人字形屋架.docx

简支人字形屋架设计1. 设计资料厂房跨度为39m，长度为108m，柱距为12m，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/15，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定(本设计取为6.5m)，基本风压W0=0.5kN/m2，屋面离地距离为20m，不考虑雪荷载。房屋有悬吊管道，重量按0.06kN/m2考虑。钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。2 屋架尺寸，支撑布置屋架计算跨度L0=L300=38700mm，端部及中部高度均取作2500mm。屋架杆件几何长度见841，支撑布置见下图。3、荷载、内力计算及内力组合（1）永久荷载（水平投影面）压型钢板 0.15=0.151kN/m2檩条 0.077kN/m2屋架及支撑 0.39kN/m 0.618kN/m2 (2)屋面均布活荷载或雪荷载(水平投影面)0.30kN/m2 (3)风荷载：风荷载高度变化系数为1.25，屋面迎风面的体形系数为0.6，背风面为0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为迎风面：背风面：和垂直水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比依然控制在350以内。（4）上弦节点集中荷载的设计值为Q=（1.20.618+1.40.30）6.512=90.6kN （5）内力计算跨度中央每侧各二根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力见图。4、杆件截面选择腹杆最大内力N=-383.77kN，查表8-4，选用中间节点板厚度t=10mm，支座节点板厚度t=12mm。（a）上弦整个上弦不改变截面，按量大内力计算。Nmax=1003.35kN，lx=ly=651.4cm。选用TM2503001118，A=82.23cm2，ix=6.64cm，iy=7.03cm，z0=4.65cm。其中：i02=e02+ix2+iy2=14.06+6.642+7.032=291.19cm2It=25-1.81.13+301.83=78.9cm4I=0z2=i02A/(It/25.7+I/l2)=291.1982.23/(78.9/25.7)=73573.3yz= =286.64由x查得=0.568(b类)f=215N/mm2（2）下弦下弦也不改变截面,按最大内力计算。 选用TW1753501016 A=73.00cm2 ix=4.11cm iy=8.78cm z0=2.67cm（3）斜腹杆杆件a-2：N=+359.86kN，。选用填板放两块，=167.5cm80i=802.33=186.4cm。杆件b-2:N=-383.77kN, 选用 （b类）填板放两块，=112.1cm40i=403.88=155.2cm杆件b-3:N=215.91kN, 选用填板放两块，=101.7cm 80i=801.93=154.4cm。其余杆件截面见表8-6。需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度。杆件名称杆件号内力设计值N（kN)计算长度（m）选用截面截面积A(cm2)计算应力(N/mm2)容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊 缝(mm)填板数loxloy上弦杆a-b-192.16.5146.514TM250300 111882.23194.8150-b-c-767.27c-d-1003.35下弦杆1-206.51419.500TW175350101636.00145.53350-2-3590.213-4944.334-51062.37斜腹杆a-2359.863.9723.9722L75501023.21553506-1405-902b-2-383.770.84.236=3.38884.2362L125839.4173.61506-1505-1002b-3215.910.83.972=3.1783.9722L63614.58148.13506-905-602c-3-230.260.84.236=3.38884.2362L110730.4135.41506-1005-603c-471.970.83.972=3.1783.9722L70616.3244.11506-605-603d-4-76.760.84.236=3.38884.2362L70616.3284.61506-605-603竖腹杆d-5141.340.92.500=2.2502L5059.60147.232006-905-6045、节点设计由于上弦杆腹板厚度11mm，下弦杆腹板厚度10mm，故支座节点和中间节点的节点板厚度均取为10mm。（1）下弦节点“2”（图8-43） 验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差N=590.21kN，偏心距e=175-20=155mm，偏心弯距M=Ne=590.210.155=91.48kNm。由斜腹杆焊缝决定的节点板，量得实际长度为76.0cm。焊缝计算长度：l=76.0-1.0=75.0cm。节点板厚10，下弦杆腹板厚10，取焊缝t=10。对N：fv=125N/mm2对M：f=215N/mm2（2）上弦节点“b”（图8-44）此上弦节点连接b-2和b-3两根腹杆，经计算，b-2杆端焊缝为：肢背6-150，肢尖5-100。而b-3杆端焊缝为：肢背6-90，肢尖5-60.由于上弦杆腹板较宽，经用大样图核实，此节点可以将腹杆直接焊在腹板上，而不必另加节点板。（3）屋脊节点“d”（图8-45）腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接，水平盖板（宽340mm，厚16mm）和竖向拼接板（宽120mm，厚10mm）与T字钢弦杆的翼缘和腹板等强度连接，计算如下：翼缘焊缝（采用）：水平盖板长：腹板焊缝（采用）：竖向拼接板的内侧不能焊接，将其端部切斜以便施焊，竖向拼接板长L=500mm，其端部和外侧纵焊缝已超过需要的焊缝长度。（4）支座节点“a”弦杆与支座节点板的对接焊缝计算，此焊缝承受：剪应力：正应力：现计算底板及加劲肋等。底板计算：支反力，所需要的板面积：锚栓直径取d=24mm，锚栓孔直径为50mm，则需要底板面积：采用底板面积，锚栓底板采用-10010020，孔径26mm，底板实际应力：，查表得，则：所需底板厚度：按构造取t=20mm。底板尺寸为-28028020。加劲肋与节点板连接焊缝计