21m跨度-90m长厂房钢屋架设计计算书

目录1、设计资料12、屋架尺寸及结构形式与选型23、檩条设计231、檩条布置332、刚度验算44、屋架的内力计算55、杆件设计751、上弦杆752、下弦杆853、斜腹杆10六、节点设计1161、屋脊节点G1162、下弦节点C1363、上弦节点B1464、支座节点A15642参考资料17致谢20钢屋架设计计算书1设计资料及屋架形式与材料11某单跨厂房，长度为90M，跨度21M，车间内设有一台50KN的中级工作制的吊车，计算温度高于20。采用三角形钢屋架的屋面,坡度I13，采用石棉水泥波形瓦屋面（重量200N/M2），规格18207258,轻钢檩条及拉条（重量100N/M2）钢屋架简支于钢筋砼柱上，上柱截面为400400，砼强度等级为C30，基本风压W0350N/M2，屋面均布活载或雪载为500N/M2，积灰荷载为100500N/M2，无抗震要求。钢材标号Q345钢，其设计强度为F310KN/M2,焊条采用E50型，手工焊接，荷载分项系数去G12,Q1412屋架形式及几何尺寸根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。屋架坡度为13，屋面倾角。1ARCTN843,SI062COS09487屋架计算跨度M72屋架跨中高度ILH35/1/0上弦长度L90COS节间长度186节间水平方向尺寸长度MA1725438COS27CS根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。图1杆件的几何尺寸2屋盖支撑设计21屋架的支撑（如图1所示）根据厂房长度为90M60M,跨度L21M和有桥式吊车的情况，在厂房两端地二柱和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及垂直支撑；并在上弦及下弦设三道系杆。上弦有檩条亦可不设系杆如图2所示。图2屋架的支撑（ABCA上弦支撑系统（B下弦支撑系统（C）竖向支撑系统3檩条设计31檩条布置檩条采用槽钢檩条，每节间布置两根，檩距为1818/2909M，檩条跨中设一跟柱体。荷载计算屋面坡度，雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑，雪荷载与活荷载不同254318A时取较大值，按雪荷载计算。施工荷载MKN/207930石棉瓦重18合计GK/51活荷载MKNQ/64097檩条均布荷载设计值QG/51450211AX/49038SIN6SIMKNY8COCO11内力计算LQGMYX/64818221MKNXY5039强度验算试选槽钢12，自重1205KG/M,21536CMAH10MB53TW5T9375CWX3YB326/47CWYA051ACIX1YB截面受力情况如图所示验算点A2233/15/71025107516MNWMYX验算B点整体稳定性验算因在檩条跨中设有一道钢拉条，故可不进行该项验算。刚度验算验算与屋面垂直平面的相对挠度，按短期荷载效应组合进行。32刚度验算当檩条间设有拉条时，檩条只需计算垂直于屋面方向的最大挠度，计算挠度时，荷载应取其标准值。荷载标准值1056419/KGQKNM则1COSCOS184352/YKAKNM41545201/38438660KXLFLEI能满足刚度要求。4屋架的内力计算41荷载计算因檩条沿节间布置，先将檩条作为屋架集中荷载计算，再按经验公式计算屋架和支撑自重最后折算为屋架上弦节点荷载。因为屋面坡度较小，风荷载为吸力，课不考虑风荷载和积灰荷载影响。檩条作用在屋架上弦的集中力为12/2156/293QQGLKN屋架和支撑自重，按轻屋盖估算22038/LM节点荷载设计值为236917563FQGKN屋架杆件内力计算芬克式三角形屋架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，故只需按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合就是那屋架杆件内力。根据力学求解器，二节间芬克式屋架先求/6NLH得杆件内力系数，再乘以节点荷载,即可得到杆件内力。最不利组合设计值。32FKN见表。表1杆件内力系数及内力值杆件内力系数内力设计值KNAB207266304BC189760704CD91660704DE220170432EF190247744FG138744384AH19856352HI165528IJ1025328DI44314176全跨屋面荷载P的内力系数BHCHEKFKHDIKKGGJ17517941822254174305632254085824721334413760注负为受压，正为受拉全跨荷载布置图全跨荷载内力图上弦杆局部弯矩计算。按两跨连续梁计算，如图所示0/3964/31076/MQLKNM端节间1088中间节间及节点2055杆件截面的选择51上弦杆按弦杆最大内力70432KN，选出中间节点板厚度为10MM，支座节点板厚度为12MM。上弦杆内力计算，,70432ABNK607432BCNKN186MM；故按压弯杆计算。2645MKM选组成的T形截面，L1025CM2XIC25YIC，3/3/4695XWIYC313764XW0ZM125,X强度验算截面强度验算由负弯矩控制362231704451024310/5XNMNFKNMAW弯矩作用平面内的稳定性验算按B类截面查附表0/8/361XXLI2232230510/695EXNKN按有端弯矩和横向荷载同时作用是弦杆产生反向曲率，故取等效弯矩系数为，08MX采取正弯矩验算2326231/1095/13748015690155704/80MNNWMBEXXMA补充验算22232/310/5110854/51MNWMBNEXXXMEXXXM弯矩平面外的稳定性验算由负弯矩控制CNLY132704/62/071101530/50YYIL查附表得，984YB8TX36222317141/310/05090TXYBMNNMFNMAW52下弦杆下弦杆也采用等截面，按最大内力计算。屋架平面内的计算长度取最大节间长度，IJ。因屋架下弦在跨中央设有一道通长的系杆，故屋架平面外的计算长度取侧向固定点间的距离，6352MAXNK3450MM1035MMOXLOYL所需截面面积为NANF3265210954CM选用21006310，短肢相并，短肢相距12MM。由型钢表查得31,175MM，502MMA2CMXIYI350XOLI3450291720618350YOLI50315NNA3621492NMF2M故所选截面合适。JG杆中间竖腹杆JG，N0，L345CM1036,1870MMCGNKOYLX选用2564，长肢相并，长肢相距12MM由型钢表查得A812MM，218MM，111MM2XIYI142150XOLI310528所选截面合适。IK,GK杆杆IK,GK杆端部相连故采用通杆13344MAXNK3450MM6900MMOLOYL选用2455，短肢相并，短肢相距12MM。由型钢表查得62065,137MM，224MMA2MXIYI2518350XOLI34517308350YOLI69024155310NNA318602NMF2M故所选截面合适。DI杆FC、CK杆因内力较小故按350选择需要的回转半径14176MAXNK1952CMOL244CMY选用2608，长肢相并，长肢相距12MM由型钢表查得A1804CM，181MM，53MM2XIYI350XOLI195207841557310NNA3247605812NMF2M故所选择的截面合适。53腹杆HDDK杆72MAXNK2439CMOL选用2608，长肢相并，长肢相距12MM由型钢表查得A1804CM，181MM，53MM2XIYI350XOLI19520784399310NNA32718042NMF2M故所选择的截面合适。屋架各杆件截面选择情况见表。屋架杆件界面选择杆件计算长度回转半径长细比稳定系数名称编号截面规格截面面积MMOXLMMOYLMMXIMMYMMXY容许长细比XYZ上弦杆ABBCCDDE21001452521818238330506063511500575下弦杆AHHI2564310034508850175502197120623501DI26081804195224401815310781041500508BH26081804195224401815310781041500508CH26081804195224401815310781041500508EK26081804195224401815310781041500508FK26081804195224401815310781041500508腹杆DKHD26081804195224401815310781041500508竖杆EH263499535403540246I143920005086节点设计本例只选择几个有代表性的、重要的节点进行计算，其余节点的计算过程从略，可参见屋架施工图。61屋脊节点腹杆EG与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为6MM和5MM，则杆1FH2F端所需的焊缝长度分别为200（以下同）WF2NM肢背10112MM1LFFHK702106715403故取120MM。1L屋脊节点（单位MM）故肢尖10501MM2LFWFHNK270220571403取55MM。2L拼接角钢采用与上弦杆等截面，肢背处削棱，竖肢切去VT518MM，取FHV20MM，并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接。拼接接头一侧所需的焊缝计算长度为142MMWLWFHN70420674153拼接角钢的总长度为2（12）D2（14212）50358MMLW取450MML上弦杆与节点板的塞焊缝，假定承受节点荷载F2，验算从略。上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆内力的15计算，且考虑由此产生的偏心弯矩作用（偏心EGN距E84MM）。设肢尖焊缝焊脚尺寸5MM，节点板总长度为700MM，则节点一侧弦杆FH焊缝的计算长度为（7002）2010（700/2）/092852010347MMWLCOS焊缝应力为295F0157FWNHL3475012NM428F26FEL230824282002FF259142NMWF2NM由以上计算结果可知，因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大，且连接长度较大，故可按照构造进行满焊，不必计算。62下弦节点G下弦节点（单位MM）EG杆焊缝长度与屋背节点相同腹杆CG与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为6MM和5MM，则杆1FH2F端所需的焊缝长度分别为肢背12521MM1LFWFHNK2702120671350故取60MM。1L肢尖10359MM2LFWFHK27022067135故取40MM。2L根据上述求得焊缝长度，确定节点板尺寸为360MM250MM下弦与节点板连接焊缝长度为600MM，5MMFHKNN725016847其肢背应力较大F35026故满足要求63上弦节点C上弦节点C（单位MM）CG杆与下弦节点相同腹杆FC与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为6MM和1FH5MM，则杆端所需的焊缝长度分别为2FH肢背12389MM1LFWFHNK270120671953故取45MM。1L肢尖10274MM2LFWFHK2702206719353故取40MM。2L腹杆KC与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为6MM和1FH5MM，则杆端所需的焊缝长度分别为2FH肢背1245MM1LFWFHNK270120671853故取50MM。1L肢尖103145MM2LFWFHNK2702206718533故取40MM。2L上弦肢槽焊缝承受檩条传来的集中荷载（节点荷载）F，取节点板缩进肢背8MM，T26MM，则FH13508160F207FFWHL406721532NMFH2NM肢尖与节点板的焊缝承受弦杆的内力差为5041498556NCDBK偏心距E85MM，因内力很小且节点板长度较大，故可不作计算，按构造要求布置焊缝进行满焊即可满足条件。64支座节点A支座节点（单位MM）屋架支撑与钢筋混凝土柱上，混凝土强度为C30，143为便于施焊，CF2NM取下弦轴线至支座底板上表面的距离为160MM，并设置加劲肋。641支座节点焊缝计算下弦杆端与节点板的焊缝取肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为8MM和5MM，则所1FH2F需焊缝长度为肢背161792MM1LFWFHNK2702120874503故取180MM。1L肢尖1097MM2LFWFHK270220571403故取100MM。2L上弦杆端与节点板的焊缝，由于焊缝长度较大，可不必计算，按构造要求即可。642支座底板计算支座反力为R4F45572228143KNCF2M底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算。支座节点板和加劲肋将支座底板分成四块，每块板均为两相邻边固定支撑而另两相邻边自由的板。1558CM314082NA2锚栓直径取D25MM，锚栓孔径50MM，并开U型孔。22041535285CMN底板采用25CM25CM625CM2154CM2实际底板面积2245013526CAN底板实际应力223/41058MNQ两支撑边之间的对角线长度MA91624524152835MM1B8517005，查表得0056，则AM0056416696239721Q2NMA底板所需厚度（按