24m梯形钢屋架结构设计说明书

1 24m 梯形钢屋架结构设计说明书 一、设计资料 1. 结构形式 某城防跨度 24m 总厂 90m 柱距 6m 采用提醒钢屋架， 应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上主界面 400400凝土强度等级为 卖弄坡度为 i=1:20 c，无寝室介质，地震设防烈度为 7 度，屋架下弦表保卫 18m；厂房内设中级（ 桥式吊车。 屋架形式及炫彩 屋架形式为梯形、几何尺寸及内力系数另制定。屋架采用的钢材及焊条为： 条。 平投影面积） 永久荷载： 二毡三油（上铺绿豆沙）防水层 泥砂浆找平层 温层 底子油、热沥青各一道 应力混凝土大型屋面板和灌缝 架及支撑自重：按经验公式 q=算： 挂管道 可变荷载： 屋面活荷载标准值 0. 50kN/荷载标准值 灰荷载标准值 、荷载计算 根据建筑结构荷载 规范，屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取雪荷载 行计算。 荷 载 计 算 表 荷载名称 标准值（ 2m ） 设计值（ 2m ） 预应力混凝土大型屋面板 毡四油防水层 平层（厚 2 底子油、热沥青各一道 架和支撑自重 30=久荷载总和 荷载 2 积灰荷载 变荷载总和 计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： + 全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载： F=( 跨永久荷载 + 半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： 6=跨节点可变荷载： 6=跨屋架（包括支撑）自重 +半跨屋面板自重 +半跨屋面活荷载 : 全跨节点屋架自重： 6=跨节点屋面板自重及活荷载： 6=、内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示： 3 4 F*+弦 竖杆斜腹杆第三种组合第二种组合名称编号全跨左半跨右半跨第一种组合 5 四、杆件设计 腹杆最大内力 用中间节点板厚度为 t=12座节点板厚度 14 上弦杆： 整个上弦采用等截面，按 件的最大设计内力设计。 505 000据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相并。 设 =60，查 的稳定系数表，可得 =需要的截面积： A= =要的回转半径： ix= =1505/60=iy= =3000/60=50 根据需要 A、 yx 查角钢规格表，选用 290 10，肢背间距 a 12 A i x ， i y 按所选角钢进行验算： 0 5il 满足长细比 150 的要求。 由于 ，只需求 x 。查表 x 4 60447 4 4 3 7 5 8 所选截面合适 2 下弦杆： 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的 计算。 5 4 865 4 8 6N 3000 （因跨 中有通长系杆），所需截面积为 : 23 0 5 3 m 56 5 6 5 4 8 f 选用 280 10 相并，短肢相并，肢背间距 a 12 x ， y 3 5 0il 6 3 85il 取 =1，则： 3 4 4 016 5 6 5 4 8 所以满足要求。 3 端斜杆 杆件轴力： 6 6 6 4 3 6 6 . 6 4 3 8N 计算长度： 685 因为 ，故采用等肢角钢相并。选用 28，肢背间距 a=12 : A 2x m ， 2y m 9 7 2 8562il 由于 ，只需求 x 。查表 x : 3 2 2 7 84 4 6 6 6 4 3 所选截面合适。 件轴力： 9 0 429 0 4 计算长度： 1 8 因为 ，故采用等肢角钢相并。选用 28，肢背间距 a=12 : A 2x m ， 2y m 9 4 2 8812il 由于 ，只需求 x 。查表 x : 7 2 2 2 7 84 6 8 9 9 0 4 所选截面合适。 = 381 l =2977用 28010， A = 42242 满足长细比： 150 的要求 。 由于 只需求出 x 查轴心受压构件的稳定系数表， 589.0x 22 /310/ 0 2 1 8 所选截面合适。 = 2392 l =2966算需要净截面面积 23 1 01 6 2 0 0 5 n 选用 26310， A = , 算： 22 /310/ 2 00 5 所选截面满足要求。 8 =129=2553 l =3192用 2806， A = , 5 01 0 5 30 b 类截面 150 b 类截面 4)42242 满足长细比： 150 的要求。 由于 只需求出 x 查轴心受压构件的稳定系数表， 549.0x 22 /3 1 0/ 71 8 8 05 4 0 8 6 4 所选截面合适。 = 2547 l =3184算需要净截面面积 63 1 06 4 0 7 0 n 选用 2505， A = , 1. 算： 350 4 70 22 /310/所选截面满足要求。 = 418=2734 l =3418用 2505， A = , 1. 9 3 5 0 3 40 22 /310/ 所选截面合适。 =2727 l =3409 选用 2708 ， A = , 算 1 5 01 2 2 70 00)42242 由于 只需求出 x 查轴心受压构件的稳定系数表， 402.0x 22 /3 1 0/6 8 4 44 0 1 4 4 4 所选截面合适。 4 竖杆 1 =, 2190 选用 2505， A = , 1. 5 01 4 9 00 b 类截面 150 属于 b 类截面 满足长细比： 150 的要求。 由于 只需求出x 轴心受压构件的稳定系数表， 240.0x 22 /3 1 0/ 02 4 1 4 4 3 所选截面合适。 10 2 =2290*952 2440 选用 2505， A = , 1. 50 5 20 b 类截面 150 属于 b 类截面 满足长细 比： 150 的要求。 由于 只需求出x 轴心受压构件的稳定系数表， 293.0x 22 /3 1 0/ 29 6 02 9 2 8 8 5 3 = 2590*152 2690 选用 2505， A = , 1. 5 0 5 20 b 类截面 150 属于 b 类截面 满足长细比： 150 的要求。 由于 只需求出x 轴心受压构件的稳定系数表， 249.0x 22 /310/ 2 8 8 5 所选截面合适。 4 = 2890*532 2940 选用 2565， A =c , 50 3 20 b 类截面 150 属于 b 类截面 满足长细比： 150 的要求。 由于 只需求出x 轴心受压构件的稳定系数表， 228.0x 22 /3 1 0/ 31 0 8 42 2 2 8 8 5 所选截面合适。 11 9 6 8 66 8 6 2 5 5 .2 c 9 80 .8 19l 由于杆件内力较小，按 150 选择，需要的回转半径为 0 9 查型钢表，选截面的 上述计算的 大些。选用 24，其几何特性为： A x ， y 1 5 01 3 0 1 2 5 5 150 105 . 1il 由于，只需求 x 。查表x : 9 . 9 9 0 9 0 12 六、 节点设计 重点设计“ a”、“ b”、“ B”、“ I” “ e”五个典型节点，其余节点设计类同 。 支座 a 节点 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160节点中心线上设置加劲肋。 加劲肋的高度与节点板的高度相等，（ 加劲肋取46014012点取 46038014钢板。 ） （ 1）支座底板的计算 按永久荷载控制的 节点荷载为 座反力 R=8=设支座 底板面积为 ab=280400 如仅考虑加劲肋部分底板承受支座反力，则承压面积为 280292=81760 算 柱 顶 混 凝 土 的 抗 压 强 度 ： =R/03/81760=足。 底板的厚度按屋架反力作用下的弯距计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承，而另两相邻边自由的板，每块板单位宽度的最大弯距为：M=a 22 式中 底板下的平均应力， = a 2两支承边之间的对角线长度， 31 4 0)2141 4 0( 222 ； 系数，由 b2/ 定 。 40133/b2/表得 = M=a 22 = 底板厚度 t= 310/ = t=20 （ 2）加劲肋与节点的连接焊缝计算 一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力为四分之一支座反力。 R/4=03/4=03N， M=03140/2=06焊缝 0缝计算长度 6030焊缝应力为 f=(03)/(20430)= f=(606)/(204302)= 222222 /200/ （ 3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝 13 设焊缝传递全部支座反力 R=设焊缝焊脚尺寸为 6际的 焊缝计算长度 008)1210140(4)12280(2，所需要的焊脚尺寸为h03/(008160 h=6 节点图如下图所示。 下弦 b 节点 这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点连接焊缝的尺寸，即 然后根据 大小比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。 选用 条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 160N/m ，实际所需的焊脚尺寸可由构造确定。 （ 1） 的内力 N=用三面围焊， 肢背和肢尖焊缝 0需要的焊缝长度为： 03 7 3 2 8 3 肢背 31 ，取 110尖 7 3 2 32 ，取50 2） 的内力 N=用三面围焊， 肢背与肢尖的焊缝 需要的焊缝长度为： 03 1 8 6 2 3 14 肢背 1 8 6 3 ，取100尖 1 8 6 3 ，取 403)竖杆 的内力 N=采用三面围焊， 焊 缝尺寸可按构造确定取 所需要的焊缝长度为： 03 3 所以按两面侧焊缝计算。 肢背 ，取 40尖 ，取 40 4）下弦杆焊缝验算 下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻下弦内力之差。 N 背焊缝验算， 8 f 200N/缝强度满足要求。 根据节点放样，得节点板尺寸为 310360，节点图如下图所示。 15 2上弦 B 节点： 节点板连接的焊缝计算与下弦节点 b 中 计算相同。 N 用三面围焊，设肢背和肢尖 10 3 肢背 31 ， 取 40 Nl 40、 屋脊 I 节点 （ 1）弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，且便于施焊，需要将拼接角钢的尖角削除，并截去垂直肢的一部分宽度（一般为t+拼接角钢的部分削弱，可以借助节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。 中竖杆与节点板的连 接焊缝计算： 设 与 节 点 板 的 焊 缝 尺 寸 为 ： 肢 背 03)/（ 2200） +10= 0 肢尖 03） /（ 2200） +10= 0 16 拼接角钢： 设焊缝高度 所需要焊缝计算长度为： 03）/（ 4200） +16= 280接角钢长度 600280=560 （ 2）上弦与节点板间的焊槽，假定承受节点荷载。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的 15%计算，设肢尖焊缝 点板长度为 470点一侧弦杆焊缝的计算长度为 70/220焊缝应力为： 03） /（ 2220） = 03556）/（ 22202） =2 = 22 （ =200kN/点图如下图所示。 4、 下弦跨中 e 节点设计 （ 1）下弦接头设于跨中节点处，连接角钢取与下弦杆相同截面 2 1409012，焊缝高度 0缝长度为： 03） /（ 40160） +20=取 50接角钢长度 250+10=510 50弦杆与节点板，斜杆与节点板之间的 连接焊缝按构造设计。 （ 2 ） 弦 杆 与 节 点 板 连 接 焊 计 算 ： 按 下 弦 杆 内 力 的 15% 计 算 。N=5%=肢背、肢尖焊肢尺寸为 8 杆一侧需焊缝长度为 肢背 03） /（ 20200） +20= 40 肢尖 03） /（ 20200） +20=取 40杆 节点板连接焊缝的计算 N 用三面围焊，设肢背和肢尖 6 3 51444N 17 所以按两面侧焊缝计算。 肢背 ，取 40尖 ，取 40点图如下图所示。 支座 a 节点 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160节点中心线上设置加劲肋。 加劲肋的高度与节点板的高度相等，（ 加劲肋取46014012 点取 46038014钢板。 ） （ 1）支座底板的计算 按永久荷载控制的节点荷载为 座反力 R=8=设支座 底板面积为 ab=280400 如仅考虑加劲肋部分底板承受支座反力，则承压面积为 280292=81760 算 柱 顶 混 凝 土 的 抗 压 强 度 ： =R/03/81760=足。 底板的厚度按屋架反力作用下的弯距计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承，而另两相邻边自 由的板，每块板单位宽度的最大弯距为：M=a 22 式中 底板下的平均应力， = 18 a 2两支承边之间的对角线长度， 31 4 0)2141 4 0( 222 ； 系数，由 b2/ 定 。 40133/b2/表得 = M=a 22 = 底板厚度 t= 310/ = t