鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計

1、鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計一丶設(shè)計資料廠房總長 60，跨度為 24m，屋架間距 b=6m，端部高度 H=1990mm，中部高度 H=3190mm1、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 C20，屋面坡度為 i=1:10 ；L 為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于 20，無需抗震設(shè)防。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）如附表圖所示。屋架采用的鋼材為 Q235鋼，焊條為 E43 型，手工焊3、屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載采用無檁體系。用 1.5 6.0 預(yù)應(yīng)力混凝土屋板。荷載：屋架及支撐自重： q=0.384KN/m2屋面活荷載：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.7 KN

2、/m2，雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為 =0.7 KN/m2，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值屋面?zhèn)€構(gòu)造層的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水泥砂漿找平層0.4KN/m2保溫層0.4KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.6KN/m2永久荷載總和 =2.784KN/ ，活荷載總和 =0.7 KN/ 4、荷載組合。一般按全跨永久荷載和全跨可變荷載計算。節(jié)點荷載設(shè)計值：按可變荷載效應(yīng)控制的組合計算（永久荷載：荷載分項系數(shù)g=1.2 ；屋面活荷載活雪荷載： q=1.4 ，組合值系數(shù) =0.7 ）F=（ 1.2 2.7844+0.7 1.4 ） 1.5 6=37.2 KN按永久荷載效應(yīng)控制的組合計算（永久荷載：荷載

3、分項系數(shù)g=1.35 ；屋面活荷載活雪荷載： q=1.4 ，組合值系數(shù) =0.7 ）F=（ 1.35 2.784+0.7 1.4 0.7 ） 1.5 6=38.2KN故取節(jié)點荷載設(shè)計值為F=38.2 KN，支座反力 R=8F=305.6 KN二丶屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板，故采用無檁體系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10 ；屋架計算跨度L 2400030023700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取03190mm，下端起拱 50mm。屋架幾何尺寸如圖1 所示：24四、桿件界面設(shè)計（1） 上弦桿整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算：Nmax=-580.3KN，l 0 x=15

4、0.8cm， l 0y=301.6cm 故截面應(yīng)選擇等邊角鋼截面。假定 =50，則=0.856 ，Areq =N/f=5803/ （ 0.856 215） 31.5 cm 2i yreq =l ox/ =150.8/50=3.02cmi yreq = l oy / 301.6/50 6.03cm由附表 7.6 選 2L110 10, 肢背間距 a=10mm A=2 19.26=38.52cm2、 i x=3.05cm、 i y=4.52cm截面驗算：x l ox / ix 150.8/3.05=49.4 150( 滿足 )y l oy / iy =301.6/4.52=66.7 150( 滿足

5、 )b/t=10/1=10 0.58 301.6/10=17.50.415b469.7yzy1loy2 t 2yz x , 故 maxyz查表得0.7528由 N/A=5803/(0.7528 38.52)=200.1N/mm2 f=215 N/mm2故上弦桿采用 2 L110 10（2） 下弦桿整個下弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力N=576.9 KN計算l ox 300cmloy =1185cmAnqeq=N/f=26.83cm 2由附表 7.6 選 2 L100 8 , a=10mmA215.64 31.28 cm 2 ，i x 3.08cm，i y 4.48cm N / An =5769/3

6、1.28=185N/ mm2 215 N/mm2 ( 滿足 )5x l ox / ix 300/3.08=97.4 350( 滿足 )y l oy / iy =1185/4.48=264.5 350( 滿足 )故下弦桿采用 2 L100 8（3）腹桿 aBN=-336.7KN，l 0 x =l 0y=253cm選用截面 2L90 8, a=10mm截面幾何特性：幾何面積： A=27.88cm2回轉(zhuǎn)半徑： i x =2.76cm，i y=4.09cm長細(xì)比：x253.591.71502.76y253.5 61.91504.09b/t=9/0.8=11.250.58 253/9=16.3yzy 1

7、0.415b466x 91.7loy2t 2maxx91.7查表得x =0.610則 N /x A=3367/0.610 27.88=198N/ mm 2 215 N/ mm2 ( 滿足 )所以選擇截面為2L908 的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm（3） 腹桿 BcN=262.1KN，l 0 x=0.8 261.3=209cm， l 0y=261.3cm選 2 L70 5, a=10mmA26.88 13.76 cm 2 ，i x2.16cm，i y 3.24cm N / An =2621/13.76= 190.5N/mm2 215 N/ mm2 ( 滿足 )x l ox / ix 209/

8、2.16=96.8 350( 滿足 )y l oy / iy =261.3/3.24=80.6 350( 滿足 )選用截面 2L705 ， a=10mm（5）腹桿 FgN=43KN, l ox=l oy=0.8 312.4=249.9cm選 2L565，A=25.42=10.84cm 2滿足最小角鋼要求6i x 1.72cm，i y 2.69cmlox249.9145.3150滿足要求x1.72i xloy312.4116.1150滿足要求。y2.69i y（6）腹桿 gHN=0.46KN, l ox=0.8 339=271.2cm， l oy=339cm選 2L635，i x1.94cm，i

9、 y 2.97cmx =l ox/i x=139.8 150 滿足y =l oy/i y=114.1 150 滿足。（7）腹桿 HiN=-40.9KNlox=0.8 339=271.2cm， l oy=339cm選 2L635，i x1.94cm，i y 2.97cmx =l ox/i x=139.8 150 滿足y =l oy/i y=114.1 150 滿足。按第二種荷載組合NHi 壓力略微增加，但其值小，可滿足要求。（8）腹桿 IiN=78.2KNlox =0.9 319=287.1cm選 2L635，十字相連，A=12.28， ix2.45cmx =l ox/i x=117.2 350

10、 滿足承載力驗算：N / A=782/12.28=63.7N/mm 2 215( 滿足 )所以選擇截面為2L635 的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm其余截面選擇見下表：7屋架桿件截面選用表桿內(nèi)力設(shè)計算長度截面計算容許長桿件應(yīng)力件計值所用截面積細(xì)比填板數(shù)名稱l (ml (mm（N/號（ kN）0 x0y(cm ) m)cm2）上弦FG-953.6150830002 L125 801039.4204.4150每節(jié)間桿、981GH下弦gi948.061500120002 L125 801246.8202.5350每節(jié)間桿81aB-554.3253525352L90 1240.62189.01502

11、40Bc429.97208626082L90 827.88202.035025cD-339.9228728592L90 1240.62127.150282De231.24228728592L90 827.8882.935024eF-153.7250331292L90 1240.6262.5150246Fg78.44249531192L90 827.8828.135023腹桿gH-42.29271733962L63 614.5884.811503Hi-95.52269633702L63 614.58189.15039Aa-31.25199019902L63 614.5839.915029Cc-6

12、2.50183222902L63 614.5875.415027Ee-62.50207225902L63 614.5884.315038Gg-62.50231228902L63 614.5898.015039Ii26.87289128912L63 614.5818.420033五、節(jié)點設(shè)計（1）屋脊節(jié)點。豎桿Ii桿端焊縫按構(gòu)造取hf 和 lw 為 5mm和 80mm。上弦與節(jié)點板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，并假定僅承受屋面板傳來的集中荷8載，一般可不做計算。角鋼肢尖焊縫應(yīng)取上弦內(nèi)力N 的 15%進(jìn)行計算，即：N=0.15562=84.3(kN).其產(chǎn)生的偏心彎矩M= Ne=103（）84.

13、350 =4215000N? mm現(xiàn)取節(jié)點板尺寸如圖所示。設(shè)肢尖焊腳尺寸hf 2 =6mm，則焊縫計算長度l w2 =200 2 165=183（mm）。驗算肢尖焊縫強(qiáng)度：6M226284.31032N4215000f 2 0.7h f 2l w222 0.7 hf 2l w 21.22 20.7 6 18322 0.76 183=91.9上弦桿起拱后坡度為2w2（滿足要求）（ N/mm ） f f=160N/mm1。拼接角鋼采用與上弦相同截面，熱彎成型。9.6拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按弦桿所受內(nèi)力計算。設(shè)角焊縫焊腳尺寸h f =t 2=10 2=8（mm）。則接頭一側(cè)需要的焊縫計算長度為：l

14、wN56210340.7hff fw4 0.78156.8 mm160拼接角鋼的總長度為：l 2 lw 2hfa2156.8 281100 376.4( mm)10 29.6取 l =400mm拼接角鋼豎肢需切去的高度為：= thf5108523(mm)取 =25mm，豎肢余留高度為 75,mm。（2）下弦拼接節(jié)點。拼接角鋼采用與下弦相同截面。拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按與桿件等強(qiáng)設(shè)計。設(shè)角焊縫焊腳尺寸hft2 82 6( mm) ，則接頭一側(cè)所需要的焊縫計算長度為：lwAf31.28102215250.2(mm)0.7hf f fw4 0.761604拼接角鋼的總長度為：l2l w hfa225

15、0.22610534.4()mm取 l=540mm，拼接角鋼水平肢較寬，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加焊縫長度，水平肢上的安裝螺栓孔，待屋架拼裝完后可用于連接屋架下弦橫向水平支撐。豎肢因切肢后余留高度較小，不設(shè)安裝螺栓。9拼接角鋼豎肢需切去的高度為：h 5 8 6 5 19mm （mm）取 =20mm，即豎肢余留高度為 80mm。取兩斜腹桿桿端至節(jié)點中心距離為 230mm，豎桿桿端至節(jié)點中心則取90mm（按工程慣例梯形屋架通常取下弦節(jié)點中心至各腹桿下端的距離為5mm的倍數(shù)，各腹桿的角鋼長度亦取 5mm或 10mm的倍數(shù)，而讓上弦節(jié)點中心至腹桿上端的距離為不規(guī)則尾數(shù)） 。節(jié)點板按布置腹桿桿端

16、焊縫需要，采用 33010380。（3）支座節(jié)點。根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫，節(jié)點板采用 380 12440. 為便于施焊， 取底板上表面至下線軸線的距離為 160mm，且在支座中線處設(shè)加勁肋 90 10，高度與節(jié)點板相同，亦為 440mm。）底板計算。支座反力：R8F305.6kN根據(jù)構(gòu)造需要，取底板尺寸為280mm380mm。錨栓采用2M24，并用圖示 U 形缺口。柱采用的C20 混凝土 f cc 10N / mm2 。作用于底板的壓應(yīng)力為（垂直于屋架方向的底板長度偏安全地僅取加勁肋部分） ：pR305.65.68 N / mm2 16 40mm取值）t6M6 894216.2N / mm2 取 20mmf205）加勁肋計算。對加勁肋和節(jié)點板間的兩條豎直焊縫進(jìn)行驗算：設(shè) hf6mm ，取焊縫最大計算長度lw60hf606360mm425mm（實際焊縫長度）R305.6V76.4(kN )44M Ve84.3 52.5 4425.8( kN ? mm)6M226445210 3284.81032N