
钢屋架的计算通常包括可变荷载、风荷载和雪荷载。我们需要确定这些荷载的大小,然后根据相应的公式进行计算。如果可变荷载为20kN/m,风荷载为0.5kN/m,雪荷载为10kN/m,那么钢屋架的总荷载为35kN/m。我们需要根据钢屋架的尺寸(如跨度、高度等)和材料特性(如钢材的强度等级、弹性模量等)来计算其承载力。我们可以通过公式来估算钢屋架的承载力,如:F=PL/A,其中F是承载力,P是荷载,L是长度,A是面积。我们还需要考虑到钢屋架的稳定性,如是否会发生屈曲或失稳现象,以及是否需要采取加强措施。
一、钢屋架计算的几个方面
(一)荷载计算
- 永久荷载
- 屋面板重量:例如预应力钢筋混凝土屋面板(包含嵌缝)通常为1.5kN/m2。
- 屋架自重:可根据公式pk?=0.12+0.011L(kN/m2)计算(L为屋架跨度,以m计),如在某实例中屋架自重计算为(120+11×24)=0.384kN/m2。
- 防水层、找平层、保温层等重量:分别按各自的单位面积重量计算,如防水层0.38kN/m2、找平层(2cm厚)0.40kN/m2、保温层0.97kN/m2等,支撑自重0.08kN/m2,将这些重量相加得到总的永久荷载,如在一个实例中永久荷载总计为∑3.714kN/m2。
- 可变荷载(活荷载)
- 确定活荷载系数:对于没有起重机天窗的常见工业厂房,活荷载系数为0.5kN/m2左右,可以将这个系数乘以屋面的面积,得到活荷载的荷重大小。如果有特殊设备等情况,需根据实际情况确定活荷载的大小。
- 考虑荷载作用位置:活荷载通常作用于屋面的支承点位置,对于均布荷载,荷载计算公式为:活荷载荷重大小 = 均布荷载系数×屋面面积;对于集中荷载,荷载计算公式为:活荷载荷重大小 = 集中荷载×荷载系数。
- 风荷载和雪荷载(根据实际情况考虑)
- 如果屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力时,对重屋盖可不考虑风荷载。但在一般情况下,需要根据当地的气象资料和建筑规范来计算风荷载和雪荷载对钢屋架的影响。
(二)内力计算
- 全跨荷载作用下的内力计算
- 按力学求解器计算杆件内力,然后乘以实际的节点荷载。在全跨荷载作用下,屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均可能达到最大值,所以所有杆件的内力均应计算。
- 半跨荷载作用下的内力计算
- 在半跨荷载作用下,仅需计算近跨中的斜腹杆内力,取其中不利内力(正、负最大值)作为屋架设计的依据。
(三)杆件截面设计计算
- 上弦杆截面计算
- 确定计算内力:整个上弦杆若采用同一截面,按最大内力计算(一般为压力)。例如某实例中N=?688.25kN(压力)。
- 考虑计算长度和稳定系数
- 计算长度屋架平面内取节间轴线长度l0x?,屋架平面外根据支撑和内力变化取l0y?。若2l0x?≥l0y?,截面宜采用两个不等肢角钢,且短肢相并。
- 根据需要的截面积A、回转半径ix?、iy?,查角钢型钢表选择合适的角钢型号。例如选择2∟160×100×10,A=50.6c㎡,ix?=2.85cm,iy?为某值。
- 截面验算
- 验算长细比λ是否满足要求(如[λ]=150),计算λx?=ix?l0x??,λy
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