N/m6.174/581.N/m1.671756.294.0 fAN其中 0.812 为单面连接单角钢的强度折减系数,见附表 1-4。上述计算，也可采用表格形式进行，现将上述计算以
13、及其他腹杆的计算一并列于表 7-8。图 7-39 节点编号表 7-8 屋架杆件截面选用表内力计算长度（cm）长细比 稳定系数M1（kN.m）杆件名称杆 件 编 号N（kN） M2（kN.m）l0x l0y截面规格（mm） xy（ yz）x y b计算应力（N/mm 2）上弦杆1 -175.61.491.117155.5 155.5 2706 72.350（56.6） 0.736 0.825 0.915 187.47 166.62 245.8 885 189.88 136.32 245.8 885下弦杆 9 90.88 393.4 8852564228 35110 -13.54 0.9110=9
14、9 364141（154） 0.341 0.294 167.111 -28.780.8156=124156 2304 138104（105） 0.353 179.112 30.290.8246=197246 2304 219 165.1 66.513 45.44 246 492 2304 273 330 99.8214 75.74 246 492 2304 273 330 166.4腹杆15 0.00 0.9295=266 364 1936、节点设计节点编号见图 7-39。（1）一般杆件连接焊接设焊缝厚度 hf=4mm，焊缝长度可由公式计算列于表 7-9。表 7-9 屋架杆件连接焊缝表肢背焊缝
15、 肢尖焊缝杆件名称杆件编号杆件内力（kN）lw（mm） hf（mm） lw（mm） hf（mm）备注下弦杆 7 166.62 150 4 70 410 -13.54 45 4 45 411 -28.78 45 4 45 412 30.29 45 4 45 413 45.44 50 4 45 4腹杆14 75.74 75 4 45 4焊缝长度已考虑施焊时起弧或落弧的影响；杆件 10 的焊缝，已按规范规定考虑了焊缝强度折减系数 0.85（2）节点“1”支座底板厚度支座底板尺寸，如图 7-40 所示。支座反力R=6P+1.150.746=610.098+1.150.746=65.69kN设 a=b=
16、12cm，a 1= 12cm=16.9cm，b 1=a1/2=8.45cm2底板的承压面积An=24cm24cm-3.1422cm2-24cm5cm=523cm2板下压应力N/mm26.1m053N69.23nRqb1/a1=0.5，查表得 0.06，则=2159.2N.mm221.aM所需底板厚度t mm，取 t=12mm8.721596fM图 7-40 支座节点支座节点板与底板的连接焊缝设 mm， =（240mm-10mm）2+（120mm-4mm-10mm-10mm ）4=844mm，按下式8fhwl计算：N/mm2 N/mm29.13m847.0N6957.03f wflR 160wf
17、支座节点板与加劲肋的连接焊缝厚度取 mm，计算从略。fh上弦杆与节点板的连接焊缝N=175.6kN，设焊缝厚度 mm，焊缝计算长度 =160+360-10=510mm，见图 7-4fhwl40。杆件轴心力 N，假定全由角钢肢尖焊缝传递，并考虑传力的偏心影响，其中偏心矩e=70-20=50mm，按下式计算： 232322 m51047.0N6m51047.02.167 wfwff lhNlhe=68.3N/mm2 N/mm2wf（3）节点“2” 、 “3”如图 7-41 所示，节点荷载 P 假定由角钢肢背的塞焊缝承受，按构造要求节点板较长，故焊缝强度可以满足，计算从略。图 7-41 上弦中间节点
18、节点两侧上弦杆轴心力之差 N=N1-N2，假定由角钢肢尖焊缝承受，并考虑偏心力矩M=Ne 的影响，计算结果见表 7-10。表 7-10 上弦节点肢尖焊缝表节点名称节点号N2（kN）N1（kN）N（kN）hf（mm）e（mm）lw（mm） f224.1.6wfflhNle（N/mm 2）f（N/mm 2）2 162.88 175.6 12.72 4 50 120 1.22 43.2 160上弦节点 3 166.01 169.25 3.24 4 50 530 1.22 1.21 160（4）节点“4”如图 7-42 所示，节点荷载 P，假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求考虑，即可满足，计算
19、从略。图 7-42 上弦屋脊节点上弦杆拼接角钢的连接焊缝，以该节间的最大轴力 N，设 mm，按下式计算：4fh99mm，取 120mm m10/16m47.05917.04 23 wfwhNl上弦杆角钢与节点板的连接焊缝，以上述轴心力的 15%按下式计算，设mm，e =50mm， 按构造要求为 220mm，取 lw=220-10=210mmfhwl=31.4N/mm22232322 m1042.15N6590m14.N65.907.7. wfwf lhelhN/mm21wf（5）节点“5” （见图 7-43）图 7-43 下弦杆拼接节点下弦杆拼接角钢的连接焊缝，以全截面的等强度条件，设 mm，
20、按下式计算：4fh115mm，取 125mm 10N/m1647.025817.04 22 wfnwhAl拼接角钢选用564 切成，长度为 2 +10=260mm。接头的位置视材料长度而定，最wl好设在跨中节点处，当接头不在节点时，应增设垫板。下弦杆角钢与节点板的连接焊缝，以该节间的最大轴力 N 的 15%计算，设mm。4fh17.6mm8 +10=42mm，取 10/m1647.08.9517.0523 wfwNl fh55mm三角形屋架施工图见图 7-44 和图 7-45。图 7-44 屋架施工详图 1合计 587 606共计 259.0118.64.0 4.4 29.6 10.0 4.6
21、 4.2 32.8 13.6 4.0 12.0 4.4 10.8 2.8 7.2 5.4 6.4 2.6 4.8 4.7 1.8 3.0 4.4 2.9 28.0 1.2 587.218 0.9重量（kg）每个 64.7 59.3 2.0 2.2 3.7 2.5 2.3 2.1 8.2 6.8 2.0 6.0 1.1 5.4 0.7 0.9 2.7 3.2 1.3 2.4 4.7 1.8 3.0 0.2 0.1 1.0 0.3 1.5 0.9反 2数量 正 4 2 2 2 8 4 2 2 2 2 2 2 4 2 4 8 2 2 2 2 1 1 1 22 29 28 4 12 1长度 （mm ）
22、1009017240810 920 2090 1420 950 870 4600 2810 300 520 155 240 80 140 380 540 200 330 480 240 320 75 60 120 60 220 160截面 （mm ） 70x6 56x4 36x4 36x4 30x4 30x4 36x4 36x4 30x4 36x490x56x6-185x8-115x8-240x12-80x14-140x6-150x6-125x6-140x6-155x6-210x6-160x6-200x6-50x6-50x6110x70x675x50x6-145x6-115x6零件 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27127同JW18-0.75-228 29材料表构件 编号 JW 18-0.75-2 JW 18-0.75-2A说明：1、钢材为Q235-B，焊条为E43型；2、未注明的焊缝厚度为4mm，满焊；3、未注明的螺栓孔为17；4、构件表面应彻底除锈，涂防锈底漆和醇酸磁漆各二度。图 7-45 屋架施工详图 2
