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文檔簡介

1、 目 錄 一、設(shè)計資料.(2) 二、結(jié)構(gòu)形式與支撐布置.(2) 1.屋架形式及幾何尺寸.(2) 2.屋架支撐布置.(3) 三、荷載計算.(4) 1.荷載設(shè)計值.(4) 2.荷載組合.(4) 四、內(nèi)力計算.(6) 五、桿件設(shè)計.(7) 1.上弦桿.(7) 2.下弦桿.(8) 3.斜腹桿“Ba”.(9) 4.豎桿“Gg”.(10) 5.各桿件的截面選擇計算.(10) 六、節(jié)點設(shè)計.(12) 1.下弦節(jié)點“c”.(12) 2.上弦節(jié)點“B”.(13) 3.屋脊節(jié)點“H”.(15) 4.支座節(jié)點“a”.(16) 七、屋架施工圖.(19) 附節(jié)點詳圖1-6.(20)一、設(shè)計資料 某廠房總長度為90m,跨

2、度為L=21m,屋蓋體系為無檁體系,縱向柱距為6m。 1.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C30,屋面坡度i=L/10,L為 屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于-200C,無侵蝕性介質(zhì),地震設(shè)防烈度為7級,設(shè)計基本抗震加速度為0.1g.。二類場地。屋架下弦標(biāo)高為18m,廠房內(nèi)橋式吊車為2臺150/30t(中級工作制),鍛錘為2臺5t。 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)如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為:用Q345鋼,焊條為E50型。 3.屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載: 無檁體系:采用1.5m6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土屋板(考慮屋面板起系桿作用

3、)。荷載:屋架及支撐自重:按經(jīng)驗公式q=0.12+0.011L,L為屋架跨度,以m為單 位,q為屋架及支撐自重,以kN/m2為單位; 屋面活荷載:施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7kN/m2,雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為 S0=0.65kN/m2,施工活荷載與雪荷載不同時考慮,而是取兩者的較大值,因此活荷載取0.7kn/m2.。 積灰荷載0.6kN/m2。 屋面各構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 0.4kN/m2 水泥砂漿找平層 0.4kN/m2 保溫層 0.35kN/m2 一氈二油隔氣層 0.05kN/m2 水泥砂漿找平層 0.3kN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.45kN/m2二、屋架

4、形式、尺寸、材料選擇及支撐布置 本方案為無檁屋蓋方案,i=1/10,采用平坡梯形屋架。屋架計算跨度L0=L-300=2700mm,端部高度取H0=1990mm,中部高度H=3040mm,屋架幾何長度見圖鋼材采用Q235鋼,焊條為E50型,手工焊。根據(jù)車間長度,屋架跨度和荷載情況,設(shè)置上下弦桿橫向水平支撐,垂直支撐和系桿圖1 屋架形式及幾何尺寸 2.屋架支撐布置如下圖2所示:符號說明: SC上弦支撐 XC下弦支撐 CC垂直支撐 GG剛性系桿 LG柔性系桿圖2 屋架支撐布置三、荷載和內(nèi)力計算 1.荷載設(shè)計值 永久荷載設(shè)計值: 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 屋架及支撐自重 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 水泥砂

5、漿找平層 保溫層 0.3531.35=0.4725kN/m2 一氈二油隔汽層 水泥砂漿找平層 合計 4.457 可變荷載設(shè)計值: 屋面活荷載 積灰荷載 0.631.4=0.84 合計 1.82 2.荷載組合 設(shè)計屋架時,應(yīng)考慮以下3種荷載組合: 使用階段荷載情況:(1)全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載:F=(4.457+1.82)31.536=56.49KN (2) 全跨節(jié)點永久荷載: F1=4.45731.536=40.11KN 半跨節(jié)點可變荷載:F2=1.8231.536=16.38KN 施工階段荷載情況:(3)全跨屋架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點屋架自重:F3=0.474

6、31.536=4.266KN 半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載:F=(1.9575+0.98)31.536=26.438KN圖3 荷載組合作用下的計算簡圖21米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值21米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值圖4 屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)由屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)求出各種組合荷載情況下的內(nèi)力,計算結(jié)果見下表1:桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第1種組合第2種組合第3種組合計算桿件內(nèi)力(kN)全跨左半跨右半跨上弦AB0.0000.0000.000000BC,CD-7.472-5.310-2.162-172.261-89.035DE,EF-11.262-7.339-3.923-242

7、.072-151.760FG,GH-12.18-6.861-5.319-233.351-192.584下弦ac4.1003.0101.09097.06946.308ce9.7446.6633.081217.724123.023eg11.9627.3264.636244.715173.596gh11.7685.8845.884205.763205.763斜腹桿Ba-7.684-5.641-2.043-181.917-86.793Bc5.8083.9601.848129.47173.634Dc-4.409-2.633-1.776-88.420-65.763De2.7921.2221.57044.2

8、1853.418Fe-1.572-0.047-1.525-7.949-47.024Fg0.328-1.0391.367-26.07037.540-26.070Hg0.7131.913-1.20053.618-28.684-28.684豎桿Aa-0.5-0.50.00-15.352-2.133Cc,Ee-1.0-1.00.00-30.704-4.266Gg-1.0-1.00.00-30.704-4.266表1 屋架桿件內(nèi)力組合表 注:=kN,=kN,=18.9kN,=4.266kN,=26.438kN五、桿件設(shè)計 腹桿最大內(nèi)力kN,查表7.4,中間節(jié)點板厚度選用10mm,支座節(jié)點板厚度選用12m

9、m。 1.上弦桿(圖5)整個上弦采用等截面,按FG、GH桿件的最大內(nèi)力設(shè)計。N=N,上弦桿平面內(nèi)計算長度;在屋架平面外,根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況,平面外計算長度。 因為,故截面宜選用兩個不等肢角鋼短肢相并,選用,如下圖5所示:圖5 上弦桿截面圖 設(shè),查附表4.2得 需要截面面積為:為,于是 , 所選 2.下弦桿(圖6)圖6 下弦桿截面圖 整個下弦采用同一截面,按最大內(nèi)力所在的計算。 , , 所需截面面積為: 選用,因為,故選用不等肢角鋼短肢相并。 , , 3.斜腹桿“Ba”(圖7)圖7 斜腹桿“Ba”截面圖 桿件軸力 計算長度,因為,故采用不等肢角鋼長肢相并,使。 選用,則, , ,故只需求

10、=0.601, , 所選桿件滿足要求。 4.豎桿“Gg”(圖8)圖8 豎桿“Gg”截面圖 , 由于內(nèi)力較小,故按選擇,所需的回轉(zhuǎn)半徑為: 查型鋼表,選擇截面的回轉(zhuǎn)半徑較計算的要略大些,故選用。 , 因為,故只需求, ,桿件滿足要求。 5.其余各桿件的截面選擇計算過程不一一列出,其計算結(jié)果見表2(在下一頁)。 1.下弦節(jié)點“c”(圖9)圖9 下弦節(jié)點“c” 詳圖(1)腹桿與節(jié)點板間連接焊縫長度的計算用型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值為。Bc桿:設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫和,則所需的焊縫長度為:Dc桿:設(shè)“Dc”桿的肢背和肢尖焊縫和,則所需的焊縫長度為:Cc桿:由于“Cc”桿內(nèi)力很小,故

11、焊縫尺寸可按構(gòu)造要求確定,取。(2)確定節(jié)點板尺寸根據(jù)上面求得的焊縫長度,按構(gòu)造要求留出桿件間應(yīng)有的間隙并考慮制作和裝配等誤差,按比例繪出節(jié)點詳圖,從而確定節(jié)點板的尺寸為。(3)下弦桿與節(jié)點板間連接焊縫的強度驗算下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為,取,焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,對受力較大的肢背處焊縫進(jìn)行強度驗算:,焊縫強度滿足要求。2.上弦節(jié)點“B”(圖10)圖10 上弦節(jié)點“B”詳圖(1)腹桿與節(jié)點板間連接焊縫長度的計算Bc桿與節(jié)點板的連接焊縫尺寸和下弦節(jié)點“c” 相同。 Ba桿:肢背和肢尖焊縫分別采用和,則所需的焊縫長度為:(2)確定節(jié)點板尺寸(方法同下弦節(jié)點“c”) 確定節(jié)點板尺寸為

12、。(3)上弦桿與節(jié)點板間連接焊縫的強度驗算 應(yīng)考慮節(jié)點荷載和上弦相鄰節(jié)間內(nèi)力差的共同作用,并假定角鋼肢背槽焊縫承 受節(jié)點荷載的作用,肢尖角焊縫承受相鄰節(jié)間內(nèi)力差及其產(chǎn)生的力矩作用。肢 背槽焊縫強度驗算: 肢尖角焊縫強度驗算: 弦桿內(nèi)力差為, 軸力作用線偏心距為 偏心力矩為, 則 滿足強度要求。 3.屋脊節(jié)點“H”(圖11)圖11 屋脊節(jié)點“H” 詳圖(1) 腹桿與節(jié)點板間連接焊縫長度的計算方法與以上幾個節(jié)點相同,計算過程略,結(jié) 果見圖11。(2)確定節(jié)點板尺寸為:(3)計算拼接角鋼長度弦桿一般都采用同號角鋼進(jìn)行拼接,為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合,并便于施焊,需將拼接角鋼的尖角削除,且截去垂直

13、直肢的一部分寬度。拼接角鋼的這部分削弱,可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。拼接角鋼規(guī)格與上弦桿相同,長度取決于其與上弦桿連接焊縫要求,設(shè)焊縫,則所需焊縫計算長度為(一條焊縫):拼接角鋼總長度, 豎肢需切去,取并按上弦坡度熱彎。(4)上弦桿與節(jié)點板間連接焊縫的強度驗算上弦角鋼肢背與節(jié)點板之間的槽焊縫承受節(jié)點荷載,焊縫強度驗算同上弦節(jié)點“B”,計算過程略。上弦角鋼肢尖與節(jié)點板的連接焊縫強度按上弦內(nèi)力的驗算。設(shè),節(jié)點板長度為節(jié)點一側(cè)焊縫的計算長度為則焊縫強度滿足要求。因屋架的跨度較大,需將屋架分為兩個運輸單元,在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設(shè)置工地拼接,左半跨的上弦桿、斜腹桿和豎腹桿與

14、節(jié)點板連接用工廠焊縫,而右半跨的上弦桿、斜腹桿與節(jié)點板連接用工地焊縫。4.支座節(jié)點“a”(圖12)圖12 支座節(jié)點“a”詳圖為了便于施焊,下弦桿軸線至支座底板的距離取,在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋,加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等,厚度為。(1)支座底板的計算則承壓面積為,式中,為混凝土強度設(shè)計值,對混凝土,。底板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計算,節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊,每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板,見圖12。板的厚度由均布荷載作用下板的抗彎強度確定: 底板下的平均應(yīng)力為:兩支承邊之間的對角線長度為:由相似三角形關(guān)系得:,為兩支承邊的相交點到對角線的垂直距離,由查表確定,查表得。每塊板單位寬度的最大彎矩為: 底板厚度為:根據(jù)構(gòu)造要求,屋架跨度為,取。底板尺寸為:。(2)加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算設(shè),焊縫計算長度。加勁肋與節(jié)點板間的豎向焊縫計算

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