梯形钢屋架计算书.doc

钢结构屋架设计一、设计资料：某厂房总长90，跨度24m，结构形式为钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18；厂房内桥式吊车为2台150/30 t（中级工作制），锻锤为2台t 。屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。屋架采用Q345钢，焊条为E50型。保温层0.65 积灰荷载1.2。3屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.56.0预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.11L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7 KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为=0.35 KN/m2，施工活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载根据不同学号按附表取屋面个构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m2水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2保温层 0.65 KN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45 KN/m2二、屋架结构形式与选型（如图）三、荷载及内力计算1.永久荷载标准值三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m2水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2保温层 0.65 KN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45 KN/m2 屋架及支撑自重 0.12+0.01124=0.384KN/m2悬挂管道 0.10 KN/m2 总计 3.734KN/m2可变荷载标准值 屋面活荷载 0.7 KN/m2 积灰荷载 1.2 KN/m2 总计 1.9KN/2.荷载组合按可变荷载效应控制的组合：Fd=(1.23.734+1.40.7+1.40.91.2) 1.56=62.8KN按永久荷载效应控制的组合：Fd=(1.353.734+1.40.70.7+1.40.91.2)1.56=65.15KN故节点荷载取65.15KN3.内力计算全跨荷载作用下屋架杆件内力见图4截面选择（1） 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算：Nmax=-994.2KN，lox=150.8cm，loy=300.0cm （l1去两块屋面板宽度）选用211010，A=42.52cm2，ix=3.38cm iy=5.00cmx=44.6y=60=150，=0.807（b类）双脚刚T型钢截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比yz=11=15.8，故yz=y（1+）=60（1+）=64.8y故由max=yz=64.8 按b类查附表4.2得=0.7812，故 =299.6 N/mm2310 N/mm2填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块）la=75.4cm40i=403.38=135.2cm（2）下弦整个下弦不改变截面，按最大内力计算：Nmax=989.1KN，lox=300cm，loy=1200cm 选用2140908（短肢相并），A=36cm2，ix=2.59cm iy=6.80cmx=115.8=350y=176.5=350； =299.6 N/mm2310 N/mm2填板每个节间放一块,l1=150cm80i=404.5=360cm(3)斜腹杆杆件B-a：N=-578.3KN，lox=loy=253.5cm选用2125808（长肢相并），A=32cm2，ix=4.01cm iy=3.35cmx=63.2=150y=75.7=150；=10=15.21，故yz=y（1+）=60（1+）=83.9y故由yz=83.9按b类查附表4.2得=0.661，故 =273.4 N/mm2310 N/mm2填板放两块：la=84.5cm40i=402.29=91.6cm杆件G-g：N=65.2KN lox=231cm loy=289cm；由于内力较小可按选择截面。ix=1.54cmiy=1.93cm；选2505 A=9.6cm2 ，x=1.53cm ，iy=2.53cm 填板放三块：la=72.2cm略大于40i=401.53=61.2cm其余杆件见面选择见表：杆件名称杆件号内力设计值（KN） 计算长度（m）所用截面截面积A (cm2)计算应力（N/mm2）长细比杆件端部角钢肢背肢尖焊缝（cm）填板数LoxLoy上弦E-FF-G9951.5083.01621101042.52299.6150-1下弦g-i989.13.0012.00214090836274.7350-1腹杆A-a32.61.9901.990263512.349.4150-2B-a578.32.5352.535212580832273.41508-1806-1202B-c448.52.0862.6082100623.8284.73508-1506-1102C-c65.21.8322.29025059.6155.1150-2D-c354.72.2872.8592100623.8225.11508-1106-802D-e241.22.2872.859270518.8212.43506-1005-502E-e65.22.0722.59025059.6186.4150-2F-e160.22.5033.129270518.8186.31506-705-403F-g72.42.4953.11925059.6282.43505-405-203G-g65.22.3122.890263512.3119.9150-3H-g1.32.7173.396263512.30.3150-3H-i70.42.6963.370263512.316.4150-3I-i00.93190=2871280515.80150-45.节点板设计（1）下节点c（如图1）腹杆与节点板的焊缝：B-c赶肢背及肢尖焊角尺寸分别为hf1=8mm、hf2=6mm。则所需焊缝长度：肢背：lw1=+28=149.4mm，用150mm肢尖：lw2=+26=100.9mm，用110mm腹杆C-c、D-c的杆端焊缝同理计算，其中C-c杆内力最小，焊缝按构造采用。验算下弦杆连接焊缝：内力差N=751.2-308.2=443KN,由斜腹杆焊缝决定节点板尺寸，量得实际节点板长度为46cm，角焊缝长度lw=46-1.2=44.8cm采用hf=6mm，则肢背焊缝应力为：=76.5 N/mm2200 N/mm2 图1 图2（2）上弦节点B（如图2）由于杆件肢背肢尖的焊角尺寸取8mm和6mm。则有（1）可知B-c焊缝长度：肢背为150mm、肢尖为110mm;B-a焊缝长度：lw1=+28=172.1mm，用180mmlw2=+26=114.7mm，用120mm故根据焊缝可知节点板的实际长度为41.5cm验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=65.2KN，hf=5mm，lw1=lw2=41.5-1.0=40.5cm =23 N/mm2ff=1.22200=244 N/mm2肢尖焊缝承担弦杆的内力差：N=568.5-0=568.5KN，偏心距e=11-3=8mm，偏心力距M=Ne=568.58=45.48KN，采用hf2=8mm，则 对N：f=125.3 N/mm2 对M：f=148.54 N/mm2则焊缝长强度为： =174.7 N/mm2f=200 N/mm2 （3） 屋脊节点“I”（如图3）计算拼接：拼接角钢采用与上弦杆相同截面211010，除棱外，竖肢需切去=t+ hf+5mm=10+8+5=23mm，取25mm；按拼接角钢与上弦连接在接头一侧的总长度，并按上弦坡度热弯，设hf=8mm； lw=856mm共四条焊缝，则每条焊缝实际长度： lw=+28=230mm拼接角钢长度为：l=2lw+20=2230+20=480mm 取拼接角钢长度为600mm。 图3图4 （4）支座节点“a”（如图4）底板计算支座反力Rd=586.8KN，混凝土强度C30，fc=14.3 N/mm2所需底板净面积：A=611.25+245+=670.87cm2按构造要求采用地板面积为ab=2828=784cm2670.87cm2整板采用10010020，孔径26mm ，实际底板净面积为： An=784-245-=724.4 cm2底板实际应力：q=8.1 N/m a =18.9cm b1=13.3=9.43cm=0.5 查表4.8得=0.056，则M=q=0.0568.1189=16203 N/mm2 所需底板厚度：t=18.1mm用t=20mm，底板尺寸-28028020加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为V=146.7KN,M=Ve=146.76.65=975.6KNcm，加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同（即-40024012）。采用hf=6mm验算焊缝应力：对V：f=45 N/mm2 对M：f=46.8 N/mm2 = =59.1 N/mm2200 N/mm2节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用hf=8mm，实际焊缝长度： lw=2（28+11.82）-120.8=93.6cm焊缝应力：f=112 N/mm2ff=1.22200=244 N/mm2（5）下弦中央节点 腹杆焊缝计算H-i杆的