單層廠房鋼屋蓋設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、宿遷學(xué)院四系課程設(shè)計(jì)用紙第25頁(yè) 共25頁(yè)單層廠房鋼屋蓋設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)計(jì)算資料梯形屋架跨度27m，屋架間距6m，廠房長(zhǎng)度84m。屋架支撐于鋼筋混凝土柱子上，節(jié)點(diǎn)采用焊接方式連接。鋼筋混凝土柱高12m，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。鋼材為Q235-B，焊條E43型。廠房?jī)?nèi)有中級(jí)工作制橋式吊車，起重量Q300kN。屋面均布活荷載（不與雪荷載同時(shí)考慮）為：輕型屋面取0.3kN/,但計(jì)算負(fù)荷面積不超過60時(shí)，取0.5 kN/；重型屋面取0.5 kN/。屋面材料為長(zhǎng)尺壓型鋼板，屋面坡度i，H型鋼檁條的水平間距為3.375m。基本風(fēng)壓為0.75 kN/，基本雪壓為0 kN/。二、屋架幾何尺寸的確定屋架的計(jì)

2、算跨度，端部高度取跨中高度為?？缰衅鸸案叨葹?0mm（L/500）。梯形鋼屋架形式和幾何尺寸如圖1所示。三、屋蓋支撐布置根據(jù)廠房長(zhǎng)度（84m60m）、跨度及荷載情況，設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格與中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間的上弦平面有檁條代替剛性與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)置了柔、剛性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載。在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖2、圖3、圖4所示。其中SC#為上弦支撐、XC#為下弦支撐、CC#為垂直支撐、GG

3、#為剛性系桿、RG#為柔性系桿、GWJ#為屋架。四、荷載計(jì)算1、永久荷載（水平投影面）壓型鋼板 kN/檁條（0.5kN/m） 0.148 kN/屋架及支撐自重 0.01L=0.27kN/ 合計(jì) 0.569kN/ 2、可變荷載（水平投影面）因屋架受荷水平投影面積超過60，故屋面均布活荷載為0.30 kN/，無雪荷載。故取屋面均布活荷載為可變荷載。3、風(fēng)荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.056，屋面迎風(fēng)面的體型系數(shù)為-0.6，背風(fēng)面為-0.5，所以負(fù)風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值（垂直于屋面）為：迎風(fēng)面：kN/背風(fēng)面：kN/對(duì)輕型鋼屋架，當(dāng)風(fēng)荷載較大時(shí)，風(fēng)吸力可能大于屋面永久荷載，此時(shí)屋架弦桿和腹桿中的內(nèi)力均可能變號(hào)，必須考

4、慮風(fēng)荷載組合。但此處風(fēng)荷載小于永久荷載，故不考慮風(fēng)荷載的影響。五、屋架桿件內(nèi)力計(jì)算與組合由永久荷載控制的荷載組合值為 ：kN/由可變荷載控制的荷載組合值為：kN/故可變荷載效應(yīng)起控制作用。1、荷載組合考慮以下二種荷載組合（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載（2）全跨永久荷載+半跨可變荷載（3）全跨屋架、支撐及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載注：在施工中能保證屋面板對(duì)稱布置，所以不考慮第三種荷載組合。2、節(jié)點(diǎn)荷載（1）永久荷載：kN （2）可變荷載：kN3、內(nèi)力系數(shù)計(jì)算因屋架結(jié)構(gòu)對(duì)稱，由結(jié)點(diǎn)法解得F1作用于左半跨時(shí)的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)，如圖5所示。計(jì)算過程如下由，得；由，得。結(jié)點(diǎn)a，得；，

5、得。結(jié)點(diǎn)A，得，得由以上兩式求得結(jié)點(diǎn)b，得，得結(jié)點(diǎn)B，得，得由以上兩式求得結(jié)點(diǎn)c，得，得結(jié)點(diǎn)C，得，得由以上兩式求得結(jié)點(diǎn)d，得，得結(jié)點(diǎn)D，得，得由以上兩式求得結(jié)點(diǎn)E，得，得結(jié)點(diǎn)e，得，得結(jié)點(diǎn)D，得，得結(jié)點(diǎn)d，得，得結(jié)點(diǎn)C，得，得結(jié)點(diǎn)c，得，得結(jié)點(diǎn)B，得，得結(jié)點(diǎn)b，得，得結(jié)點(diǎn)A，得，得結(jié)點(diǎn)a，得，得 EQ 4、屋架桿件內(nèi)力計(jì)算前面已求得桿件的內(nèi)力系數(shù)，所以只需將桿件內(nèi)力系數(shù)分別乘以各種荷載組合下節(jié)點(diǎn)荷載即得各種荷載組合下的桿件內(nèi)力。桿件內(nèi)力計(jì)算過程見表1。表1 屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表 （單位：KN）桿件內(nèi)力系數(shù)（F=1）單項(xiàng)荷載內(nèi)力內(nèi)力組合最不利組合活載恒載第一種第二種名稱編號(hào)左半跨右半跨全跨左半跨

6、F2*右半跨F2*全跨F1*+上弦桿AB-3.398-1.447-4.875-28.900-12.307-67.407-108.614-96.307-79.714-108.614AB-1.447-3.398-4.875-12.307-28.900-67.407-108.614-79.714-96.307-108.614BC-4.698-2.448-7.146-39.956-20.820-98.808-159.584-138.764-119.628-159.584BC-2.448-4.698-7.146-20.820-39.956-98.808-159.584-119.628-138.764-1

7、59.584CD-4.610-3.024-7.814-39.208-25.719-108.044-172.971-147.252-133.763-172.971CD-3.024-4.610-7.814-25.719-39.208-108.044-172.971-133.763-147.252-172.971DE-3.610-3.610-7.220-30.703-25.719-99.831-156.253-130.534-130.534-156.253DE-3.610-3.610-7.220-30.703-25.719-99.831-156.253-130.534-130.534-156.253

8、下弦桿ab0000000000ab0000000000bc3.3701.3414.71128.66211.40565.139105.20693.80176.544105.206bc1.3413.3704.71111.40528.66265.139105.20676.54493.801105.206cd4.6592.3346.99339.62519.85196.692156.168136.317116.543156.168cd2.3344.6596.99319.85139.62596.692156.168116.543136.317156.168de4.5773.0047.58138.92725

9、.549104.822169.358143.809130.431169.358de3.0044.5777.58125.54938.927104.822169.358130.431143.809169.358斜腹桿Ab3.9601.5795.53033.68013.42976.463123.572110.14389.892123.572Ab1.5793.9605.53013.42933.68076.463123.57289.892110.143123.572Bc1.5811.2182.79913.44610.35938.70262.50752.14849.06162.507Bc1.2181.58

10、12.79910.35913.44638.70262.50749.06152.14862.507Cd-0.1140.9520.838-0.9708.09711.58718.71410.61719.68419.684Cd0.952-0.1140.8388.097-0.97011.58718.71419.68410.61719.684De-1.3770.808-0.569-11.7116.874-7.868-12.705-19.579-0.994-19.579De0.808-1.377-0.5696.874-11.711-7.868-12.705-0.994-19.579-19.579豎桿Aa-3

11、.000-1.000-4.000-25.515-8.505-55.308-89.328-80.823-63.813-89.328Aa-1.000-3.000-4.000-8.505-25.515-55.308-89.328-63.813-80.823-89.238Bb-2.079-0.829-2.908-17.682-7.051-40.209-64.942-57.891-47.260-64.942Bb-0.829-2.079-2.908-7.051-17.682-40.209-64.942-47.260-57.891-64.942Cc-0.915-0.705-1.620-7.782-5.996

12、-22.400-36.178-30.182-28.396-36.178Cc-0.705-0.915-1.620-5.996-7.782-22.400-36.178-28.396-30.182-36.178Dd0.079-0.611-0.5320.672-5.197-7.356-11.881-6.684-12.553-12.553Dd-0.6110.079-0.532-5.1970.672-7.356-11.881-12.553-6.684-12.553Ee0.3950.3950.7903.3593.35910.92317.64114.28214.28217.641六、屋架桿件設(shè)計(jì)查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手

13、冊(cè)，節(jié)點(diǎn)板厚度選用8mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用10mm。1、上弦桿上弦采用等截面，按CD桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=-172.971kN。上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)：；在屋架平面外，根據(jù)支撐和內(nèi)力變化情況，取。根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用兩個(gè)等肢角鋼。設(shè)，查表得。取強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，則需要的截面積：需要回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要的、 ，查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 圖 6 上弦桿截面所以，由，查表得。則截面滿足要求。截面如圖6所示。 2、下弦桿下弦采用等截面，按de桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=169.358kN。下弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)：；在屋架平面外，根據(jù)

14、支撐和內(nèi)力變化情況，取。根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用兩個(gè)等肢角鋼。需要的截面積： 查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 圖 7 下弦桿截面截面滿足要求。截面如圖7所示。3、斜腹桿因屋架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以下只設(shè)計(jì)了左半跨的桿件，右半跨的桿件與左半跨的相同。（1）Ab桿桿件軸力N=123.572kN，。需要的截面積： 查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 圖 8 腹桿Ab截面，滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 ，截面滿足要求。截面如圖8所示。由內(nèi)力表可知，斜腹桿Bc、Cd與Ab桿相同均為壓桿；Bc和Cd桿的內(nèi)力都小于Ab桿，所以截面面積A都小于Ab桿；Bc和Cd桿

15、的長(zhǎng)細(xì)比分別為，和，均小于容許長(zhǎng)細(xì)比，故取Bc和Cd桿的截面與Ab桿的截面相同。（2）De桿桿件軸力N=-19.579kN，。因內(nèi)力較小，可按長(zhǎng)細(xì)比要求試選截面，查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 ，滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 所以 圖 9 腹桿De截面，由，查表得。則，截面滿足要求。截面如圖9所示。4、豎桿因屋架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以下只設(shè)計(jì)了左半跨的桿件，右半跨的桿件與左半跨的相同。（1）Aa桿桿件軸力N=-89.328kN，。設(shè)， EQ 查表得。取強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，則需要的截面積：需要回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要的、 ，查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 ，滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 所以 圖10 豎桿A

16、a截面，由，查表得。則，截面滿足要求。截面如圖10所示。（2）Bb桿桿件軸力N=-64.942kN，設(shè)， EQ 查表得。取強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，則需要的截面積：需要回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要的、 ，查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 ，滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 圖11 豎桿Bb截面 所以 ，由，查表得。則，截面滿足要求。截面如圖11所示。取Cc和Dd桿的截面與Bb桿的截面相同，經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。（3）Ee桿桿件軸力N=17.641kN，。需要的截面積： 查角鋼型鋼表，選用2，。 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算 圖 12 豎桿Ee截面，滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。 ，截面滿足要求。截面如圖12所示。各桿件的截面選擇列于表2。表2

17、屋 架 桿 件 截 面 選 擇 表?xiàng)U件計(jì)算內(nèi)力（kN）截面規(guī)格(mm）截面積（cm2）計(jì)算長(zhǎng)度（cm）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力（N/ mm2）名稱編號(hào)上弦桿所有-172.971239.5340.2340.23.885.4187.762.91500.636137.7下弦桿所有169.35828.58337.5337.51.372.18246.4154.8350-197.4斜腹桿Ab123.57225.94303.23791.552.33195.6162.7350-208Bc62.50725.94331.24141.552.33213.7177.7350-105.2Cd19.6

18、8425.94352.2440.21.552.33284188.9350-33.1De-19.579221.28375.24692.793.98134.5117.81500.36825豎桿Aa-89.328221.341991992.133.2293.461.81500.59969.9Bb-64.942221.34191.8239.82.133.2290.074.51500.62149.0Cc-36.178221.34226.1282.62.133.22106.188.31500.51732.8Dd-12.533221.34260.2325.32.133.22122.2101.01500.58

19、010.1Ee17.64128.58294.43681.372.18214.9168.8350-20.65、填板設(shè)計(jì)填板厚度與節(jié)點(diǎn)板厚度相同，對(duì)于雙角鋼拼接T型截面，填板寬度一般取50mm到80mm，填板應(yīng)伸出截面邊緣15mm到20mm。填板間距在受壓桿件中不大于40i，在受拉桿件中不大于80i。填板尺寸祥見施工圖。上弦桿AB桿（壓桿）：設(shè)置填板兩塊，則 BC桿（壓桿）：設(shè)置填板兩塊，則 CD桿（壓桿）：設(shè)置填板兩塊，則 DE桿（拉桿）：設(shè)置填板一塊，則 下弦桿ab桿（零桿）：設(shè)置填板一塊。bc桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 cd桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 de桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 斜

20、腹桿Ab桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 Bc桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 Cc桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 De桿（壓桿）：設(shè)置填板四塊，則 豎桿Aa桿（壓桿）：設(shè)置填板兩塊，則 Bb桿（壓桿）：設(shè)置填板兩塊，則 Cc桿（壓桿）：設(shè)置填板三塊，則 Dd桿（壓桿）：設(shè)置填板三塊，則 Ee桿（拉桿）：設(shè)置填板三塊，則 七、屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)鋼，焊條，故施焊時(shí)，焊腳尺寸與板厚關(guān)系應(yīng)滿組如圖13所示條件：圖13 對(duì)上弦桿和豎桿，厚度為，節(jié)點(diǎn)板厚度，則肢背焊縫：，取肢尖焊縫：，取對(duì)其他桿件，厚度為，均小于節(jié)點(diǎn)板厚度，則肢背焊縫：，取肢尖焊縫：，取1、腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫因腹桿均選用等邊角鋼，所以角鋼肢背、肢尖內(nèi)

21、力分配系數(shù)分別為0.7和0.3。角鋼肢背 角鋼肢尖 且考慮施焊時(shí)起弧落弧影響，實(shí)際 肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度見表3表 3 腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫桿件截面規(guī)格內(nèi)力（kN）肢背肢尖內(nèi)力（kN）內(nèi)力（kN）Ab2123.57286.5005809037.07253545Bc262.50743.7555405018.75252030Cd219.68413.779515255.9055515De2-19.579-13.705515255.8745515Aa2-89.328-62.5305607026.79852535Bb2-64.942-45.4595455519.43852030Cc2-36.178-25.3

22、255253510.85351020Dd2-12.533-8.773510203.7605515Ee217.64112.349515255.29255152、支座節(jié)點(diǎn)a支座節(jié)點(diǎn)采取鉸接支座，力的傳遞路線是，屋架支座桿件合力作用在節(jié)點(diǎn)板上，節(jié)點(diǎn)板通過與肋板的焊縫將合力的一部分傳給肋板，節(jié)點(diǎn)板與肋板通過與底板的水平焊縫將合力傳給底板。為便于施焊，下弦角鋼的邊緣與底板間的距離一般應(yīng)不小于下弦伸出肢的寬度，且不小于，故取。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋厚度去取節(jié)點(diǎn)板厚度的0.7倍，為，加勁肋高度與節(jié)點(diǎn)板高度相等。（1）支座底板計(jì)算支座反力支座底板的平面尺寸取查表得 ，取 2）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所受的內(nèi)力為取 ，焊縫長(zhǎng)度 3）節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算底板連接焊縫傳遞全部支座反力 ，取，節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫： 每塊加勁肋與底板的連接焊縫：各尺寸及布置如圖14 圖 14支座節(jié)點(diǎn)a3、下弦節(jié)點(diǎn)e設(shè)Ee桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計(jì)算）： 肢背： ，取60。肢尖： ，取40。設(shè)ed桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：肢背： ，取70。肢尖： ，取5