如何计算椽子：我们计算正确

我国气候变化无常，因此在建房屋的椽系统必须具有足够高的可靠性和耐久性。本文介绍了如何计算椽子和桁架系统及其上的各种载荷，并提供了此类计算的示例。

无论未来屋顶的选择形状如何，其椽系统都必须足够坚固，为此首先必须正确计算桁架系统。

设计师和建筑师的首要任务不是设计建筑物的外观，而是对计划中的房屋强度进行定性计算，包括其椽系统。

椽系统的计算包括许多不同的参数，其中包括：

• 重量 屋顶材料用于覆盖屋顶，例如 - 软屋顶、ondulin、天然瓷砖等；
• 室内装饰材料的重量；
• 椽系统本身结构的重量；
• 梁和椽的计算；
• 外部天气对屋顶等的影响。

在计算桁架系统的过程中，必须计算以下位置：

1. 椽子截面的计算；
2. 椽间距，即它们之间的距离；
3. 椽系统的跨度；
4. 设计桁架并选择在施工期间使用哪种椽子连接方案 - 分层或悬挂;
5. 基础和支架的承载能力分析；
6. 计算附加元素，例如连接椽子结构的泡芙，防止其“四处行驶”和允许“卸载”椽子的支撑。

使用典型项目时，无需考虑如何计算桁架系统，因为所有计算都已经完成。在根据单个项目进行施工的情况下，应提前进行所有必要的计算。

学习 自己动手盖屋顶 和计算应该是具有足够资格并具有必要知识和技能的专家。

椽结构元件的要求

为了制造椽子的结构元件，使用针叶木，其水分含量不应超过 20%。

现代屋顶木材材料 经特殊防护制剂预处理。根据下面讨论的计算选择椽子厚度等参数。

根据影响的持续时间，影响椽子设计的荷载以及可能需要加强桁架系统的荷载分为两类：临时和永久：

1. 永久荷载包括由椽结构的自重、屋顶材料的重量、板条、隔热材料和用于装饰天花板的材料产生的荷载。它们直接受到椽子大小的影响；
2. 活荷载也可分为短期、长期和特殊。短期负荷包括屋顶工人的重量和他们使用的工具和设备的重量。此外，短期荷载还包括屋顶的风荷载和雪荷载。特殊载荷包括相当罕见的动作，例如地震。

要使用这些荷载组的极限状态计算桁架系统，有必要考虑它们的最不利组合。

雪荷载计算

积雪负荷的最完整计算值使用以下公式计算：

S=Sg*µ

• 式中 Sg 为表中每 1 m 积雪质量的计算值² 水平地球表面；
• µ 是一个系数，用于确定从地面积雪重量到屋顶雪荷载的转换。

根据屋顶斜坡的倾斜角度选择系数 µ 的值：

如果屋顶坡度的坡度角不超过 25°，则 µ=1。

μ=0.7，当斜坡的倾斜角度在25-60°范围内时。

重要提示：如果屋顶坡度超过 60 度，则在计算椽系统时不考虑积雪荷载值。

风荷载计算

计算地平面以上一定高度的平均风荷载设计值，采用下式：

W=工作*k

式中Wo为标准规定的风荷载值，按风区取自表中；

k - 考虑到风压随高度的变化，从表中选择的系数，取决于施工区域：

1. “A”栏表示水库开阔海岸、湖泊和海洋、苔原、草原、森林草原和沙漠等区域的系数值；
2. “B”列包括城市地区、森林地区和其他被大于 10 米高的障碍物均匀覆盖的地区的值。

重要提示：计算屋顶风荷载时的地形类型可能因计算中使用的风向而异。

椽子部分和椽子系统其他元素的计算

椽的横截面取决于以下参数：

• 椽腿的长度；
• 安装框架房屋椽子的台阶；
• 给定区域中各种负载的估计值。

表中给出的数据不是椽系统的完整计算，它们仅建议在对简单屋顶结构进行椽工作时的计算中使用。

表中给出的值对应于莫斯科地区椽系统的最大可能负载。

我们为椽子系统给出了椽子其他结构元素的尺寸：

• Mauerlat：截面为 150x150、150x100 或 100x100 毫米的钢筋；
• 对角线谷和腿：截面为 200x100 毫米的钢筋；
• 运行：截面为 200x100、150x100 或 100x100 毫米的钢筋；
• 泡芙：截面为 150x50 毫米的棒材；
• 作为机架支撑的横杆：截面为 200x100 或 150x100 毫米的杆；
• 架子：横截面为 150x150 或 100x100 毫米的钢筋；
• 檐口板、支柱和小马：截面为 150x50 毫米的钢筋；
• 包边和面板：截面 (22-25) x (100-150) 毫米。

椽系统的计算示例

我们举一个具体的椽子系统的计算例子。我们将以下内容作为初始数据：

• 屋顶的设计荷载为 317 kg/m²;
• 标准负载为 242 kg/m²;
• 斜坡坡度为30º；
• 水平投影跨度为 4.5 米，而 L₁ = 3 米，大号₂ = 1.5 米；
• 椽子的安装步长为 0.8 m。

横杆用螺栓固定在椽子的腿上，以避免用钉子“磨”它的末端。对此，二级弱化木材料的抗弯强度值为0.8。

R_伊兹格\u003d 0.8x130 \u003d 104 公斤/平方厘米。

椽系统的直接计算：

• 计算作用在椽子一米线性长度上的荷载：

q_R=Q_R x b \u003d 317 x 0.8 \u003d 254 公斤/米

q_n=Q_n x b \u003d 242 x 0.8 \u003d 194 公斤/米

• 如果屋顶坡度的坡度不超过 30 度，则椽子按弯曲单元计算。

据此计算最大弯矩：

M = -q_Rx(大号₁³ + 大号₂³) / 8x(长₁+L₂) = -254 x (3³+1,5³) / 8 x (3 + 1.5) \u003d -215 公斤 x 米 \u003d -21500 公斤 x 厘米

注：负号表示弯曲方向与施加载荷相反。

• 接下来，计算出椽腿所需的抗弯矩：

W=M/R_伊兹格 = 21500/104 = 207 厘米³

• 对于椽子的制造，通常使用板，其厚度为 50 毫米。取椽的宽度等于标准值，即b=5 厘米。

使用所需的阻力矩计算椽子的高度：

h \u003d √ (6xW / b) \u003d √ (6x207 / 5) \u003d √249 \u003d 16 厘米

• 获得了椽子的以下尺寸：截面 b \u003d 5 厘米，高度 h \u003d 16 厘米。根据 GOST 参考木材的尺寸，我们选择最接近这些参数的尺寸：175x50 毫米。
• 检查椽横截面的结果值以了解跨度的挠度：L₁\u003d 300 厘米。第一步是计算给定截面的椽腿在惯性时刻：

J=bh³/12 = 5×17,5³/12 = 2233 厘米³

接下来按照标准计算挠度：

F_也不 =L/200=300/200=1.5cm

最后，应计算该跨度内标准荷载影响下的挠度：

f = 5 x q_n ×L⁴ / 384 x E x J = 5 x 1.94 x 300⁴ / 384 x 100000 x 2233 = 1 厘米

1 cm 的计算偏转值小于 1.5 cm 的标准偏转值，因此先前选择的板段 (175x50 mm) 适用于该椽系统的构造。

• 我们计算在椽腿和支柱会合处垂直作用的力：

N = q_R x L/2 + M x L/(L₁×L₂) = 254x4.5 / 2 - 215x4.5 / (3x1.5) = 357 公斤

然后将此工作分解为：

• 椽轴 S \u003d N x (cos b) / (sing g) \u003d 357 x cos 49 ° / sin 79 ° \u003d 239 kg；
• 支柱轴 P \u003d N x (cos m) / (sin g) \u003d 357 x cos 30 ° / sin 79 ° \u003d 315 kg。

其中 b=49°，g=79°，m=30°。这些角度通常是预先设置的，或者使用未来屋顶的方案计算出来的。

关于小载荷，有必要建设性地接近支柱横截面的计算并检查其横截面。

如果用一块木板做支撑，木板厚5厘米，高10厘米（总面积50厘米²)，则其所能承受的压缩载荷按下式计算：

H \u003d F x Rszh \u003d 50 cm² x 130 kg / cm² \u003d 6500 kg

获得的值几乎是所需值 315 公斤的 20 倍。尽管如此，支柱的横截面不会减少。

此外，为了防止其外翻，将在其两侧缝合横截面为 5x5 厘米的横杆。这种十字形截面将增加支柱的刚度。

• 接下来，我们计算粉扑感知的推力：

H \u003d S x cos m \u003d 239 x 0.866 \u003d 207 公斤

crossbar-scrum 的厚度任意设置，b = 2.5 cm。根据木材的抗拉强度计算，等于 70 kg / cm²,计算截面高度(h)所需值：

h \u003d H / b x R_比赛 \u003d 207 / 2.5x70 \u003d 2 厘米

摔跤的横截面尺寸很小，只有 2x2.5 厘米。我们假设它由 100x25 毫米的木板制成，并用直径为 1.4 厘米的螺钉固定。为了计算，有必要使用计算螺钉剪切力时使用的公式。

然后根据板的厚度取capercaillie（直径超过8mm的螺钉）的工作长度值。

一个螺杆的承载力计算如下：

吨_通道 = 80 x 深_通道 x a \u003d 80x1.4x2.5 \u003d 280 公斤

固定 scrum 需要安装一颗螺钉 (207/280)。

为防止木料在螺丝紧固处被压坏，螺丝数量的计算公式为：

吨_通道 = 25 x 天_通道 x a \u003d 25x1.4x2.5 \u003d 87.5 公斤

根据获得的值，熨平板的固定需要三个螺钉 (207/87.5)。

重要提示：选择 2.5 厘米的紧固板厚度来演示螺钉的计算。在实践中，为了使用相同的零件，拧紧的厚度或截面通常与椽子的参数相对应。

• 最后，应重新计算所有结构的载荷，将估计的自重更改为计算的自重。为此，使用椽系统元件的几何特征，计算安装椽系统所需的木材总体积。

这个体积乘以木头的重量，重量为1米³ 这大约是 500-550 公斤。根据屋顶的面积和椽子的间距，计算重量，以千克/米为单位².

椽系统首先提供了正在建造的屋顶的可靠性和强度，因此它的计算以及各种相关计算（例如，椽和梁的计算）应该胜任和仔细地进行，而不是使丝毫的错误。

建议将此类计算的执行委托给具有必要经验和适当资格的专业人员。

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