鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計

1、一丶設(shè)計資料廠房總長60m，跨度為24m屋架間距b=6m端部高度H=1990mm中部高度H=3190mm1、 結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強度等級為C20,屋面 坡度為i=1:10 ； L為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于一20T，無需抗震設(shè)防。2、 屋架形式及荷載屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)節(jié)點荷載 P=1.0 作用下桿 件的內(nèi)力如附表圖所示。屋架采用的鋼材為 Q235鋼，焊條為E43型，手工焊3、屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載采用無檁體系。用1.5 X 6.0預(yù)應(yīng)力混凝土屋板。荷載：屋架及支撐自重：q=0.384KN/m2 屋面活荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7 KN/m2，雪荷載的根本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為

2、 =0.7KN/m2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值 屋面?zhèn)€構(gòu)造層的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水泥砂漿找平層0.4KN/m2保溫層0.4KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.6KN/m2永久荷載總和=2.784KN/川，活荷載總和=0.7 KN/ m24、荷載組合。一般按全跨永久荷載和全跨可變荷載計算。 節(jié)點荷載設(shè)計值：按可變荷載效應(yīng)控制的組合計算永久荷載：荷載分項系數(shù)丫g=1.2 ;屋面活荷載活雪荷載：丫 q=1.4，組合值系數(shù)© =0.7F= 1.2 X 2.7844+0.7 X 1.4 X 1.5 X 6=37.2 KN按永久荷載效應(yīng)控制的組合計算永久荷載：荷載分項系數(shù)丫 g=

3、1.35 ;屋面 活荷載活雪荷載：丫 q=1.4，組合值系數(shù)© =0.7F= 1.35X 2.784+0.7 X 1.4 X 0.7 X 1.5 X 6=38.2KN故取節(jié)點荷載設(shè)計值為F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN二丶屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板，故采用無檁體系平破梯形屋架。屋面坡度 i=1/10 ; 屋架計算跨度 Lo = 24000- 300= 23700mm端部高度取 H=1990mm跨中高度取 3190mm下端起拱50mm屋架幾何尺寸如圖 1 所示：1508150800O5108一 09515一08651 -0851500X 8=1 200

4、0150 兒 1350 L cegC 09020902aacegIh . 24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值1.0A'C'gg.o90.00oo o24+ 1.25.1+oo o77oo O+6.73+5.3100/9 -O +3H 727.1+O -1-+9.34 V +8.441.0 1.°04DC9.O .1 -+19413+ 3.48+8.05 -O-acegI ig'e'c'a'i . 24米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值二、支撐布置由于房屋長度有90米，故在房屋兩端及中間設(shè)置上、下橫向水平支撐和屋架兩 端及

5、跨中三處設(shè)置垂直支撐。其他屋架那么在垂直支撐處分別于上、 下弦設(shè)置三道 系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余三道為柔性系桿。£071。- hcxid . Rmrj . foot) hooni mr! Etrr&:)mCCl331gjiggic=i心桁架上弦不意圖lb*6U0U= 90000eoco Bona g他。 Gnnn Frwn kmn miyn檸nnn k(nn桁架下弦示意圖四、桿件界面設(shè)計(1) 上弦桿整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算：NU=-580.3KN, l°x=150.8cm, l°y=301.6cm故截面應(yīng)選擇等邊角鋼截面。假定入

6、=50,那么2=0.856 , Areq=N/ f=5803/ (0.856 X 215) 31.5 cmi yreq=l ox/ 入=150.8/50=3.02cmi yreq= l oy / 二 301.6/50 二 6.03cm由附表7.6選2L110X 10,肢背間距a=10mm2A=2X 19.26=38.52cm、i x=3.05cm、i y=4.52cm截面驗算:x = I ox/i x = 150.8/3.05=49.4<y = l oy/ i y=301.6/4.52=66.7<b/t=10/1=10 v 0.58 X 301.6/10=17.5yz0.415b4

7、 y 12 2loyt69.7yz > x ,故 maxyz查表得 =0.7528由 N/ A=5803/0.7528 X 38.52=200.1N/mm2v f=215 N/mm2故上弦桿采用2 L110 X 102下弦桿整個下弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力N=576.9 KN計算l°x = 300cm l oy=1185cm2Anqeq=N/f=26.83cm由附表 7.6 選 2 L100 X 8 , a=10mmA= 2X 15.64 = 31.28 cm 2 , i x = 3.08cm, i y = 4.48cm=N/An =5769/31.28=185N/ mm2&l

8、t; 215 N/ mm2 滿足x l ox / ix = 300/3.08=97.4< = 350滿足y l oy / iy=1185/4.48=264.5< = 350滿足故下弦桿采用2 L100 X 83腹桿aBN=-336.7KN ,1 ox=l oy=253cm 選用截面 2L90X 8, a=10mm 截面幾何特性：幾何面積：2A=27.88cm回轉(zhuǎn)半徑：i x=2.76cm, i y=4.09cm長細(xì)比：253.5x91.71502.76y 253.5 61.9150y 4.09b/t=9/0.8=11.25 V 0.58 X 253/9=16.3yzy 140.42

9、152b66 x 91.7At2maxx91.7查表得x =0.610那么 =N/ xA=3367/0.610 X27.88=198N/mm2 < 215 N/ mm2 滿足所以選擇截面為2L90X 8的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm3腹桿BcN=262.1KN, lcx=0.8 X 261.3=209cm, loy=261.3cm選 2 L70 X 5, a=10mmA= 2 X 6.88 = 13.76 cm 2 , i x = 2.16cm, i y = 3.24cm2 2=N/An =2621/13.76= 190.5N/ mm < 215 N/ mm 滿足x = l o

10、x/ i x = 209/2.16=96.8< = 350滿足y = l oy/ i y=261.3/3.24=80.6<= 350滿足選用截面 2L70X 5 , a=10mm5腹桿FgN=43KN, l ox=l oy=0.8 X 312.4=249.9cm選 2L56X 5, A=2X 5.42=10.84cm2滿足最小角鋼要求x=1.72cm,i y = 2.69cmlox 249.9145.3150滿足要求xix1.72loy 312.4116.1150滿足要求yiy 2.69(6)腹桿gHN=0.46KN, I °x=0.8 X 339=271.2cm, I

11、°y=339cm 選 2L63X5, i x = 1.94cm, i y = 2.97cmx=|ox/i x=139.8 v 150 滿足y=|oy/i y=114.1 v 150 滿足。(7) 腹桿HiN=-40.9KN l ox=0.8 X 339=271.2cm, l°y=339cm選 2L63X5, i x = 1.94cm, i y = 2.97cmx =l ox/i x=139.8 v 150 滿足y =l oy/i y=114.1 v 150 滿足。按第二種荷載組合Nni壓力略微增加，但其值小，可滿足要求。(8) 腹桿IiN=78.2KN l ox =0.9

12、X 319=287.1cm選 2L63X 5,十字相連,A=12.28, i x = 2.45cmx =l ox/i x=117.2 v 350 滿足承載力驗算：=N/ A=782/12.28=63.7N/mm2v 215(滿足)所以選擇截面為2L63X 5的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm其余截面選擇見下表:屋架桿件截面選用表桿件 名稱桿 件 號內(nèi)力設(shè) 計值(kN)計算長度所用截面截面 積(cm2)計算 應(yīng)力(N/ cni)容許長 細(xì)比入填板數(shù)l ox(m m)10y(mm)上弦 桿FG、GH-953.69150830002 L125 >80X1039.4204.48150每節(jié)間1下弦

13、 桿gi948.061500120002 L125 X0X246.8202.58350每節(jié)間1腹桿aB-554.34253525352L90X 1240.62189.001502Be429.97208626082L90 X 827.88202.053502cD-339.98228728592L90X 1240.62127.21502De231.24228728592L90 X 827.8882.943502eF-153.74250331292L90X 1240.6262.561502Fg78.44249531192L90 X 827.8828.133502gH-42.29271733962L6

14、3 X 614.5884.811503Hi-95.52269633702L63 X 614.58189.91503Aa-31.25199019902L63 X 614.5839.991502Ce-62.50183222902L63 X 614.5875.471502Ee-62.50207225902L63 X 614.5884.381503Gg-62.50231228902L63 X 614.5898.091503Ii26.87289128912L63 X 614.5818.432003五、節(jié)點設(shè)計(1) 屋脊節(jié)點。豎桿Ii桿端焊縫按構(gòu)造取hf和lw為5mm和80mm上弦與節(jié) 點板的連接焊縫，

15、角鋼肢背采用塞焊縫，并假定僅承受屋面板傳來的集中荷載，一般可不做計算。角鋼肢尖焊縫應(yīng)取上弦內(nèi)力N的15%進行計算，即：N=0.15X 562=84.3(kN).其產(chǎn)生的偏心彎矩 M= Ne=84.3 103 50=4215000(N?mm現(xiàn)取節(jié)點板尺寸如下圖。設(shè)肢尖焊腳尺寸hf2=6mm那么焊縫計算長度lw2=200-2X 16-5=183 (mm。驗算肢尖焊縫強度:f26M22 0.7 hf2lw22N2 0.7 hf 2!w26 421500021.22 2 0.7 618384.3 1032 0.7 6 183=91.9(N/mrn ) < ffW =160N/mrn (滿足要求)

16、上弦桿起拱后坡度為1 c。拼接角鋼采用與上弦相同截面，熱彎成型。拼/9.6接角鋼一側(cè)的焊縫長度按弦桿所受內(nèi)力計算。設(shè)角焊縫焊腳尺寸hf =t -2=10- 2=8 (mm。那么接頭一側(cè)需要的焊縫計算長度為:562 1034 0.7 8 160156.8 mm拼接角鋼的總長度為:1l 2 lw 2hfa 2 156.8 2 810 2100376.4(mm)9.6取 l =400mm拼接角鋼豎肢需切去的高度為：=t hf 510 8 523(mm)取 =25mm豎肢余留高度為75,mm(2) 下弦拼接節(jié)點。拼接角鋼采用與下弦相同截面。拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按與桿件等強設(shè)計。設(shè)角焊縫焊腳尺寸hf

17、t 2 8 2 6(mm)，那么接頭一側(cè)所需要的焊縫計算長度為:lwAf4 0.7hf ffw31.28 102 2154 0.7 6 160250.2(mm)拼接角鋼的總長度為:l 2 lw hf a 2250.2 2 610 534.4(mm)取l=540mm拼接角鋼水平肢較寬，故采用斜切，不但便于焊接，且可增 加焊縫長度，水平肢上的安裝螺栓孔，待屋架拼裝完后可用于連接屋架下 弦橫向水平支撐。豎肢因切肢后余留高度較小，不設(shè)安裝螺栓。拼接角鋼豎肢需切去的高度為：t h 5 8 6 5 19mm mri取=20mm即豎肢余留高度為80mm取兩斜腹桿桿端至節(jié)點中心距離為 230mm豎桿桿端至節(jié)點

18、中心那么取 90mm 按工程慣例梯形屋架通常取下弦節(jié)點中心至各腹桿下端的距離為5mm的倍數(shù)，各腹桿的角鋼長度亦取 5mm或 10mm的倍數(shù)，而讓上弦節(jié)點中心至腹 桿上端的距離為不規(guī)那么尾數(shù)。節(jié)點板按布置腹桿桿端焊縫需要，采用一330 X 10 X 380。3支座節(jié)點。根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫，節(jié)點板采用一380X 12X 440. 為便于施焊，取底板上外表至下線軸線的距離為160mm且在支座中線處設(shè)加勁肋一90 X 10,高度與節(jié)點板相同，亦為 440mm1底板計算。支座反力：R 8F 305.6kN根據(jù)構(gòu)造需要，取底板尺寸為280mX 380mm錨栓采用2M24并用圖示U形缺口。柱采用的C20混凝土 fcc 10N /mm2。作用于底板的壓應(yīng)力為垂直于屋架方向的底板長度偏平安地僅取加勁肋局部5.68N /mm2< fcc=1