某单跨单层厂房钢屋盖设计 (2)

课 程 设 计 计 算 书课 程 名 称院 部专 业班 级姓 名学 号1目录1. 设计资料22. 屋架形式、尺寸、材料及支撑布置23. 荷载和内力分析34. 截面选择43. 参考文献135. 附表一146. 附表二1521.设计资料屋架钢材为 Q235B，焊条 E43 型，手工焊。屋架支承在钢筋混凝土排架柱上，钢筋混凝土柱上柱截面尺寸为：400mm400mm；混凝土强度等级为 C25，屋架节点采用焊接方式。厂房柱距为 6m，长度为 90m，跨度为 24m。屋面坡度1：:10。屋面材料采用 预应力混凝土大型屋面板，卷材屋面（防水层：m0.651二毡三油上铺小石子；找平层：20mm 厚水泥砂浆） 。有 100mm 厚泡沫混凝土保温层。屋面均布活载为： 。雪荷载为：0.1 。风荷载为：2/k.N2m/kN0.3 。轴线处屋架端部高度为 1.890m，距轴线 0.15m 处屋架端部高度2/kN为 1.995m。厂房内设 A5 级工作制桥式吊车，起重量 Q200kN 。地面粗糙1h度类别为 B 类，结构重要性系数为 。排水：外天沟。屋架形式：梯形0.1钢屋架，屋架下弦标高为 9.8m。2.屋架形式、尺寸、材料及支撑布置本厂房为无檩屋盖方案， ，采用梯形钢屋架。屋架计算跨度/i，端部高度取 ，中部高度mL23700 mH1890（为 ）,屋架杆件几何长度见施工图（跨中起拱按 考H5./ 50/L虑） 。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出了 W1、W2 、W3三种编号。图 1.杆件尺寸3符号说明：SC：上弦支撑； XC：下弦支撑； CC：垂直支撑GG：刚性系杆； LG：柔性系杆图 2.桁架支撑布置3.荷载和内力分析（1）荷载计算桁 架 及 桁 架 上 弦 支 撑 布 置桁 架 及 桁 架 下 弦 支 撑 布 置垂 直 支 撑 1-垂 直 支 撑 2-4二毡三油上铺小石子 2m/k35.0N找平层（20mm 厚） 0.40泡沫混凝土保温层（100mm 厚） 0.6预应力混凝土大型屋面板（包括灌封） 1.4 2/屋架和支撑自重 38.0241.01.2.0Lk恒荷载总和 2/mN活荷载（或雪荷载） 65.可变荷载总和 2/0k屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。（2）荷载组合一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，本方案在设计杆件截面时，将跨中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合：kNFd 94.165.0413.2其中，永久荷载，荷载分项系数 ；2Q屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数 ；.1Q组合系数 ；7.01按永久荷载效应控制的组合：kNFd 763.45.706.43.5其中，永久荷载，荷载分项系数 ；1G荷载分项系数 ：.1Q组合系数 ；70故节点荷载取为 43.763kN，支座反力为 kFRd763.410（3）内力计算用图解法或数解法皆可解出全跨荷载作用下屋架杆件的内力。其内力设计值见附表一。54.截面选择腹杆最大内力 470.35kN，查表 7.4，选用中间节点板厚度为 ，支座节mt10点板厚 12mm。A上弦整个上弦不改截面，按最大内力计算： clcmlkNyx .30,7.150,27.8max 选用 iicAL 126344510*42，.xil类， bi yy 87.05912.60双角钢 T 型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比 yz，故应按式（4.15）计算.43*58.120.0bltby yyyztl 540.1*27947.20故由 ，按 b 类查附表 4.2，得5maxz 832223 /84.17*4.8. mNfNAN填板每个节间放一块（满足 范围内不少于两块） ，l。cmicla 6.04.75B.下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。连接支撑的螺栓中心至节点板边缘， llkNyox1503.9max的距离约为 100mm（de）间，可不考虑螺孔削弱。选用 2L180*110*10（短肢相并） ， 。cmicicAyx71.8,03.,8.629613.0x3507285y 223 /1/.10*.6NmAN填板每个节间放一块， 。cicl 468.*C.斜腹杆a杆件 B-a： lkNyx.25,35.470选用 2L80*8， 3,4.62ii61507.62.385.4.yx22/.910*.47mNANb杆件：E-c： clclkNyx 8.5,.8.*,8500 内力较小可按 选择截面。cmliiyx69.150823.0选 2L50*3， ，填板放三块， ，4.,.,68.yxicmA 2.6348.5al略大于 。i21*40但实际节点宽度较大，故仍可够用。其余各个杆件见附表二。75.节点设计（1）下弦节点“b” （如图）先算腹杆与节点板的连接焊缝；B-b 杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：mhff 6,821肢背 ，用 160mm；mlw 158*21508*7.3/31 肢尖 ，用 110mm。766.2腹杆 C-b 和 D-b 的杆端焊缝同理计算，其中 C-b 杆内力较小，焊缝按构造采用。其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。肢背的力最大，取肢背进行计算，kNNabc 28.3701.59.0则肢背处的焊缝应力为：2.75.m26mf（ 4-） 2160焊缝满足要求。（2）.上弦节点 B“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。5.357.82980.26605.98“Ba”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为 ，所需的焊缝长度10mfh和 8为：肢背： ，加 后取 16cm 20.650.65473N36.521wefNlh 2fh肢尖： ，加 后取 11cm 20.30.3547N91.m28m16wefNlh2fh考虑焊缝长度，同时为了在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，选择节点板尺寸为 295mm 480mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。验算上弦杆的焊缝：忽略桁架上弦坡度的影响，假定集中荷载 F 与上弦杆垂直。上弦肢背承受集中荷载，肢尖承受左右弦杆的内力差。槽焊缝的计算焊角尺寸为 ， =8mm1105m22fh节 点 板 厚 度 fh由节点板的长度确定槽焊缝的长度为 480mm，22122 22890.746N1. 1.0.70.55.6Nm2 209.6mm+4 8mm+15 2=481.2mm，合适。根据腹杆的内力，取节点板尺寸为 200mm 450mm，上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，计算长度为 450mm-2x15mm-4 ， =5mm，故计fhf算长度为 3800mm，节点荷载为 52.89kN，焊缝承受的剪应力： ，满足。2F52890N19.20.7.7m3f fwhl 2160Nm上弦肢尖与节点板的连接焊缝的内力计算值为上弦内力的 15%，设肢尖的焊缝 =8mm，节点板的长度为 200mm，则节点一侧弦杆的计算长度为：f，焊缝应力为：451281942wl20.57N51.8mmNf26032.894Mf22 21.351. 1.8.fNf 2160Nm（8）支座节点“a”12腹杆“aB”的焊缝尺寸同节点“B”肢背： ，肢尖：10m 6cfwhl8mfh。节点板的厚度为 12cm，所确定的节点板尺寸如图 6.8.1，下弦杆焊1cwl脚尺寸为肢背： ，肢尖： ，竖杆焊脚尺8fh14cmwl 6f 4cwl寸肢背和肢尖均为 ，经验算焊缝满足要求。为了便于施焊，6f下弦角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋与节点板的高度相等，厚度为 12mm。 支座底板的计算支座反力： R=8F=8 52.89kN=423.12kN支座所需的净截面为： 224310NA849.6m.5ncRf选择的支座底板的尺寸如图 6.8.2。仅考虑有加劲肋的部分承受支座反力，由于290mmx232mm=67280mm33849.6mm，故底板的面积合适。底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块为两相邻边支撑而另两边自由的板。根据底板尺寸确定 ， / =0.474 查表得 的值17.2ma1b8.21ba为 0.054。底板下的平均应力为： 22430N6.9m6每块板的单位宽度的最大弯矩为： 2 21M0.5.917.5.Nma底板厚度： 26.m6.Ntf取 t=18mm。加劲肋与节点板的焊接焊缝计算。计算简图如图 6.8.3假定一个加劲肋承受的力为支座反力的 1/4，即加6. 支 座 节 点 .82支 座 底 板 MVR/413劲肋的计算内力为 ，则焊缝的内力为 R42310N457802V10578NM=3m=7设焊缝 ，焊缝的计算长度为：6fh，则焊缝的应力：49215468wl 222105786.9Nm0.7.m431.6f fwffVhlMl ，满足。2 269N19.51.ff 260 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。设焊缝传递全部的支座反力，每块加劲肋各传力为 R/4=105780N，节点板传递的力为 R/2=211560N。设节点板与焊缝的焊脚尺寸 ，则焊缝的计算长度我为：6mfh2901256mwl节点板的应力：RN0.7.76ffwhl22296N10195./强度满足。加劲肋焊脚尺寸 每块加劲肋与地板的连接焊缝长度为：8mf05m6wl加劲肋焊缝的应力为：R41780N.7.2ffwhl2 219N6195.强度满足。参考资料1. 戴国欣主编 钢结构 武汉：武汉理工大学出版社，20092. 张志国、张庆芳主编 钢结构课程设计指导 武汉：武汉理工大学出版社，20103. 宋群、宗兰主编建筑结构（下册） 北京：机械工业出版社，20044. 钢结构设计规范（GB50017-2003） 北京：中国计划出版社， 20035. 建筑结构静力计算手册编写组建筑结构静力计算手册（第二版） 北京：中国建筑工业出版社，19986. 钢结构设计手册编辑委员会钢结构设计手册（第三版） 北京：图 6.8.1 加劲肋计算简图14中国建筑工业出版社，2004 7. 中华人民共和国国家标准建筑结构制图标准（GB/T50105-2002 ）8. 中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001 ）9. 中华人民共和国国家标准热轧 H 型钢和剖分 T 型钢（GBT 11263-2005）10. 国家建筑标准设计图集梯形钢屋架（05G511） 中国建筑标准设计研究院，20051516内力系数 第二种组合杆件名称全跨 左半跨右半跨第一种组合 F 计算杆件内力 /kNAB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00BC、CD-8.74 -6.26 -2.48 -462.42 -426.03 -405.55 -370.48 -339.98 -462.42DE、EF-13.37 -8.93 -4.44 -707.14 -642.02 -609.01 -575.99 -531.05 -707.14FG、GH-14.90 -8.96 -5.50 -788.27 -700.99 -661.53 -650.16 -601.53 -788.27上弦HI -14.20 -7.10 -7.10 -751.04 -646.81 -605.42 -646.81 -605.42 -751.04ab 4.45 3.52 1.26 235.31 221.66 212.12 188.49 172.97 235.31bc 11.45 7.95 3.50 605.59 554.18 526.70 488.93 449.66 605.59cd 14.36 9.16 5.20 759.50 683.15 646.53 625.08 577.98 759.50下弦de 14.73 8.19 6.54 779.07 683.11 642.36 658.81 613.68 779. 07aB -8.89 -6.55 -2.35 -470.35 -435.93 -415.57 -374.23 -342.73 -470.35Bb 6.77 4.68 2.08 357.85 327.28 311.00 289.12 265.96 357.85bD -5.30 -3.31 -1.99 -280.26 -251.02 -237.32 -231.73 -214.55 -280.26Dc 3.52 1.79 1.74 186.23 160.74 150.54 160.02 149.69 186.23cF -2.28 -0.59 -1.68 -120.38 -95.69 -87.61 -111.66 -106.46 -120.38Fd 0.95 -0.54 1.49 50.03 28.16 22.71 58.02 57.96 58.02dH 0.18 1.61 -1.46 9.73 30.67 34.15 -14.34 -18.98 73.4斜腹杆He -1.51 -2.67 1.16 -80.08 -97.09 -97.75 -40.84 -31.35 -76.29Aa -0.50 -0.50 0.00 -26.45 -26.45 -25.65 -19.11 -16.99 -26.45竖杆Cb -1.00 -1.00 0.00 -52.89 -52.89 -51.30 -38.21 -33.97 -52.891,2 1,2F 1,2 1,2F17Ec -1.00 -1.00 0.00 -52.89 -52.89 -51.30 -38.21 -33.97 -52.89Gd -1.00 -1.00 0.00 -52.89 -52.89 -51.30 -38.21 -33.97 -52.89Ie 2.73 1.37 1.37 144.39 124.35 116.39 124.35 116.39 144.39杆件名称 杆件号内力设计值 kNxl0yl0所用截面截面积 2cmA计算应力 2/N容许长细比 杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝 m填板数上弦杆 F-GG-H -788.27 1.507 3.000 2L140*10 54.74 171.84 150 - 每节间 1下弦杆 d-e 779.07 3.000 1.500 2L180*110*10 56.80 137.20 350 - 每节间 1A-a -26.45 1.995 1.995 2L63*5 12.3 21.5 150 - 2B-a -470.35 2.558 2.558 2L80*8 24.6 191.2 150 10-19