三角形鋼屋架設(shè)計(jì)例題（三角形鋼屋架穩(wěn)定性驗(yàn)算方法）

貴港鋼結(jié)構(gòu)施工工程 1天前 ( 01-15 07:26 ) 1 搶沙發(fā)

三角形鋼屋架設(shè)計(jì)是一個涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)和穩(wěn)定性分析的重要課題。在設(shè)計(jì)過程中，必須考慮多種因素以確保其安全性與經(jīng)濟(jì)性。本文提供了一個關(guān)于三角形鋼屋架穩(wěn)定性驗(yàn)算方法的詳細(xì)例題，旨在幫助工程師掌握如何通過理論計(jì)算和實(shí)際測試相結(jié)合的方法來評估和優(yōu)化屋架的穩(wěn)定性。通過對不同加載條件下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，可以驗(yàn)證所選設(shè)計(jì)方案的有效性，并指導(dǎo)后續(xù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)。

三角形鋼屋架設(shè)計(jì)例題（三角形鋼屋架穩(wěn)定性驗(yàn)算方法）結(jié)構(gòu)砌體設(shè)計(jì) 第1張

一、設(shè)計(jì)資料相關(guān)例題

北京地區(qū)單跨廠房屋蓋例題
- 跨度為24m，長度114m，柱距6m。屋架采用24m芬克式三角形鋼屋架，簡支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mm×400mm，混凝土強(qiáng)度等級為C20級，柱網(wǎng)采用封閉軸線。鋼材為Q235鋼，焊條采用E43型手工焊。屋面采用波形石棉水泥瓦（自重0.20kN/m2），木絲板保溫層（自重0.24kN/m2），檁條采用槽鋼，屋面均布活荷載為0.30kN/m2，基本雪荷載為0.30kN/m2。廠房內(nèi)設(shè)有一臺起重量為Q = 30t的中級工作制橋式吊車。根據(jù)廠房長度、跨度和有橋式吊車的情況，在廠房兩端第二柱間和廠房中部設(shè)置三道上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐及垂直支撐，并在上弦及下弦各設(shè)三道系桿。上弦因有檁條亦可不設(shè)系桿。然后進(jìn)行荷載計(jì)算（考慮雪荷載按不均勻分布最不利情況等）、內(nèi)力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和剛度驗(yàn)算等內(nèi)容，還進(jìn)行了屋架桿件內(nèi)力計(jì)算，考慮芬克式三角形屋架在半跨雪荷載作用下，腹桿內(nèi)力不變號，按全跨雪荷載和全跨永久荷載組合計(jì)算屋架桿件內(nèi)力等操作。
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某地域某車間例題
- 車間長18×Sm，跨度Lm，采納有檁屋蓋系統(tǒng)，三角形屋架，不保溫，屋面坡度i。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇計(jì)算跨度、節(jié)間區(qū)分和腹桿形式、采納鋼材以及焊條；部署屋蓋支撐，說明各支撐部署的必需性和作用，并按比例繪制出支撐部署圖；可用圖解法或許查手冊等方法求得半跨單位荷載作用下的桿力系數(shù)，進(jìn)行施工圖繪制（包含繪制平面部署圖、支撐部署圖和一榀鋼屋架設(shè)計(jì)詳圖，詳圖中一定起碼包含屋脊節(jié)點(diǎn)詳圖、跨中下弦節(jié)點(diǎn)詳圖和支座節(jié)點(diǎn)詳圖）。
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二、設(shè)計(jì)步驟相關(guān)例題中的體現(xiàn)

荷載計(jì)算
- 在24m跨度廠房屋蓋例題中，雪荷載按不均勻分布最不利情況考慮，如計(jì)算雪荷載與屋面材料自重、檁條和拉條重等，組合得到不同方向的荷載設(shè)計(jì)值，如 $g_q = 1.2\times0.41+1.4\times0.24 = 0.828kN/m$ 等。對于檁條作用在屋架上弦的集中力計(jì)算為 $F = 2g_ql/2$ ，屋架和支撐自重按輕屋蓋估算，節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為 $F_3=F + g_a$ 等操作。
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內(nèi)力計(jì)算
- 例如在24m跨度廠房屋蓋例題中，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊，十二節(jié)間芬克式屋架， $n = l/h = 5$ ，先查得桿件內(nèi)力系數(shù)，再乘以節(jié)點(diǎn)荷載 $F = 17.748kN$ ，得出桿件內(nèi)力最不利內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值。
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強(qiáng)度計(jì)算
- 以10號槽鋼為例進(jìn)行驗(yàn)算，如試選8號槽鋼，給出槽鋼的自重、截面面積、高度等參數(shù)，分別對驗(yàn)算點(diǎn)A（壓）和驗(yàn)算點(diǎn)B（拉）根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算公式 $\frac{M_x}{W_{nx}}+\frac{M_y}{W_{ny}}\leq f$ 進(jìn)行驗(yàn)算，如驗(yàn)算點(diǎn)A： $\frac{3461000}{1.05\times25.3\times10^{3}}+\frac{34700}{1.05\times11.6\times10^{3}} = 158.77N/mm^{2}\leq f = 215N/mm^{2}$ 。
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整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和剛度驗(yàn)算
- 在24m跨度廠房屋蓋例題中，因在檁條跨中設(shè)有一道鋼拉條，整體穩(wěn)定性可不進(jìn)行該項(xiàng)驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算時，按短期荷載效應(yīng)組合進(jìn)行，如驗(yàn)算與屋面垂直平面的相對撓度，先計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)值 $g_q = 0.41+0.24 = 0.65kN/m$ ， $g_qk_y = g_q\cos\theta$ 等，再判斷槽鋼強(qiáng)度和剛度是否滿足要求。
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