21米屋架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計黃山學(xué)院21米跨工業(yè)廠房梯形屋架設(shè)計設(shè)計資料.某單層單跨工業(yè)廠房總長度 90米，L和麥L（取21m）。廠房縱向柱距6 m。.結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)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6度，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。.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(diǎn)荷載P=1.0 作用下桿件的內(nèi)力）如附圖所示。根據(jù)設(shè)計要求，屋架采用的鋼材、 焊條為：Q235鋼，焊條為E43型。.荷載標(biāo)準(zhǔn)值（

2、水平投影面計）（1）永久荷載： TOC o 1-5 h z 三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層0.4 KN/m2水泥砂漿找平層0.4 KN/m22保溫層0.45KN/m一氈二油隔氣層0.05 KN/m2水泥砂漿找平層0.3 KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.45 KN/m2屋架及支撐自重：按經(jīng)驗公式 q 0.12 0.011L =0.351KN/m（2）可變荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值：積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.7 KN/m0.35 KN/m1.2KN/m注：實際取屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值的較大值，保溫層及積灰單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計荷載取值參照學(xué)號。屋架計算跨度，幾何尺寸及屋

3、面坡度見附圖1。.鋼屋架的制造、運(yùn)輸荷安裝條件：在金屬結(jié)構(gòu)廠制造，運(yùn)往工地安裝， 工地有足夠的起重安裝條件。屋架幾何尺寸及屋架全跨上弦節(jié)點(diǎn)單位荷載作用下構(gòu)件內(nèi)力系數(shù)見附圖。.內(nèi)力計算考慮下面三種情況(1)、滿載(全跨靜荷載加全跨活荷載)(2)、在吊裝過程中可能出現(xiàn)的半跨屋面板荷載和半跨活荷載(活荷 載400 N/m2)和全跨屋架自重。(3)、在使用過程中全跨靜荷載和半跨活荷載。.設(shè)計附圖：5 051505500922OQXyl&44613350504/ 0952e1500X7=1050021米跨屋架幾何尺寸500 00020.5A040350751.00：00+-7.4721.01.0D用+

4、9.744 1.01.0F-12.1+ 11.9621.0uG+ 121米跨屋架全跨單位荷載1.0H-1 2.18.768h作用下各桿件的內(nèi)力值0.51.01.01.01.01.01.01.0A +B+ 3.010/ +U+ 6.663-1G會.86101-5.3 19人-EDCB+ 7.326nHV O+ 5.884 V +4.63600 / /T /+02. 1620.00-2A6 + 3.08103+ 1.090aceggeca21米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值二、屋蓋結(jié)構(gòu)形式和支撐布置布置屋蓋支撐時應(yīng)根據(jù)支撐布置原則，結(jié)合本設(shè)計具體情況，即廠房長度90 m60m跨度L = 2

5、1m有橋式吊車且吊車平臺較高等，考慮上弦橫向水平支 撐、下弦橫向水平支撐、垂直支撐應(yīng)設(shè)幾道和其位置；下弦縱向水平支撐是否需 要設(shè)置；系桿如何設(shè)置，設(shè)剛性系桿還是柔性系桿布置屋架支撐，并進(jìn)行編號， 鋼屋架代號GWJ單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計支撐代號：屋架上弦橫向水平支撐 sc 屋架下弦橫向水平支撐xc屋架下弦縱向水平支撐zc垂直支撐cc剛性系桿LG1柔性桿件LG260006000 X 156000屋架上弦支撐布置圖COTLUIL )1ccjL1LL1 i 1111 i11ZCx /CC1X.LG1七L - zHJ.X美1 c T L jZXiTLblF LG2 *LG1LG2F- Jr?

6、X5(J4 L-3L，/ ar、LG金丁u.I1 i111LG1LG,LtLG,1s/ X1J、xT!6000LGL 丁L ：i6000 x 15LS_6000屋架下弦支撐布置圖86.Q 6010n截面驗算:截面特性：A=3200mm2, ix=40.1mm, iy=32.7mmlox 25302cc263.09ix 40.110yy 丁 iy253077.3732.7150則yz12515.680.56.3.7 ;(1bl2t2 1 oyi2530 0.5612511.352乃4)23502 82、 “(1 4) 6052.7 12544786400.705 3200滿足長細(xì)比要求，因y X

7、 yz由y=77.37查附表得y 0.705212.16N/mm2 f 215N/mm2 滿足要求。腹桿Bc 計算內(nèi)力設(shè)計值：N=361.78 KN計算長度:lox 0.8l 0.8 2613 2090.4 mmloy l 2613mm芾p生七又N 3617802截面選擇：A1682.70mmf 215根據(jù)需要的A ix i y查型鋼表選用2/75X 8等邊角鋼。10單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計截面驗算:截面特性：A=1150X 2mm2, ix=22.8cm, iy=35.0mm1 oxix2090.422.891.6810y y -i y261335.074.663617801150

8、 2.2157.3N /mm2215N /mm滿足要求腹桿cD 計算內(nèi)力設(shè)計值：N=274.64 KN計算長度:lox 0.8l 0.8 2864 2291.2 mmloy l 2864 mm截面選擇：選用等邊角鋼，設(shè)80, b類截面查附表得0.688需要的截面特性：A 2746401856.40 mm2f 0.688 215lox 2291.28028.64mmiy10y 28648035.8mm根據(jù)需要的A ix iy查型鋼表選用2/75X 10,截面驗算:截面特性：A=1413X2mm2, ix=22.6cm, iy=35.4mml 0 x x ix2291.222.6101.38150

9、l 0y y ix286435.480.90110.546單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計r b由一 t75loy28640.58 22.159.375 0.58b75則yzy/ 0.475b412 281.83, 0.475 75412-2loy t28642 8284.17滿足長細(xì)比要求，由x =101.38查附表得 x2746400.546 1413 22178N / mm2f 215N/mm2滿足要求。(4)腹桿De計算內(nèi)力設(shè)計值：N=173.92 KN根據(jù)需要的A ix iy查型鋼表選用2/70X 45.豎桿(1)支座處豎桿Aa計算內(nèi)力設(shè)計值：N=-31.15KN計算長度：lox

10、l 1990 mm10y l 1990 mm截面選擇：選用等邊角鋼，設(shè) 80,b類截面查附表得0.688 。需要的截面特性：A N 31150210.59mm2f 0.688 215ixiylox 1990 8024.875mml ox199091.28mm21.8l oy1990 61.99 mm32.1根據(jù)需要的A ix iy查型鋼表選用2/70X 412單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計i y=32.1mmlox 1990ix 21.891.281 oy1990則yzb3.9 (1t0.58乜b|2t2 ioy i19000.58 一 7016.5iy32.161.9915018.6b4

11、3.770(119902 4218.6 70478滿足長細(xì)比要求，因xyzx=91查附表得0.61231150A 0.612 557 245.69N/mm2 f 215N /mm2驗算: 截面特性：A=557 x 2mm2, ix=21.8mm,滿足要求(2)豎桿Gg計算內(nèi)力設(shè)計值：N=62.29KN 計算長度:lox l 2312mm loy l 2890 mm截面選擇：選用等邊角鋼，設(shè)80,b類截面查附表得0.688 。需要的截面特性：A - f622900.688 2152421.11mmlox 2312ix - 28.9mm8013單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計iy1 oy2890

12、8036.12mm根據(jù)需要的A ix iy查型鋼表選用2/70X 4驗算：截面特性：A=557 x2mm2, ix=21.8mm, i y=32.1mm1ox 2312ix 21.8106.115010yiy289032.190.03150咤 70 17.5 弓 0.58甯 23.95則yz_4d 0.475b1 y l 2t21 oy l90.03 140.475 7028902 4297.71滿足長細(xì)比要求，因xyz y 由x =106.1查附表得 0.517N 62290A 0.517 557 22108.15N / mm-_2f 215N /mm2滿足要求.其他桿件截面的選擇見下表表3

13、屋架桿件截面選擇表桿件計算 內(nèi)力 (KN)截回 規(guī)格截 面 面 積/mm2計算長度(mm)回轉(zhuǎn)半徑(mm長細(xì)比容 許 長 細(xì) 比 穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力(T(N/ mrfi)名 稱編 號10 x10yixiy入x入y入yz小xy y上 弦 桿FG-758.702Z 125X80X 12,短邊相并46801507.5301522.461.567.349.0491500.7672211.31下 弦 桿eg745.122Z 125X80X 10,短邊相并39403000.006000.022.661.113.2798.20350189.114單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計腹 桿aB-478.642Z 12

14、5X80X8,長邊相并32002530.002530.040.132.763.0077.00601500.705212.16Bc361.782Z75X 823002090.402613.022.83591.6874.66350157.3cD-274.642 / 75 X1023002291.2286422.835101.3880.8084.171500.546178De173.922Z70X 411142291.2286421.832.1105.1089.22350147.1eF-97.922Z70X 411142499.2312421.832.1114.6097.32841500.46617

15、7.73Fg-37.2832 Z70X 411142499.203124.021.832.1114.6097.3297.321500.46771.751.93235046.62gH-41.7932 Z70X 411142712.003390.021.832.1124.40105.61105.611500.41390.8473.63735066.1豎桿Aa-31.152 Z70X 411141990.001990.021.832.191.2861.99781500.61243.69Cc-62.292 Z70X 411141832.002290.021.832.184.0471.3471.3415

16、00.66179.7Ee-62.292 Z70X 411142072.002590.021.832.195.0580.6980.691500.58889.6Gg-62.292 Z70X 411142312.002890.021.832.1106.1090.0397.711500.517108.15四.節(jié)點(diǎn)設(shè)計重點(diǎn)設(shè)計“ a”“B”“e”“H”四個典型節(jié)點(diǎn)（如圖下圖），其余節(jié)A 0.000-465.C4-D -701.12F-758(J0-478.6-62.29173.92-62-97.9229-651.9322.2973.637-31.361.78a 255.392850-274.6473.6

17、37c 606.963000745.123000g 733.04300011850桿件內(nèi)力（KN）用E43焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 ffw 160N/mm2,角焊縫的焊角尺寸和焊縫計算長度的限制和構(gòu)造要求。經(jīng)查表得，取 5mm的倍數(shù) 得各桿件截面中性軸距角鋼背面的距離分別如下表15單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計表4截面中性軸距翼緣邊緣的長度桿件型號/ 125X80X 12短邊相并/ 110X70X 10短邊相并/ 125X80X8長邊相并2/ 75X82 / 70 X 4中性軸距角鋼背面距離（單位：mm20204020201.下弦節(jié)點(diǎn)“e”先計算腹桿焊縫長度，然后定出節(jié)點(diǎn)板

18、的形狀和尺寸，最后計算下弦桿與節(jié) 點(diǎn)板之間的連接焊縫。6畫966KND e桿焊縫計算N=-173.92 KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值f：160N/mM,根據(jù)構(gòu)造要求:板厚t 6mm時，hf t ,取hf 4mm,則焊縫所需長度為肢背lw0.7N0.7 173920w2hef f2 0.7 4 160135.88mm,取 150mm16單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計肢尖Iw學(xué)匹里也 58.23mm,取70mm 2hef：2 0.7 4 160Ee桿焊縫計算N=-62,29KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffw 160N/mm2,根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)焊縫 hf 4mm,則焊縫所需長度為焊縫長度32mm=8hf lw 6

19、0hf 240mm肢背：lw T .7 5869145.85mm,根據(jù)構(gòu)造要求取60mm2heffw 2 0.7 4 160肢尖：lw0.3 5869119.65mm,根據(jù)構(gòu)造要求取50mm2heffw 2 0.7 4 160Fe桿焊縫計算N=-97.92 KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值f： 160N/mm2,根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)焊縫 hf 4mm,則焊縫所需長度為焊縫長度32mm=8hf lw 60hf 240mm肢背：lw 27N0.7 9226272.08mm根據(jù)構(gòu)造要求取90mm2heffw 2 0.7 4 160,肢尖：lw Q3N70.3 9226230.89mm根據(jù)構(gòu)造要求取50mm2heffw

20、 2 0.7 4 160(4)下弦桿焊縫驗算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰內(nèi)力之差： N=745.12-606.96=138.16 KN根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為 400X 320mm,見圖 受力最大肢背焊逢應(yīng)力驗算：設(shè) hf 6mm 0.75 N f 2 0.7hfl0.75 1301762 0.7 6(400 12)29.95N / mm2ffw 160N/mm22上弦桿節(jié)點(diǎn)” B17單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計465.44KN62.礴6維2 / 125 X 80 X 122 / 75 X 82/ 125 X 80 X 8361.78KN478.6KN! .上弦桿節(jié)點(diǎn)“ B”(1

21、) aB桿焊縫計算N=-478.64 KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffw 160N/mm2,根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)焊縫 hf 6mm,則焊縫所需長尸為肢背 lw 06絆0.65 478640231.49mm,取230mm2heffw2 0.7 6 160肢尖lw0.35N2heffw0.35 4786402 0.7 6 160124.65mm,取 130mm(2) Bc桿焊縫計算N=361.78KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值ffw 160N/mM ,根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)焊縫 hf 6mm,則焊縫所需長度為肢背lw0.7Nw2heff0.7 3617802 0.7 6 160188.43mm,取 190mm肢尖 lw 曜 0.

22、3 36178080.75mm,取 90mm2heff2 0.7 6 160(3)上弦桿焊縫驗算2考慮擱置棚條，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)上弦肢背 -1 7mm,用槽焊縫按兩條角焊縫計算,3182F/ 2 1.22 2 0.7hflf2 0.7 6 (500 12)單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計設(shè)hf -=5mm ,為了制造方便，通常取 hf hf 6mm ,焊縫設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)乘以折減 2系數(shù)0.8,節(jié)點(diǎn)板尺寸為500 x310mm,上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰上 弦桿內(nèi)力之差， N=465.44 kN肢背槽焊縫驗算：(0.75 438.538)258.691/ 2 1.22 22 0.7h fl w12

23、 0.7 6 (500 12)后80.45N/mm2 0.8ffw 128N/mm2肢尖角焊縫驗算:(K2 N)2 F / 2 1.22 21(0.25 438.538)258.691/ 2 1.22 227.38N/mm2 f wf 160N/mm23.屋脊節(jié)點(diǎn)“ H”(1)上弦桿拼接計算上弦桿常采用同鋼號鋼拼接，為了連接緊密和便于施焊，常需將拼接角鋼的 棱角削圓并切去垂直肢的一部分寬度4 =t+ hf +5mm=10+6+5=21mm.拼接接頭一側(cè)的連接焊縫長度按上弦桿內(nèi)力計算，設(shè)焊縫長度hf 9mm,每條焊縫所需長度為N4 0.7hf ffw7148544 0.7 9 160177.3m

24、m取拼接角鋼長度 L=2 (lw 2hf ) +20=410.6mm 取 L=800mm19單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計2/125X80X 122/125X80X12KM758.70KNg2/70X42/ 70X 41 KN714.854KN758.70KN-W 1-733673KN7癡637KN屋脊節(jié)點(diǎn)“ H”(2)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載，強(qiáng)度足夠上弦桿肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15%計算。設(shè)hf 6mm,節(jié)點(diǎn)板的長度為430mm,節(jié)點(diǎn)一側(cè)的焊縫長度為lw 430/2 20 12 183mm焊縫應(yīng)力驗算:0.15 N2hflw0.1

25、5 7148542 0.7 6 18369.76 N / mm2O15N e 62hflw20.15 714854 60 6Z22 0.7 6 183,69.7622137.221.222137.22 N / mm22132.36 N / mm22160 N / mm2gH桿焊縫計算N=73.637 KN角焊縫強(qiáng)度設(shè)計值f： 160N/mM,根據(jù)構(gòu)造要求設(shè)焊縫hf 4mm,則焊縫所需長度為20單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計肢背:0.7 N2heffw0.7 736372 0.7 4 16057.53 mm,取70 mm0.3 N 0.3 73637肢大： 1 w 24.66 mm,取40m

26、m2heffw 2 0.7 4 160(4)支座節(jié)點(diǎn)“a”-41 Hl 11加勁肋計算簡圖支座節(jié)點(diǎn)“ a”(1)支座底板計算支座反力： R= 7P=7X 62.2908=436.04KN所需底板凈面積：AnRfc43604014.3230492mm21單層21米跨工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計設(shè)底板尺寸為250X 380mm底板平面凈面積:An 2250 250 62500mm底板下平均應(yīng)力為:R 41084026.57 N / mmA 62500底板為兩相鄰邊支撐板,單位寬度彎矩為2a250 2 177 mm2bia1 / 2 89 mmbi0.5,近似米用二邊簡支板系，查表7-13 (陳紹蕃主編鋼結(jié)構(gòu)a1基礎(chǔ)P273)得M 0.058 6.570.058(177)2 11938 N mm所需底板厚度：t6M焊縫內(nèi)力為:V 102710N，M125102710 6419375N mm2設(shè)hf 6mm,焊縫計算長度lw2hf15 450 15 12 423mm焊縫應(yīng)力檢算:V1027102 0.7 hflw2 0.7 6 423228.9N/mm6M2 hf lw26 641937522 0.7 6 423225.63N/mm1.222225.6328.91.2235.73N / mm2 f 160N /mm2(3)節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連