三角形钢屋架设计例题（三角形钢屋架稳定性验算方法）

三角形钢屋架设计是一个涉及结构力学和稳定性分析的重要课题。在设计过程中，必须考虑多种因素以确保其安全性与经济性。本文提供了一个关于三角形钢屋架稳定性验算方法的详细例题，旨在帮助工程师掌握如何通过理论计算和实际测试相结合的方法来评估和优化屋架的稳定性。通过对不同加载条件下的计算结果进行比较，可以验证所选设计方案的有效性，并指导后续的设计改进。

一、设计资料相关例题

北京地区单跨厂房屋盖例题
- 跨度为24m，长度114m，柱距6m。屋架采用24m芬克式三角形钢屋架，简支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C20级，柱网采用封闭轴线。钢材为Q235钢，焊条采用E43型手工焊。屋面采用波形石棉水泥瓦（自重0.20kN/m2），木丝板保温层（自重0.24kN/m2），檩条采用槽钢，屋面均布活荷载为0.30kN/m2，基本雪荷载为0.30kN/m2。厂房内设有一台起重量为Q = 30t的中级工作制桥式吊车。根据厂房长度、跨度和有桥式吊车的情况，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及垂直支撑，并在上弦及下弦各设三道系杆。上弦因有檩条亦可不设系杆。然后进行荷载计算（考虑雪荷载按不均匀分布最不利情况等）、内力计算、强度计算、整体稳定性验算和刚度验算等内容，还进行了屋架杆件内力计算，考虑芬克式三角形屋架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算屋架杆件内力等操作。
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某地域某车间例题
- 车间长18×Sm，跨度Lm，采纳有檩屋盖系统，三角形屋架，不保温，屋面坡度i。设计内容包括选择计算跨度、节间区分和腹杆形式、采纳钢材以及焊条；部署屋盖支撑，说明各支撑部署的必需性和作用，并按比例绘制出支撑部署图；可用图解法或许查手册等方法求得半跨单位荷载作用下的杆力系数，进行施工图绘制（包含绘制平面部署图、支撑部署图和一榀钢屋架设计详图，详图中一定起码包含屋脊节点详图、跨中下弦节点详图和支座节点详图）。
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二、设计步骤相关例题中的体现

荷载计算
- 在24m跨度厂房屋盖例题中，雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑，如计算雪荷载与屋面材料自重、檩条和拉条重等，组合得到不同方向的荷载设计值，如 $g_q = 1.2\times0.41+1.4\times0.24 = 0.828kN/m$ 等。对于檩条作用在屋架上弦的集中力计算为 $F = 2g_ql/2$ ，屋架和支撑自重按轻屋盖估算，节点荷载设计值为 $F_3=F + g_a$ 等操作。
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内力计算
- 例如在24m跨度厂房屋盖例题中，根据建筑结构静力计算手册，十二节间芬克式屋架， $n = l/h = 5$ ，先查得杆件内力系数，再乘以节点荷载 $F = 17.748kN$ ，得出杆件内力最不利内力组合设计值。
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强度计算
- 以10号槽钢为例进行验算，如试选8号槽钢，给出槽钢的自重、截面面积、高度等参数，分别对验算点A（压）和验算点B（拉）根据强度计算公式 $\frac{M_x}{W_{nx}}+\frac{M_y}{W_{ny}}\leq f$ 进行验算，如验算点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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整体稳定性验算和刚度验算
- 在24m跨度厂房屋盖例题中，因在檩条跨中设有一道钢拉条，整体稳定性可不进行该项验算。刚度验算时，按短期荷载效应组合进行，如验算与屋面垂直平面的相对挠度，先计算荷载标准值 $g_q = 0.41+0.24 = 0.65kN/m$ ， $g_qk_y = g_q\cos\theta$ 等，再判断槽钢强度和刚度是否满足要求。
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