单跨厂房的钢屋盖设计(24米跨度梯形屋架)(共15页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、 设计题目 单跨厂房的钢屋盖设计（24米跨度梯形屋架）二、 设计资料（1）该车间有20/5t电动双梁桥式起重机（A3级）、无天窗；（2）钢屋架支承在钢筋混凝土柱顶，钢材采用Q235，混凝土等级为C25；（3）对于梯形屋架，屋面采用1.5mX6.0m的大型屋面板（屋面板可考虑作支撑用）；（4）车间长度为240m，纵向柱距为6m。温度伸缩缝采用双柱。（5）柱网布置图如图一所示：（6）屋架形式及荷载：采用梯形钢屋架、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如图所示：2、荷载永久荷载：采用加气混凝土屋面板1.5×6.0m，重量（标准值）为0.9

2、KN/m2; 改性沥青防水卷材，重量（标准值）为0.1 KN/m2;屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L计算，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，所以为0.384KN/m2；可变荷载：施工活荷载标准值为0.5KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.65KN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；三、 支撑布置上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置竖向支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一通长水平柔性系杆，考虑大型屋面板在屋架平面外的支撑作用，取两块屋面板宽；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。四、 荷

3、载计算沿屋面斜面分布的永久荷载乘以1/cos=（10*10+1）/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。4.1标准永久荷载值加气混凝土屋面板1.5*6m 0.9*1.005=0.905 KN/m2改性沥青防水卷材 0.1*1.005=0.101KN/m2屋架与支撑 0.384KN/m2 合计 1.39 KN/m24.2标准可变荷载屋面活荷载与雪荷载两者取大值，从资料可知屋面雪荷载大于活荷载，故取屋面雪荷载作为标准可变荷载。屋面活载 0.5 KN/m2 雪荷载 0.65 KN/m2 合计 0.65 KN/m2 4.3三种荷载组合4.3.1全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点荷载设计值：F

4、1=(1.35*1.39+1.4*0.7*0.65)*1.5*6=22.622 KNF2=(1.2*1.39+1.4*0.65)*1.5*6=23.202KNF3=(1.2*1.39+1.4*0.7*0.65)*1.5*6=20.745 KN 取F2=23.202KN4.3.2在使用过程中全跨永久荷载和半跨使用荷载。 全跨永久荷载设计值： 对结构不利时：F1.1=1.35*1.39*1.5*6=16.889KN（按永久荷载为主要控制）F1.2=1.2*1.39*1.5*6= 15.012KN（按可变荷载为主要控制） 对结构有利时：F1.3=1.0*1.39*1.5*6=12.51 KN 取F1

5、.1=16.889KN 半跨节点荷载设计值： F2.1=1.4*（0.7*0.65）*1.5*6= 5.733KN（按永久荷载为主要控制） F2.2=1.4*0.65*1.5*6= 8.19KN（按可变荷载为主要控制） 取F2.2=8.19KN4.3.3在吊装过程中可能出现的半跨屋面板荷载和活载（活载为500N/m2）；（仅对梯形屋架）全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：F3.1=1.2*0.384*1.5*6=4.147 KN对结构有利时：F3.2=1.0*0.384*1.5*6=3.456 KN 取F3.1=4.417KN 半跨节点屋面板自重+半跨节点屋面板活荷载设计值： F4=(1.2

6、*0.905+1.4*0.5)*1.5*6=16.074 KN 取F4=16.074KN五、内力计算 屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图见图所示。由已知得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表。（a）全跨永久荷载与全跨可变荷载（b）全跨永久荷载与半跨可变荷载（F2可左可右）（c）全跨屋架包括支撑、半跨屋面板自重、半跨屋面活荷载（F4可左可右）桁架内力组合表杆件名称杆件内力系数全跨永久荷载+全跨可变荷载N=F*全跨永久荷载+半跨可变荷载N=F全*+F半*全跨永久荷载+半跨可变荷载N=F全*+F半*全跨屋架和支撑自重

7、+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载N=F全*+F半*或计算内力F=1(Aa为1/2F)在左半跨在右半跨全跨上弦杆AB00000000BC-8.79-3.77-11.72-271.93 -269.93 -228.82 -193.06 -258.96CD-8.79-3.77-11.72-271.93 -269.93 -228.82 -193.06 -258.96DE-12.2-6.46-17.23-399.77 -390.92 -343.90 -272.21 -378.02EF-12.2-6.46-17.23-399.77 -390.92 -343.90 -272.21 -378.02FG-12.25

8、-8.48-18.84-437.13 -418.52 -387.64 -280.12 -413.46GH-12.25-8.48-18.84-437.13 -418.52 -387.64 -280.12 -413.46HI-10.05-10.05-17.87-414.62 -384.12 -384.12 -240.48 -392.03下弦杆ac5.232.056.82158.24 158.02 131.97 114.19 151.38ce10.965.1915348.03 343.10 295.84 242.43 329.30eg12.57.518.33425.29 411.95 371.00

9、281.89 402.27gi11.329.2618.53429.93 405.66 388.79 263.80 406.57斜腹杆Ba-7.77-3.04-10.14-235.27 -234.89 -196.15 -169.68 -225.04Bc5.242.537.21167.29 164.69 142.49 116.07 158.15Dc-3.63-2.37-5.47-126.91 -122.11 -111.79 -82.51 -119.96De1.942.033.5181.44 75.17 75.91 46.69 77.12Fe0.64-1.93-2.15-49.88 -31.07 -

10、52.12 0.79 -49.63Fg-0.561.690.7517.40 8.08 26.51 -5.69 24.4Hg1.7-1.630.4410.21 21.35 -5.92 29.27 29.31Hi-2.611.45-1.48-34.34 -46.37 -13.12 -48.49 -48.51竖杆Aa-0.50-0.5-11.60 -12.54 -8.44 -10.25 -11.91Cc-10-1-23.20 -25.08 -16.89 -20.49 -23.82Ee-10-1-23.20 -25.08 -16.89 -20.49 -23.82Gg-10-1-23.20 -25.08

11、 -16.89 -20.49 -23.82Ii11-1-23.20 -8.70 -8.70 11.66 -21.94结点编号六、杆件设计5.1上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG、GH杆件的最大设计内力设计。N=-413.46KN 上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：节点板厚度选用8mm，支座节点板厚度用10mm设=80，选用角钢，为b类截面，查表得。需要截面积：需要的回转半径：,选用不等边角钢短边相并，根据需要的A、查角钢规格表，选用2125*80*8，=2.28cm，=6.00cm，按所选角钢进行验算： 截面和界面都为b类截面，由于，只

12、需要求。查表的=0.787。= 故所选截面合适。6.2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计。N= 406.57KN设=130 ，需要的净截面面积为选用280*50*8， =1.38cm，=4.02cm，由于，故用不等肢角钢短肢相并=217.39<, =297.781974mm2所选截面合适。 6.3腹杆 6.3.1腹杆Ba杆件轴力： N=225.04kN=N计算长度=213.6cm，因为，故采用不等值角钢长肢相并。使设=60，查表得。选用280*50*7，A=19.76cm2，=2.86cm，=2.34cm，按所选角钢进行验算：=88.6cm b2/t=7.14>0.

13、48loy/b2=5.07 =37.48 截面和界面都为b类截面，由于，只需要求。查表的=0.631。故所选截面合适。屋架杆件截面选用表杆件 计算内力/kN截面规格计算长度/mm长细比应力/(N/mm2)名称编号上弦FG、GH-413.462125*80*81508301665.8557.79164.18下弦gi406.57280*50*83001185217.39297.78206.05斜腹杆Ba-225.04280*50*72136213688.637.48180.49Bc158.15275*51781222691.3068,70249.86Dc-119.96275*51972246590

14、.9376.08189.52De77.12275*519642455100.3275.77121.84Fe-49.63275*52167270999.9583.6173.67Fg24.4275*52159269999.7783.3038.55Hg29.31275*521552694109.3583.1546.31Hi158.15275*52362295391.3091.14249.86竖杆Aa-11.91250*51500150098.0461.2221.76Cc-23.82250*51440180094.1273.4741.35Ee-23.82250*516802100109.8085.71

15、49.625Gg-23.82250*519202400125.4997.9662.03Ii-21.94250*527002700176.47110.2114.27七、节点设计7.1下弦节点“c”（图6.1）图7.1 c节点板布置图 各类杆件的内力由表4.1查得。这类节点的设计步骤是：先根据复杆的内力计算与复杆与节点版连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点版的形状与尺寸，最后验算下弦杆与节点版的连接焊缝。用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝和，则所需的焊缝长度为：设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝和，则所需的焊缝长度为：“Cc”杆内力很小，焊缝尺寸

16、可按构造要求取根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为。下弦与节点板连接的焊缝长度为34cm，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处焊缝应力为：焊缝强度满足要求。7.2上弦节点“B”(图6.2)图7.2 B节点板布置图Bc杆（2L 75×5）与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。即肢背，肢尖aB（2L80×50×7）杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算, 设aB杆的肢背和肢尖的焊缝和，则所需的焊缝长度为：为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦

17、角钢和节点板连接起来，槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以0.8的折减系数。计算时可略去上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：上弦与节点板间焊缝长度为400mm。节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽肯定是安全，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：满足要求。7.3屋脊节点“I”（图6.3）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，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。设焊缝，则所需焊缝计算长度（一条焊缝）：,取1

18、10mm拼接角钢的长度取。上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。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，节点板长度30cm则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为，焊缝应力为：因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。腹杆Hg与节点板的连接焊缝的计算长度与以上几个节点相同图6.3屋脊节点布I的布置图7.5下弦节点“i”（图6.4） 图7.4下弦节点i的布置图拼接角钢焊缝 所需焊缝计算长度（一条焊缝）：取115mm拼接角钢的长度取设Hi杆的肢背和肢尖的焊缝和，则所需的焊缝长度为：