鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計書

1、一 設(shè)計資料某車間屋蓋（無吊車、無天窗、無振動設(shè)備）跨度為27m，柱距為6m，廠房總長度為240m。屋面采用1.56的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（屋面板不考慮作為支撐用）。屋面可變荷載標準值：1.0 kn/，屋架自重：（0.12-0.011l）=0.417kn/（其中l(wèi)為屋架跨度），屋面板自重：1.4 kn/，不含屋架、屋面板自重的永久荷載標準值：2.5 kn/。屋架采用梯形鋼屋架，且屋架支承于鋼筋混凝土柱頂。屋架計算跨度： l=27-20.15=26.7m屋架中間高度：h=3.340m在26.7m的兩端高度為：h=1.990m屋架跨中起拱54mm(l/500)二 結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何

2、尺寸及屋架支撐布置如圖、圖2、圖3、圖4、圖5所示三.荷載計算荷載按永久荷載效應(yīng)起控制作用：f=1.35s+1.40.7s 可變荷載效應(yīng)起控制作用：f=1.2s+1.4s分別計算各種荷載引起的節(jié)點荷載。控制形式： 永久荷載效應(yīng)控制 可變荷載效應(yīng)控制永久荷載：屋面板 1.4 1.35=1.89kn/ 1.41.2=1.68 kn/屋架自重 0.4171.35=0.5630 kn/ 0.4171.2=0.5004 kn/永久荷載（不含自重） 2.51.35 =3.375 kn/ 2.51.2=3 kn/ 總計 5.828kn/ 5.1804 kn/可變荷載： 11.40.7=0.98n/ 11.4

3、=1.4 kn/經(jīng)驗算可知、情況為永久荷載效應(yīng)控制，情況為可變荷載效應(yīng)控制。所以按以下方式計算節(jié)點荷載：全跨永久荷載+全跨可變荷載 全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：f=（5.828+0.98）1.56=61.272kn 全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載： =5.8281.56=52.452kn半跨節(jié)點可變荷載：=0.981.56=8.82kn全跨屋架自重+半跨屋面板荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點屋架自重：=0.50041.56=4.504kn半跨節(jié)點屋面板自重及可變荷載：=（1.68+1.4）1.56=27.72kn其中、為使用階段荷載情況，為施工階段荷載情況。4.內(nèi)力計算屋架在上述3種荷載

4、組合作用下的計算簡圖如圖所示由電算先解得f=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（f=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果見下表：屋架桿件內(nèi)力組合表5.桿件設(shè)計鋼材選用q235-b級，焊條采用e43型，手工焊。由內(nèi)力組合表可各最大內(nèi)力n=-626.26kn查規(guī)范可知，節(jié)點板厚度選12mm，支座處節(jié)點板厚度選14mm。各桿件設(shè)計：上弦桿整個上弦采用等截面，按ij桿件之最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計n=-1177.53kn=-1177530n上弦桿計算長度在屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長度=150.8cm在屋架平面外：根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取=3150.8=452.4cm因為=3

5、lox ，故宜選用兩個不等肢角鋼短肢相并的t型截面形式。設(shè)=60，查附表2.2得=0.807需要截面積： a=6786.7 需要的回轉(zhuǎn)半徑： =2.51 =7.54根據(jù)需要的a、查角鋼規(guī)格表（附表d-18），選用2l20012512，a=75.82，=3.57，=9.62，按所選角鋼進行驗算： =42.24150=47.03150滿足長細比的要求。由于，只需求。查附表e-9-2得：=0.807則=178.51n/215n/又= 故取=47.03a=52.16 =144.69350=152.57350由= 故取=152.57350所選截面合適。端斜桿ab桿件軸力n=-626.26kn=-6262

6、60n計算長度=253，因為=，故采用兩個不等肢角鋼長肢相并截面形式，為盡量使：選用2l1409012，則a=52.80，=4.44，=3.77=56.98150=67.11150因，只需求：=0.768=215n/由故所需截面合適。腹桿dg-gj此桿在g節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。最大拉力=135.68kn另一段 89.89kn最大壓力49.16kn另一段 =45.68kn此處為再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距=224.5cm在桁架平面外的計算長度=4490（0.75+0.25）=4410.5mm=441.05mm因2，故宜選用兩個等肢角鋼組成的截面形式。選用2l7

7、55，由附錄中附表d-17得a=14.82，=2.32，=3.50=96.77150=126.0150因，查表得=0.406=215n/拉應(yīng)力=215n/由 可推出（1+）=129.89150所選截面合適。腹桿cf、fg同樣此桿在f節(jié)點處不斷開，采用通長桿件 又=208.3cm =416.6（0.75+0.25=3921.3mm=392.13cm因2，故宜選用兩個等肢角鋼組成的截面形式。選用2l755，a=14.82，=2.32，=3.50=89.78150=112.04150因，查表得=0.481=215n/由 可推出（1+）=116.42150所選截面合適。（5）豎桿hdn=-91.66k

8、n=-91660n=0.8=0.8304.0=243.2cm=304.0cm內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為 =1.62=2.03查型鋼表選取截面時，其和應(yīng)較上述計算的和略大些故選用2l705，截面幾何特性a=13.75，=2.16，=3.31=112.59150=91.84150因，只要求。查表得=0.477=215n/由 可推出（1+）=96.37150 所選截面合適。各桿件的設(shè)計截面選擇如下表所示：6.節(jié)點設(shè)計各桿件的內(nèi)力和截面由“桿件內(nèi)力組合表”和“桿件截面選擇表”查得。用e43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值=160n/。下面進行各節(jié)點設(shè)計：(1)上弦節(jié)點“b” 腹桿與節(jié)點

9、板的焊縫： 設(shè)“ab”桿的肢背和肢尖焊縫=11mm和10mm，則所需的焊縫長度為：肢背：165.2mm 取18cm。肢尖：97.9mm 取12cm。設(shè)“bb”桿的肢背和肢尖焊縫都為=6mm，則所需的焊縫長度為：肢背：249.0mm 取27cm。肢尖：106.7mm 取12cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為530mm380mm。 弦桿與節(jié)點板的焊縫考慮上弦桿內(nèi)力與集中荷載的共同作用，為連接方便上弦角鋼肢背采用槽焊，且=節(jié)點板厚度=12=6mm；上弦肢尖采用角焊縫，=10mm，上弦與節(jié)點板間的焊縫長度為530mm。驗

10、算：上弦肢背塞焊縫計算：11.5 n/0.8=128 n/注：節(jié)點荷載由槽焊縫承受，由上步驗算可知槽焊縫肯定是安全的，以下各上弦節(jié)點不再作槽焊縫的驗算，均視為滿足強度。上弦肢尖角焊縫計算：86.33 n/96.49 n/ 焊縫強度滿足要求。(2)上弦節(jié)點“c 腹桿與節(jié)點板的焊縫： 設(shè)“cb“桿的肢背和肢尖焊縫都為=5m，則所需的焊縫長度為：肢背：38.3mm 取4cm。肢尖：16.4mm 取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸如圖。驗算：上弦肢尖角焊縫計算：0 焊縫強度滿足要求。注：由于上弦節(jié)點“f”“i”桿件內(nèi)力

11、和截面選擇及角鋼類型的選擇均與“c”節(jié)點相同，所以上弦節(jié)點“f”“i”同節(jié)點“c”圖相同。(3)上弦節(jié)點“d” 腹桿與節(jié)點板的焊縫： 設(shè)“db”桿的肢背和肢尖焊縫都為=6mm，則所需的焊縫長度為：肢背：205.7mm 取23cm。肢尖：88.2mm 取10cm。設(shè)“dc”桿的肢背和肢尖焊縫為=6mm和5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：146.2mm 取17cm。肢尖：75.2mm 取9cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為480mm350mm。 弦桿與節(jié)點板的焊縫上弦肢尖采用角焊縫，=10mm，上弦與節(jié)點板間的焊縫長

12、度為480mm。驗算：上弦肢尖角焊縫計算55.40n/68.65 n/ 焊縫強度滿足要求。(4)上弦節(jié)點“e” 腹桿與節(jié)點板的焊縫： 設(shè)“ec”桿的肢背和肢尖焊縫都為=5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：57.3mm 取6cm。肢尖：24.6mm 取4cm。設(shè)“ef”桿的肢背和肢尖焊縫都為= 5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：28.1mm 取4cm。肢尖：12.1mm 取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為280mm240mm。 弦桿與節(jié)點板的焊縫上弦肢尖采用角焊縫，=10mm，上弦與節(jié)點板間的焊縫長度為280mm

13、。驗算：上弦肢尖角焊縫計算：9.90n/21.70n/ 焊縫強度滿足要求。(5)上弦節(jié)點“g” 腹桿與節(jié)點板的焊縫： 設(shè)“gf”桿的肢背和肢尖焊縫都為=5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：101.6mm 取13cm。肢尖：43.6mm 取6cm。設(shè)“gd”桿的肢背和肢尖焊縫都為= 5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：31.7mm 取4cm。肢尖：13.6mm 取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為420mm270mm。 弦桿與節(jié)點板的焊縫上弦肢尖采用角焊縫，=10mm，上弦與節(jié)點板間的焊縫長度為420mm。驗算：上弦

14、肢尖角焊縫計算：24.54n/34.97n/ 焊縫強度滿足要求。(6)上弦節(jié)點“h” 腹桿與節(jié)點板的焊縫： 設(shè)“hd”桿的肢背和肢尖焊縫都為=5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：57.3mm 取6cm。肢尖：24.6mm 取4cm。設(shè)“hg”桿的肢背和肢尖焊縫都為= 5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：25.8mm 取4cm。肢尖：11.0mm 取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為270mm230mm。 弦桿與節(jié)點板的焊縫上弦肢尖采用角焊縫，=10mm，上弦與節(jié)點板間的焊縫長度為270mm。驗算：上弦肢尖角焊縫計算

15、：8.77n/19.99n/ 焊縫強度滿足要求。（7）下弦節(jié)點“b”“bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“b”相同，即肢背取27cm。肢尖取12cm?！癰d”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“d”相同，即肢背取23cm。肢尖取10cm。 “cb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“c”相同，即肢背均取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸500mm450mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為500mm，取=10mm。所受的內(nèi)力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差n=820.74-347.78=472.96kn。要受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為：52.7

16、9n/=160n/焊縫強度滿足要求。（8）下弦節(jié)點“c”“dc”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“d”相同，即肢背取17cm。肢尖取9cm。“ec”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“e”相同，即肢背取6m，肢尖取4cm。設(shè)“cf”桿的肢背和肢尖焊縫為= 5mm和4mm，則所需的焊縫長度為：肢背：132.8mm 取16cm。肢尖：71.2mm 取9m。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸510mm370mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為510mm，取=10mm。所受的內(nèi)力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差n=1121.4-820.74=300.66

17、kn。要受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為：32.87n/=160n/焊縫強度滿足要求。（9）下弦節(jié)點“d”“gd”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“g”相同，即肢背均取4cm?！癶d”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“h”相同，即肢背取6cm，肢尖取4cm。設(shè)“dg”桿的肢背和肢尖焊縫均為= 5mm，則所需的焊縫長度為：肢背：56.2mm 取8cm。肢尖：24.1mm 取4cm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸370mm300mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為370mm，取=10mm。所受的內(nèi)力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差n=1121.4-

18、1092.36=29.040kn。要受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為：4.44n/2262.84=525.68mm。上弦與節(jié)點板之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載。一般強度滿足要求，不作驗算。 上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計算。設(shè)肢尖焊縫：=10mm，節(jié)點長度為60cm,則節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為-10-20=270cm，焊縫應(yīng)力為： 46.73n/98.65n/因屋架的蹁較大，需將屋架分成兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板的連接用工地焊縫。（13）下弦拼接節(jié)點“e”下弦拼接節(jié)點用與下弦桿規(guī)格尺寸相同的角鋼來拼接，拼接方式與上弦的拼接節(jié)點相同，即切除豎肢、產(chǎn)棱角，截面的削弱由節(jié)點板補償。按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸600mm240mm。（14）支座節(jié)點“a”為了便于施焊，