鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)

普通鋼屋架設(shè)計(jì)焊接梯形鋼屋架設(shè)計(jì)-、設(shè)計(jì)資料1、 某一單層單跨工業(yè)廠房，總長度為102m，跨度為24m。2、 廠房柱距6m,鋼筋混凝土柱，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)C20，柱頭截面為400mmX400mm,屋架采用梯形鋼屋架，其兩端鉸支于鋼勁混凝土柱上。3、 車間設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)工作制橋式吊車，一臺(tái)150T，一臺(tái)30T，吊車平臺(tái)標(biāo)高+12.000m。4、 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（按水平投影面計(jì)）：（1）永久荷載： 二氈三油（上鋪綠豆砂）防水層0.4KN/m水泥砂漿找平層 0.4KN/m2保溫層 0.5KN/m2一氈二油隔氣層 0.05KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2屋架及支撐自重 0.384KN/m2（2）可變荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.7KN/m2荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.35KN/m2積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值 1.3KN/m25.屋架計(jì)算跨度，幾何尺寸及屋面坡度如圖所示1350.50 」C1500*8=12000□ -■ & I:::由上圖可知：屋架的計(jì)算跨度：Lo=24000—2X150=23700mm,端部高度：h=1990mm（軸6、鋼材Q235鋼、角鋼、鋼板各種規(guī)格齊全；有各種類型的焊條和C級(jí)螺栓可供用。7、鋼屋架的制造、運(yùn)輸和安裝條件：在金屬結(jié)構(gòu)廠制造，運(yùn)往工地安裝，最大的運(yùn)輸長度16m，運(yùn)輸高度3.85m,工地有足夠的起重安裝條件。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容一）、屋蓋的支撐系統(tǒng)布置（1）屋架上弦支撐系統(tǒng)的具體布置對(duì)上弦平面,橫向支撐應(yīng)設(shè)置在房屋兩端的第一個(gè)柱間內(nèi),為了增加屋蓋的剛性,兩道橫向支撐的間距不宜超過60m。所以在屋蓋中間應(yīng)設(shè)置一道橫向支撐，由于屋架跨度LW30m應(yīng)在屋架中堅(jiān)和兩端設(shè)置垂直支撐，無垂直支撐的其他柱間的屋架點(diǎn)間應(yīng)設(shè)縱向系桿與之相連。上弦支撐具體布置圖如下11 |（2）下弦平面支撐系統(tǒng)布置同上弦平面支撐一樣，設(shè)置相應(yīng)的橫向支撐、垂直支撐和系桿，加之縱向支撐一般設(shè)在屋架兩端的節(jié)點(diǎn)間處，僅當(dāng)房屋的跨度和高度較大、或房屋為廠房并設(shè)有壁行吊車或有較大震動(dòng)設(shè)備，因而對(duì)房屋的整體剛度要求較高時(shí)設(shè)置之，對(duì)梯形屋架一般設(shè)置在下弦平面。其具體支撐布置如下：1——1剖面圖如下：注：SC—屋架上弦橫向水平支撐 XC—屋架下弦橫向水平支撐LG—系桿 zc—屋架上弦縱向水平支撐cc—垂直支撐 GWJ—鋼屋架二） 荷載計(jì)算項(xiàng)目荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）荷載設(shè)計(jì)值（KN/m2）永久荷載三氈四油防水層0.40.48水泥砂漿找平層0.40.48保溫層0.50.6一氈二油隔氣層0.050.06預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.68鋼屋架和支撐自重0.3840.4608總計(jì)3.1343.7608可變荷載屋面活荷載0.70.98雪荷載0.350.49積灰荷載1.31.82總計(jì)2.02.80

屋面活荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算荷載組合組合一：全跨的永久荷載+全跨可變荷載(如圖a)P=(3.7608+2.8)X1.6X5=52.4864KN/m2組合二：全跨的永久荷載+半跨可變荷載(如圖b)P1=(3.7608+2.8)X1.6X5=52.4864KN/m2P2=3.7608X1.6X5=30.0864KN/m2如)P2=0.4608X1.5X6=4.1472KN/m2四)內(nèi)力計(jì)算表?xiàng)U件名稱桿件內(nèi)力系數(shù)(P=l)第一種組合第二種組合選定內(nèi)力設(shè)計(jì)值(KN)左半跨右半跨全跨PX(3)kNPX(1)+PX(2)2(KN)PX(2)+P2X(1)(KN)(1)(2)(3)上弦桿AB0.000.000.000.000.000.000.00BD-6.25-2.48-8.73-458.21-402.65-318.21-458.21DF-9.05-4.49-13.54-710.67-610.09-507.95-710.67FH-9.17-6.09-15.26-800.94-664.53-595.53-800.94HI-7.39-7.39-14.77-755.22-610.21-610.21-755.22

下ac3.481.254.73248.26220.26170.31248.26弦ce8.003.5311.53605.17526.09425.97605.17eg9.345.3114.64768.40649.98559.71768.40桿gi8.446.7315.17796.22645.47607.16796.22aB-6.54-2.34-8.89-466.60-413.66-319.59-466.60斜Be4.762.116.87360.58313.32253.96360.58De-3.41-2.04-5.45-286.05-240.36-209.66-286.05腹De1.901.793.70194.20153.57151.11194.20eF-0.71-1.75-2.46-129.12-89.92-113.21-129.12桿Fg-0.441.561.12114.3423.8468.6468.64Hg1.55-1.530.021.0535.32-33.6762.58Hi-2.461.38-1.08-56.69-87.60-1.58-56.69Aa-0.500.00-0.50-26.24-26.24-15.04-26.24豎Ce-1.000.00-1.00-52.49-52.49-30.09-52.49腹Ee-1.000.00-1.00-52.4952.49-30.09-52.49桿Gg-1.000.00-1.00-52.49-52.49-30.09-52.49Ii1.031.032.06108.1285.0585.05108.12內(nèi)力圖如下（桿件軸線長度mm）五）桿件截面選擇和檢算1、節(jié)點(diǎn)板厚最大腹板內(nèi)力N=—466.60KN,查表9—1并考慮構(gòu)造要求,選用節(jié)點(diǎn)板厚t=12mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚t=14mm。2、上弦桿整個(gè)屋架上弦采用一種桿件截面，按上弦FG、GH的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。計(jì)算內(nèi)力：N=-800.94KN計(jì)算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)中心間軸線長度lox=1508mmox屋架平面外根據(jù)屋蓋支撐布置和上弦桿內(nèi)力變化，取l=3l=1508X3=4524mmoyox截面選擇：由于1=3lox選用不等邊角鋼，短邊相接。oy ox，設(shè)九=70,查表得申=0.751，需要的界面尺寸A=Ngf=800940/(0.751X215)=49.60cm2。i二l/九二1508/70二2.15xoxi二l/九二4524/70二6.46yoy根據(jù)需要的A,i,i,由型鋼表，選用2L180X110X10，其截面特性：xyA=56.8cm2,i=3.13,i=8.70xy截面驗(yàn)算：九二l/i二1508/3.13二48.2xoxx九二l/i二4524/8.70二52yoyy由九=52，查表得申二0.847，所以yy◎二N/甲A二800940/(0.847*5680.0)二166.48<f=215N/mm2Y3、下弦桿整個(gè)屋架下弦桿采用同一截面，按下弦桿gi得最大計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)。計(jì)算內(nèi)力：N=796.22KN=895750N計(jì)算長度：l=300cm,l=L/2=1185cmoxoy截面選擇：A=N/f=796220/215=3703=37.03cm2，選用2L140X90X10不等邊角鋼，短邊相連，截面特性：A=44.6cm2,i=2.56,i=6.84xy截面驗(yàn)算：X=l/i=300/2.56=117xoxxX=l/i=1185/6.84=173<[X]=350y oyyb=N/A=796220/4460=179<f=215N/mm24、端斜桿aB

計(jì)算內(nèi)力： N=—466.60KN=—466600N計(jì)算長度： l二l二2535mm二253.5cmoxoy選用長度2L140X90X10，長邊相連，A=44.522cm2,i二4.47,i二3.81xy截面驗(yàn)算：九二//i=253.5/4.47二57x oxx九二//i二253.5/3.81二67y oyy查表得申=0.769,y◎=N/pA=466600/(0.769*4460)=136<f=215N/mm25、腹桿5、腹桿Be計(jì)算內(nèi)力計(jì)算長度截面選擇N=360.58KN=360580N/二0.8/二0.8x2608二208.64cmox/二/二260.8cmoyA=N/f=360580/215=16.77cm2選用2L100X10,,截面特性為：A=19.261cm2,i二3.05,i二4.06xy截面驗(yàn)算：九二//i二208.64/3.05二68xoxx九二//i二285.9/5二57yoyx所以◎二N/A二360580/1926二187<f二215N/mm26、腹桿cD計(jì)算內(nèi)力：N=-268.05KN=-268050N計(jì)算長度：/二計(jì)算長度：/二0.8x2859二228.72cmox/二2859二285.9cmoy選用2L110X10,截面特性:A=21.261cm2,i二3.3&i二5xy截面驗(yàn)算：查表得p=0.763x九二//i查表得p=0.763xx oxx九二//i二285.9/5二57y oyy所以Q二N/9A二268050/(0.763x2126.1)二165<f二215N/mm2x豎桿Aa和Ii按構(gòu)造要求，分別選用2L110X10T型截面和十字形截面，所有桿件的截面選擇如下表:計(jì)算內(nèi)力(KN)截面規(guī)格截面面積(cm2)計(jì)算長度(cm)回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細(xì)比容許長細(xì)比k]穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力b(N/mm2)loxloyixiy九x九y9x9y-800.94-II-56.8150.8452.43.138.7048.2052.001500.847166.48180x110x10

796.22_11_140x90x1044.630011852.566.84117173350179-26.24[—110x1021.261199.00199.003.385.0058.8839.80150.000.81417.06-466.60U40x90x10r44.6253.50253.504.473.8156.7166.541500.769136360.58[—100x1019.3208.64260.803.054.6068.4156.70350187-52.49「00x1019.261183.20229.003.054.6060.0749.781500.80737.99-286.05[—110x1021.3228.72285.903.385.0067.6757.181500.763165192.40[—100x1019.261228.72285.903.054.6074.9962.15350113.43-52.49[_100x1019.261207.20259.003.054.6067.9356.301500.76340.18-129.12[—110x1021.261250.32312.903.385.0074.0662.581500.72694.1168.64p00x1019.261249.52311.903.054.6081.8167.8035040.09-52.491 110x1021.261231.20289.003.385.0068.4057.801500.76136.50-61.61H110x1021.261271.68339.603.385.0080.3867.921500.68542.30-103.67[—110x1021.261269.60337.003.385.0079.7667.401500.68970.77108.12110x1021.261l二0.91二287.1oi二2.26127200142.32六）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)為D、C兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（如下圖），其余節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)類同。

86^.■- 86^.■-j-m 1、下弦節(jié)點(diǎn)C先計(jì)算腹桿焊縫長度，然后定出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后計(jì)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫。Bc焊縫計(jì)算N=360.58KN,角焊縫的設(shè)計(jì)值fw=160N/mm2,由構(gòu)造要求設(shè)焊縫hf=7mm,則焊縫所需長度為ff肢背l'=0.7N/(2xhexfw)=0.7x360580/(2x0.7x7x160)=161mmwf取l=180mmw肢尖l'=0.3N/2hefw=0.3x360580/(2x0.7x7x160)=69mm取wfl=90mmwDe桿焊縫計(jì)算N=-3286.05KN，同上設(shè)h=7mm，以下h都取7mm。肢背l'=0.7N/2hefw=128mm取l=140mmw f w肢尖l'=0.3N/2hefw=0.3x286050/(2x0.7x7x160)=55mm取wfl=70mmwCe桿件焊縫計(jì)算N=-52.49KN，肢背l'=0.7x52490/(2x0.7x7x160)=23mm 口w 取l=45mmw肢尖l'=0.3x52490/(2x0.7x7x160)=10mm *w 取l=30mmw

下弦桿焊縫驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)連接焊縫承受兩相鄰下弦桿內(nèi)力之差。AN二605.17-248.26二356.91KN根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣得節(jié)點(diǎn)板尺寸為600X400肢背焊縫驗(yàn)算：t=0.75AN/(2x0.7hl)=0.75x356910/(2x0.7x7x600—12)=45.62<fw=160N/mm2f fw f其節(jié)點(diǎn)圖如下：L-!2L1XX102LWOXOOL-!2L1XX102LWOXOOL.<C>：yOXL2、上弦節(jié)點(diǎn)DDe桿焊縫計(jì)算與下弦節(jié)點(diǎn)“c”相同。(1)De桿焊縫計(jì)算N=194.20KN,設(shè)h=7mm,肢背/'肢背/'=0.65xN//2x0.7hfw=0.65x1942002x0.7x7x160=81mm取l=110mm肢尖w肢尖/'=0.35N/2x0.7hfw=43mm,取/=70mm2)上弦桿焊縫驗(yàn)算肢背處用槽焊縫連接，槽焊縫按兩條焊縫計(jì)算，h'=t/2=12/2=6mm，焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)f乘折減系數(shù)0.8。節(jié)點(diǎn)板尺寸為380X310,設(shè)肢尖焊縫hf=7mm'假設(shè)集中荷載P與上弦桿垂直，忽略屋架上弦坡度影響。

肢背焊縫驗(yàn)算:t于=AN》+(P/2x1.22\0x0.7h于l'=,?(°.755356910)2+(52.4864/2)x].22)2,(220.7x66(380-⑵x補(bǔ))=86.6<0.8fw=128N/mm2肢尖焊縫驗(yàn)算：Y(0.25x356910)2+氐2.4864/2)x1.22】x0.7x7x(380-12)x=44.17<fw=160N/mm2其節(jié)點(diǎn)圖如下：零件截面長度數(shù)量重量（Kg）零件截面長度數(shù)量重量（Kg）鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)土木07034107034135王旭號(hào)（mm）正反每米小計(jì)共計(jì)1L180xll0xl012