鋼屋架廠房27m鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料某車間跨度為24（27、30）m，廠房總長(zhǎng)度90m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)300/50kn中級(jí)工作制吊車（參見平面圖、剖面圖），工作溫度高于-20，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為6度，屋架下弦標(biāo)高為12.5m；采用1.5×6 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，級(jí)防水，卷材屋面，屋架采用梯形鋼桁架，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為400×400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c25，屋架采用的鋼材為q235b鋼，焊條為e43型。永久荷載：改性瀝青防水層0.35kn/m220厚1:2.5水泥砂漿找平層 0.4kn/m2100厚泡沫混凝土保溫層0.6

2、kn/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）1.4kn/m2屋架和支撐自重為 （0.120+0.011l）kn/m2可變荷載基本風(fēng)壓：0.35kn/m2基本雪壓：（不與活荷載同時(shí)考慮） 0.45kn/m2積灰荷載0.75kn/m2不上人屋面活荷載0.7kn/m2二、屋架型式、尺寸、材料選擇和支撐布置 由于采用大型屋面板和油氈防水屋面，故選用平坡梯形鋼屋架，未考慮起拱時(shí)的上弦坡度i=1/10。屋架坡度l=27m，每端支座中線縮進(jìn)0.15m.計(jì)算跨度l0=l2×0.15m=26.7m；端部高度取h0=1.95m，中部高度h=3.29m起拱按f=l0/500，取60mm. 配合大型屋面板尺

3、寸（1.5×6m），采用屋架間距b=6m，上弦節(jié)間尺寸1.5m。選用屋架的桿件布置和幾何尺寸如圖-1。 圖-1 屋架尺寸三、荷載和桿件內(nèi)力計(jì)算（1）屋架荷載 屋面活動(dòng)荷載按雪荷載（0.40kn/m2×1.4）和活荷載（0.50kn/m2×1.4）的較大值，取0.50kn/m2×1.4。屋架和支撐重按（0.12+0.011l）×1.2=0.384kn/m2×1.2；因屋架下弦無其他荷載，為方便認(rèn)為屋架和支撐重全部作用于上弦節(jié)點(diǎn)。屋面做法和屋面板荷載按屋面傾斜面積計(jì)算，但因屋面坡度嬌小（起拱后tg=1/9.6，sec=1.0054），故近

4、似取全部荷載均按水平投影面積計(jì)算。屋架全部荷載的設(shè)計(jì)值為：改性瀝青防水層 1.005×0.35=0.352kn/m220厚1:2.5水泥砂漿找平層 1.005×0.4=0.402kn/m2100厚泡沫混凝土保溫層 1.005×0.6=0.603kn/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫） 1.005×1.4=1.407kn/m2屋架和支撐自重: （0.120+0.011l）=0.417kn/m2 =3.181kn/m2可變荷載基本風(fēng)壓： 0.35kn/m2基本雪壓：（不與活荷載同時(shí)考慮） 0.45kn/m2積灰荷載 0.75kn/m2不上人屋面活荷載 0

5、.7kn/m2 圖二 屋架支撐布置 由于k=kr+kl，所以可僅建立半跨的計(jì)算模型，先計(jì)算半跨內(nèi)力系數(shù)，然后利用半跨與全跨的關(guān)系求出全跨內(nèi)力系數(shù)，屋架上弦左半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載、右半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載、全跨單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的屋架左半跨趕件的內(nèi)力系數(shù)kl、kr、k= kl + kr按圖，并已歸入表中。（3）桿件內(nèi)力組合 組合1全部恒、活荷載：全部恒、活荷載：f=3.181×1.35×1.5×6+1.4×（0.35+0.75+0.7）=61.33kn， 組合2全跨恒荷載、半跨活荷載恒荷載：f=3.181×1.35×1.5×6=38.6

6、5 kn（永久荷載控制） f=3.181×1.2×1.5×6=34.35 kn（可變荷載控制）活荷載：f=1.4×（0.7+0.75+0.35）×1.5×6=22.68 kn 組合3全跨屋架和支撐重、半跨屋面板重和活荷載：屋架和支撐重：f=1.2×0.417×1.5×6=4.5kn屋面板重和活荷載：f=1.2×1.407+1.4（0.7+0.35）×1.5×6=28.43kn內(nèi)力計(jì)算詳見表-1四、桿件截面選擇1、上弦桿（1）確定內(nèi)力及已知條件整個(gè)上弦采用等截面，按29桿件的最

7、大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即，q235鋼f=215n/mm²；壓桿=150；（2）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)（取節(jié)間軸線長(zhǎng)度）：屋架平面外（取支撐節(jié)點(diǎn)間距離）：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類由于腹桿最大內(nèi)力，查表，中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm，制作節(jié)點(diǎn)板厚度選用14mm設(shè)，查q235鋼穩(wěn)定系數(shù)表，可得則需要的截面面積：需要的回轉(zhuǎn)半徑：，根據(jù)需要（a、）查角鋼規(guī)格表，選用200×125×12，肢背間距，,，（4）截面驗(yàn)算，因?yàn)?，所以，均滿足：長(zhǎng)細(xì)比，僅求查表，則：故所選截面合適2、下弦桿（1）確定內(nèi)力及已知條件整個(gè)下弦采用等截面，按最

8、大設(shè)計(jì)內(nèi)力桿件的內(nèi)力值設(shè)計(jì)，即，q235鋼；（2）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)（取節(jié)間軸線長(zhǎng)度）：屋架平面外（取支撐節(jié)點(diǎn)間距離）：（3）截面選擇所需截面面積：根據(jù)需要（a、）查角鋼規(guī)格表，選用 180×112×12，肢背間距，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，求：故不考慮截面削弱,所選截面合適3、端斜桿3（1）桿件軸力：（2）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：（3）截面選擇，選用兩個(gè)不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并（如圖所示）,使。選用140×90×10，肢背間距，,，（4）截面驗(yàn)算，因?yàn)椋?，僅求查表，則：故所選截面合適4、腹桿26、28（1）桿件軸力：桿件26 ： 最大拉力：最大壓力：

9、桿件28： 最大拉力：最大壓力：（2）計(jì)算長(zhǎng)度屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類選用270×5，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，僅求查表，則： 拉應(yīng)力：故所選截面合適5、豎桿23（1）桿件內(nèi)力：，q235鋼f=215n/mm²；壓桿=150；（2）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類因桿件內(nèi)力較小，取，根據(jù)需要（a、）查角鋼規(guī)格表，選用263×5，,，（4）截面驗(yàn)算，僅求查表，則：故所選截面合適其余各桿件的截面選擇過程不再一 一列

10、出詳見表1-2五、焊縫計(jì)算節(jié)點(diǎn)處桿件焊縫計(jì)算見后附腹桿焊縫計(jì)算表。焊縫最小構(gòu)造尺寸用580mm。下弦桿焊縫計(jì)算表為下弦桿焊縫計(jì)算表。由腹桿焊縫要求確定的節(jié)點(diǎn)板寬度較大，故下弦桿hf均用構(gòu)造最小值5mm（一般節(jié)點(diǎn)）或6mm（端節(jié)點(diǎn)和中央拼接接點(diǎn)），表列l(wèi)w為滿足計(jì)算的最低要求。上弦桿角鋼尖焊縫計(jì)算表為上弦桿焊縫計(jì)算表。先畫節(jié)點(diǎn)圖，按腹桿焊縫要求確定節(jié)點(diǎn)板寬度l填入表中，再按此求出相應(yīng)需要的hf2；但中央拼接接點(diǎn)的l比構(gòu)造要求略予放大，使求得的hf2太大。上弦節(jié)點(diǎn)a、c、e、g的n=0，表中不列，焊縫按構(gòu)造確定（hf2=5mm滿焊）。上弦桿角鋼背槽焊縫按兩條hf2=t/2=5mm角焊縫承受上弦節(jié)點(diǎn)

11、荷載考慮，強(qiáng)度十分富裕，故計(jì)算書不再列出。六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)桿件間隙的要求和焊縫要求，畫1/21/5比例尺節(jié)點(diǎn)圖，以確定桿端切斷點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)板尺寸，并將結(jié)果抄入屋架施工圖中。由于所有焊縫尺寸已在附表中確定，一般節(jié)點(diǎn)可直接按此畫圖；只有下弦、上弦中央拼接節(jié)點(diǎn)和支座節(jié)點(diǎn)需作補(bǔ)充計(jì)算，如下：（1） 下弦拼接節(jié)點(diǎn)i下弦桿為180×110×12，拼接角鋼用相同規(guī)格。角鋼t=10mm，拼接角鋼焊縫位于角鋼尖，用hf=t-2=8mm。焊縫按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)：n=6742.4×215=1449.6×103 lw=n/(4×0.7hfffw)= 1449

12、.6×103/(4×0.7×8×160)=404mm采用拼接角鋼半長(zhǎng)420mm，扣除半焊縫4mm和正反面焊口各8mm，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為縱向404mm，考慮斜向后約406mm 404mm，略有富裕。拼接角鋼水平肢寬180mm，故采用斜切，尺寸見圖。安裝螺栓位置考慮連橫向水平支撐時(shí)可應(yīng)用，其與斜切邊的邊距經(jīng)檢查足夠。拼接角鋼豎肢原寬110mm，為焊縫需切肢：=t+hf+5=12+8+5=25mm實(shí)用=30mm，切肢后剩余高度h-=80mm，端部采用直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。（2）上弦拼接節(jié)點(diǎn)i：上弦桿起拼后坡度為1/9.6，截面為 200

13、15;125×12，端部取直切；拼接角鋼采用相同規(guī)格，熱彎型。角鋼t=10mm，角焊縫用hf=t-2=8mm，按軸心受壓等強(qiáng)度設(shè)計(jì)： n=af=0.787×7582.4×215=1282.9×103n lw=n/(4×0.7hfftw)= 1282.9×103 / (4×0.7×10×160)=276.0mm采用拼接角鋼半長(zhǎng)300mm，扣除上口半縫隙13mm（下口半縫隙5mm，上口5+125/9.618mm）和焊口10mm后，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為277mm276mm，略有富裕。拼接角鋼水平肢寬200mm，但考慮

14、在較長(zhǎng)范圍內(nèi)開設(shè)橫向水平支撐連接螺栓孔的需要，只能采用直切。拼接角鋼豎肢原寬125mm，為焊縫需切肢： =t+hf+5=12+8+5=25mm實(shí)用=25mm，切肢后剩余高度h-=100mm，端部采用直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。（3）支座節(jié)點(diǎn)1為便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度。1、支座底板的計(jì)算支座反力：設(shè)支座底板平面尺寸采用，如僅考慮有加勁肋的底板部分承受支座反力，則承壓面積為。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將板分為四塊，每塊尺寸為：，均為兩相鄰

15、邊支承而另兩相鄰邊自由，每塊板的單位寬度的最大彎矩：其中：，由，查表得則單位寬度的最大彎矩：底板厚度：，取2、加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算與牛腿焊縫計(jì)算相似。偏于安全，取加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4，即： 則焊縫內(nèi)力為：，設(shè)焊縫，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：則焊縫應(yīng)力：3、節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫的計(jì)算設(shè)焊縫傳遞全部支座反力，其中每塊加勁肋各傳遞，節(jié)點(diǎn)板傳遞節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫長(zhǎng)度：所需焊腳尺寸：，取每塊加勁肋與底板的連接焊縫長(zhǎng)度：改?。?）、下銜節(jié)點(diǎn)4各桿的內(nèi)力由計(jì)算表查得用e43焊條時(shí)。角焊縫的抗拉，抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)5桿的肢背和肢尖焊縫分別為8m

16、m和6mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：肢背：，加2后取23cm肢尖：，加2后取13cm設(shè)9桿的肢背和肢尖焊縫分別為8mm和6mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：肢背：，加2后取19cm肢尖：，加2后取11cm5桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取=5mm根據(jù)以上焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作，裝配等誤差，按比例制作出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為500300（5）、上弦節(jié)點(diǎn)3焊縫尺寸的計(jì)算同節(jié)點(diǎn)4，3桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸為10240和6170，4桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸為8-170和6-110為了便于擱置屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8，上弦角鋼與節(jié)點(diǎn)板間用焊縫連接，計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，認(rèn)為集中力p與上弦垂直，p=61.33,=6.根據(jù)斜桿焊縫長(zhǎng)度確定節(jié)點(diǎn)板尺寸，置得節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度510焊縫計(jì)算長(zhǎng)度500則肢背焊縫應(yīng)力為：f=p/2helw=4