屋架尺寸與布置

一、設(shè)計(jì)資料：某工程為單跨雙坡封閉式廠房，跨度L=18m，柱間距6m,廠房縱向長(zhǎng)度60m，采用三角形芬克式屋架，屋面坡度i=1/3。屋架鉸支于混凝土柱上，上柱截面400mmx400mm，混凝土等級(jí)C20。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，廠房?jī)?nèi)無吊車。柱網(wǎng)圖如下1￡=1=44!214—1:T1111I11111111°111'11'1111H1—―1二、屋架形式及幾何尺寸：屋架形式及幾何尺寸如圖。（a）是上弦支撐布置圖，（b）是下弦支撐布置圖。屋架坡度i=1/3r-rrdl-l.!■■?匚匚?l_ccr-rrdl-l.!■■?匚匚?l_cct?l仁_1、屋架的支撐在屋架兩側(cè)第一個(gè)柱間各設(shè)置一道上弦平面橫向支撐和下弦平面橫向支撐。在屋架的上弦節(jié)點(diǎn)A、C、E、G處設(shè)置一通長(zhǎng)的剛性水平系桿。在屋架的下弦節(jié)點(diǎn)I處設(shè)置一通長(zhǎng)的柔性水平系桿。2、屋面檁條及其支撐四、設(shè)計(jì)與計(jì)算1、荷載標(biāo)準(zhǔn)值(所有荷載按水平投影面積算)(1)永久荷載

平行于屋面方向的永久荷載:0.55KN/m20.18KN/m2水泥平瓦油氈、木望板p0.55KN/m20.18KN/m2p=0.538KN/m2(2)可變荷載23可變荷載取屋面活荷載(P3=0.50KN/m2)和雪荷載(p4=0.60KN/m2)中的較大值，故為0.60KN/m2。2、荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮以下三種荷載組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載(端點(diǎn)荷載取半)：P=(p+pxcosa)x1.2x1.555x6+px1.4x1.555x6xcosa=(0.73+0.538xcos18.43)x1.2x1.555x6+0.6x1.4x1.555x6xcos18.43=21.32KN。。檁條0.15KN/m2管道等0.07KN/m2屋架及支撐0.12+0.011Z=0.12+0.011X18=0.318KN/m2

桿件名稱桿內(nèi)力系數(shù):P=1,4]半跨全跨■全跨永久荷△咔、石廿斗業(yè)咔全跨屋架支撐+半中△口左r全跨永久荷載+半跨口左L布比業(yè)口左r載+全跨可跨屋面板+半跨可變荷載可變荷載P1=13.9變荷載％=5.71計(jì)算內(nèi)力/kNP=21.32P2=7'4P4=10.45-n=px②N=P]X2+P2Xin=p3x②+p4x①①②AB-12.65-11.39-242.8348-257.497-197.2294-257.497BC-11.4-16.15-344.318-313.861-211.3465-344.318CD上弦桿-12.05-16.76-357.3232-327.436-221.6221-357.323DE-11.7-16.44-350.5008-320.244-216.1374-350.501EF-10.45-15.18-323.6376-292.93-195.8803-323.638FG-11.1-15.81-337.0692-306.783-206.2701-337.069AH1216.5351.78323.43219.615351.78下弦桿HI913.5287.82258.21171.135287.82IJ4.59191.88160.3898.415191.88BH/CH/EK/FK-1.34-1.34-28.5688-29.1316-21.6544-29.1316DH-2.85-2.85-60.762-61.959-46.056-61.959斜腹桿DI-2.85-2.85-60.762-61.959-46.056-61.959DK3363.9665.2248.4865.22IK4.54.595.9497.8372.7297.83GK7.57.5159.9163.05121.2163.05豎桿GJ0000004、桿件截面選擇按上弦桿最大內(nèi)力N=-3573KN，查表7-5選取中間節(jié)點(diǎn)板厚度為CD6mm。三角形桁架最大腹桿內(nèi)力(KN)<170171~290291~510511~80681?910911~12901291~17701771~3090中間節(jié)點(diǎn)板厚度(mm)68101214161820支座節(jié)點(diǎn)板厚度(mm)810121416182022(1)上弦桿整個(gè)上弦桿采用等截面，按最大壓桿CD設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，N=-357KN。AB屋架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度=155.5cm，在屋架平面外，由于受壓弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)的距離七為節(jié)間長(zhǎng)度l的兩倍，即li=21=2x155.5=311cm，且兩節(jié)間弦桿內(nèi)力N=-357KN，N=-350.5KN，因此屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度由ABBD

l=11(0.75+0.25N)>0.511確定。即有i,N357-一，1=11(0.75+0.25節(jié))=311x(0.75+0.25x^^^)=312.4cm>155.5cm,1截面選取兩不等肢角鋼，短肢相并。假設(shè)人=60，查軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)表得甲=0.807，故A=^—=35Vx'°3=2058mm2=20.58cm2甲f0.807x215.1155.5北。.1312.4i=f==2.59cm，i=u==5.2cmx人60y人60查型鋼表，選2L160x100x10，短肢相并，A=50.63cm2，i=2.85cm，i=7.7cm。y按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算冗=二=‘555=54.6<［冗］=150

xi2.85人=L=3124=40.6<［人］=150

yi7.7y滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。穩(wěn)定性驗(yàn)算弦桿繞y軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按照彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。__.1―312.4=16>0.56e=0.56x=1.1b160計(jì)b1212?::取人=3.7了（1+5o7b1b160-1=t10、cr160小312.42x102、)=3.7xx(1+)=59.21052.7x1604由于人>人，只需求出中=中，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，x=0.842，yzminN357x103b===83.7N/mm2<f=215N/mm2pA0.842x5063所選截面滿足要求。(2)下弦桿：ox=245.8cm，整個(gè)下弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力"351.78KN計(jì)算。11^=491.6cm，因?yàn)椤?ox=245.8cm，所需截面A=N=351.78x103=1636.2mm2=16.36cm2，由型鋼表選取nf2152|_90x56x6，A=17.11cm2，i=2.24cm，i=4.34cm。按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：Xyb=史==205.6N/mm2<f=215N/mm2滿足要求A1711

長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算人=lox=245.8=107.9<[1]=350滿足要求xi2.241=-°y=491*=113.3<[1]=350滿足要求yi4.34所選截面滿足要求。（3）斜腹桿：KG桿和IK桿采用等截面N=163.05KN，L=0.8L=0.8x245.8=196.64cm，L=245.8cm選用2|_70X6,A=16：32cm2,ix=2.15,iy=3.11l196.63f1=—ox=—-^=91.5<[1]=150xi2.15.廣245.8,1==^1=79<[1]=150x由于1>1，只需求出q.=q，查表D2得：中=0.611b=N=163.05X1000=163.5N/mm2<f=215N/mm2滿足要求qA0.611x16.32x100BH、HC、EK、FK桿：N=29KN,L=0.8L=0.8x110=88cm,L=L=110cm彳假設(shè)1=70，查表D2得q=0.751,N29x,N29x1000

A=——=qf0.751x215=176.8mm2=1.768cm2i=Lx=竺x170查表H中型鋼表，選用2A=11.38cm2,i=2.32,截面驗(yàn)算：'L110=1.26,i=iy==1.57y170D0X6,長(zhǎng)肢相并，得：i=1.511=-ex=88=58<[1]=150滿足要求xi1.51x1=尊=''°=47.4<[1]=150滿足要求yi2.32由于1>1由于1>1，只需查出q.N"29x1000""b==qA0.818x11.38x100=q，查表D2得:x=31.2N/mm2<f=q=0.818215N/mm2滿足要求DH桿：N=62KN,L=0.8L=0.8x245.7=196.56cm,L=L=245.7cm查表H中型鋼表,選用2|_^0X6長(zhǎng)肢相并，得：可A=11.38cm2,i=2.32,i=1.51

截面驗(yàn)算:人=-ox=9656—130<［人］=150滿足要求xi1.51人—-oy=235.7—102<［人］=150滿足要求yi2.32y由于人>X，只需查出甲.=甲，查表D2得：平—0.387e=^—=62x'°°°=140.7N/mm2<f=215N/mm2滿足要求中A0.387x11.38x100DI桿:N=62KN,L=0.8L=0.8x155.5—124.4cm,L=L=155.5cm查表H中型鋼表，選用2D0X6,長(zhǎng)肢相并，彳得：A—11.38cm2，i=2.32，i=1.51截面驗(yàn)算：'"人—J='244—82.4<［人］=150滿足要求xi1.51人=-°^='555—67<［人］=150滿足要求yi2.32y由于人＞X，只需查出甲.=甲，查表D2得：平—0.672—81.1N/mm2<f=215—81.1N/mm2<f=215N/mm2滿足要求DK桿:N—65.22KN，L=0.8L=0.8x245.7—196.56cm，L=L=245.7cm查表H中型鋼表L選用2L50X6,長(zhǎng)肢相并，得：OyA—A—11.38cm2,截面驗(yàn)算：i=2.32,i=1.51人=-ox=9656—130<［人］=150滿足要求xi1.51人—-°y=235.7—102<［人］=150滿足要求yi2.32由于人>X,Ny

e—————y只需查出平min62x1000中A0.542x11.38x100—平，查表D2得：平—0.542—100.5N/mm2<f=215N/mm2滿足要求屋架桿件一覽表?xiàng)U件桿件內(nèi)力/KN計(jì)算長(zhǎng)度截面形式及角鋼規(guī)格截面積/mm2回轉(zhuǎn)半徑長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比系數(shù)fminS/(N/mm)loxloyix/mmiy/mm入max上弦-357155531242L160X100X10506328.57754.61500.80783.7下弦351.78245849162L90X56X6171122.443.4113.33500.842205.6腹桿KG、IK163.051966.424582L70X62L50X62L50X62L50X62L50X6163221.531.191.51500.611163.5BH、HC、EK、FK298801100113815.123.2581500.81831.2DH621965.62457113815.123.21301500.387140.7DI6212441555113815.123.282.41500.67281.1DK65.221965.62457113815.123.21301500.542100.54.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(1)下弦節(jié)點(diǎn)I和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。角焊縫得抗拉、抗壓、設(shè)DI桿的肢背和肢尖焊縫hf=6mm和4mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度：和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。肢背：l01肢尖：l02肢背：l01肢尖：l020.7N0.7x62X103=32mm肢背：l01肢尖：l02肢背：l01肢尖：l022"w2x0.7x6x102f0.3N0.3x62x103設(shè)IK桿的肢背和肢尖焊縫hf=6mm和4mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度：0.7N0.7x97.83x103=51mm設(shè)IK桿的肢背和肢尖焊縫hf=6mm和4mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度：0.7N0.7x97.83x103=51mm取70mm2hfw2x0.7x6x1020.3N0.3x97.83x103=33mm<8h=48mm取50mmJf焊縫左右所受的力為左右兩弦桿的內(nèi)力差為△=287.8-191.88=95.94KN,hf=6mm，焊縫長(zhǎng)度為：70.15ANs0.15x95.94x103l=+12=+12=21mm<8h=48mm取&J《2x0.7x6xQ°012)f50mm(2)上弦節(jié)點(diǎn)D

上弦節(jié)點(diǎn)D,如圖所示，HD和DI桿節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)I相同，DK桿的肢背和肢取50mm桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述方法計(jì)算，上弦節(jié)點(diǎn)D,如圖所示，HD和DI桿節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)I相同，DK桿的肢背和肢取50mm取50mm0.7N0.7x6.22x103睥O7肢背：l==34mm<8h-48mmTOC\o"1-5"\h\z012hfw2x0.7x6x102f0.3N0.3x65.22x103肢尖：l==22mm<8h=48mm022hfw2x0.7x4x102f上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：取50mm設(shè)焊縫厚度，h-6mm，焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度七-120mm，考慮偏心距的影響，

偏心距e-70mm，aN-357.3-350.5-6.8KN，M-ANe-6.8x103x70-476Nm6M?、px2x0.7hl2xffwJi/6x476AN2x0.7hl[fwJ

戶.8'103[[2x0.7x6x108J[1.22x2x0.7x6x1082)-7.9N/mm2<0.95fw-152N/mm2(3)屋脊節(jié)點(diǎn)：f上弦桿拼接角鋼的連接焊縫：設(shè)h廣4mm，則l—pg+8~—+8-206mm，取210mmw4x0.7hfw4x0.7x4x0.95x160拼接角鋼的總長(zhǎng)度：l-2(l+2h)+a-2x(206+2x4)+20-448mm取l-450mm拼接角鋼豎肢應(yīng)切去的高度為：A=t+h+5=10+4+5-19mm取A-20mm，即豎肢余留高度為80mm。驗(yàn)算肢尖的焊縫強(qiáng)度：考慮偏心：設(shè)h-4mm，e-70mm，l按構(gòu)造取為220mm，則l-212mm(軸力取15%)：(O'15LG)2+(6'0.15*)2■2x0.7hl2x0.7ph12fwffw0.15x337x1036x0.15x337x103x70(2x0.7x4x212)+(2x0.7x1.22x4x2122川-81.2N/mm2<0.95fw-152N/mm2焊縫滿足要求。f豎桿GJ桿端焊縫按取h和l為4mm和60mm。（4）支座節(jié)點(diǎn)：為了便于施焊，底板上表面至下弦角鋼凈距為125mm。如圖所示。a、底板計(jì)算

支座反力R=6P=6X21.32=127.92KN設(shè)a、b取12cm，則氣=逝x12=17cm,々=勺=8.5cm底板承壓面積A=24x24—兀x22-2x4x5=523cm2x…，R127.92x103板下壓應(yīng)力q=——==2.45N/mm2A523x102n底板最大彎矩M=pqay由于bj%=0.5，查表知&=0.05611表5：P值6x3965.1=6x3965.1=10.5，取12mm215支座底板厚度t=6MfI，/a0.40.50.60.70.80.911.11.2\'0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.120.125則M=0.056x2.45x1702=3965.1N-mmb?節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫：設(shè)七=8mm,21=(240-16)x2+(120-4-16-16)x4=784mmR127.92x103f0.7ph￡1—0.7x1