18m跨厂房普通钢屋架设计

1、 班 目录1、设计资料11.1 结构形式.11.2 屋架形式及选材.21.3 荷载标准值（水平投影面计）.22、支撑布置22.1 桁架形式及几何尺寸布置.22.2 桁架支撑布置如图.43、荷载计算54、内力计算65、杆件设计85.1 上弦杆.85.2 下弦杆.95.3 端斜杆 B.10A5.4 腹杆.105.5 竖杆 .155.6 其余各杆件的截面.176、节点设计6.1 下弦节点“ ” .18C6.2 上弦节点“B”.196.3 屋脊节点“H”.206.4 支座节点“ ” .22A6.5 下弦中央节点“ ” .24H1.1、结构形式某厂房跨度为 18m，总长 90m，柱距 6m，采用梯形钢屋

2、架、1.56.0m 预应力混凝1土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面 400400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i 1:10-20C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台 2台屋架跨度为 18m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用 Q345钢，焊条为 E50型。1.3、荷载标准值（水平投影面计）预应力混凝土大型屋面板防水层水泥砂浆找平层 2cm厚保温层21507.5HG0C0F04 9B90 9 4 2 8 0036 535 2 8 8232 1 2 4239321 02 3492 6 2 61

3、 413acegh13500500FEDCBGH882.1 3A1272.95 .8.1-1 .- 35 .71200728+hacegFEDCBAG H2.1-1.390.33+ . 0 00 . . .80+ 1 -. . .45 . 0. 78.6 9 - 35-055 216- 0+-3+aceg3桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1 所示。其中考虑到厂房内有桥式吊车 2 台 150/30t(中级工作制 ，锻锤为 2 台 5t，布置下弦纵向水平支撑。桁架及桁架上弦支撑布置桁架下弦支撑布置图垂直支撑垂直支撑43、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可

4、知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷1/ 1021/10换算为沿水平投影面1.0051.4=1.407 kN/m21.0050.4=0.402 kN/m21.0050.4=0.402 kN/m21.0051 =1.005 kN/m20.12+0.01121=0.351kN/m2防水层：水泥砂浆找平层 2cm厚：保温层：全跨节点活荷载设计值：全跨节点静荷载设计值：F =1.353.5671.56=44.34 kN(按静荷载为主的组合)1.1F =1.23.5671.56=38.52 kN/(按活荷载为主的组合)1.2对结构有利时：F =1.03.5671.56=32.10 kN1.3半跨节点活荷

5、载设计值：F =1.4（0.7+0.90.4）1.56=9.54 KN(按活荷载为主的组合)2.23.3、全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主控制的组合)5对结构不利时：F =1.20.3511.56=3.79 kN3 .1对结构有利时：F =1.00.3511.56=3.16 kN3 .2(a)(b)(c)桁架计算简图图F=1 的桁架各杆件内力系数（F=1 作用于全跨、左半跨和右半跨）已经给出。求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表 4.1。6表 4.1 桁架杆件内内力组合表F F F40000000上0弦杆下弦杆斜腹杆4F ） 4竖杆在桁架平面内，为节间

6、轴线长度：l 150.75cm在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：l 3150.75cm 452.25cm因为l l ，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图 5.1）oyox腹杆最大内力 553.248kN，查表 9.6.4，节点版厚度选用 10mm，支座节点板厚度用 12mm。NA 20.807 N /2ll7.54cmoxy根据需要的 A，ix，iy216010010Acm2，i 4.97cm ， i ，xyb /t cm/ ，按所1图lxixxb /t 16 0.56l /b 0.564522.5mm/160mm 15.8311l2t2b22 1t44yz1 8l58.73

7、，查表得 。oyiyzxyyN222N 861.264kN 861264Nl 300cm，根据桁架下弦支撑布置情况，得l oyNA 4006 40.0622215N /fn2L图 2下弦杆的截面图，l 3.98cm，l 22oy/cm750 /6.11 122.75 350yA 3942mm2 221.510mm2 3512mm2n224006A2n95.3 端斜杆 aB杆件轴力：N 553.248 553248N计算长度 l =l =253cm。因为l =l ，故采用不等边角钢，长肢相并，使i =i 。设=70，查xyNA225370lxxyxyyx253lxxl253yy 满足长细比 要求

8、， 截面在 x 和 y平面内皆属 b yxy查附录 4，得 ，N553248N203.638N / 2220.753杆件轴力：NNA 1945.00 m 杆件计算长度：22N /fn2oy选用 6 等边角钢，A17.592，l cm， lxyl261.33.45l 75.74oyiixyxy的要求。 215.00N / N /222n杆5.4.1 Bc计算长度：oxoy图5.4.2 Dcll yxyNA2211选用 2L758，A 23.01 ，l 2.28cm， l2xylixxb /t 75/8 9.38 0.58l /b 0.582864mm/75mm 22.151 /) (2864/

9、75 /2864 8 ) 150b l t 4422y100.49由于 ，只求 xyzxN22A 0.552 25.4.3 De杆（图 5.4.3）杆件轴力：NNNA 22fn2oy选用 5 等边角钢，2xyx286.42.45116.90oyiy满足长细比的要求。N N 214.99N / N /22935A2n图5.4.3 De杆截面图轴力：N 111.744 111.744Nl 0.8312.4cm 249.92cm12l oylNA222l图5.4.4 eF杆截面图xl 115.70 ，ixx /) (3124/ 70 /3124 5 ) 150b l t 4422yzy0y115.7

10、由于 ，只求 ，查附录 4，得 ，xyzxNN22A 25.4.5 Fg杆（见图 5.4.5） 44.283kN 44283NNN 23.837 Nmin图5.4.5 Fg杆截面图l 0.8312.4cm 249.92cmloxyNA222选用 5 等边角钢（见图 4.7，与 eF杆一样，为了使角钢型号不要太多，偏于安全选择 已 有 型 号 相 近 的 角 钢 ， 以 下 有 很 多 这 种 情 况 ， 并 非 不 懂 得 选 择 经 济 截 面 ）lxyl 115.70 ，ixx /) (3124/ 70 /3124 5 ) 150b l t 4422yzy0y115.7由于 ，只求 ，查附

11、录 4，得 ，xyzxNN22A 2拉应力：32.20N /mm 215N /mm22Nmin图5.4.6 gH杆截面图设=100 查附录 4 得 NA222选用 5 等边角钢，A2，l 2.16cm，l xyl 125.56 ，ixxb/t 70/5 14 0.58l /b 0.583390mm/70mm 28.09oy /) (3390/ 70 /3390 5 ) 150b l t 4422yzyxyzxN22A 2拉应力：56.24N /mm 215N /mm22l 0.8289.0cm 231.2cm，l oxoy 内力较小，按 选择，需要的回转半径为：15llyi 和i 较上述计算的

12、ixyxy图 竖杆截面图A1 8m l 1.94cmlxylixx /) (2890/ 63 /2890 5 ) 150b l t 4422yzy由于 ，只求 119.18，查附录 4，得 ，xyzxN22216表 5.1 杆件截面选择表计算长度/cm 回转半径/cm杆件ioyxyxyy861.264 2L1258010-553.248 2L14090839.42 300.00 750.00 3.9836.080 253.0 253.0 4.50418.176-317.448201.024-111.74444.2833.50 100.49 84.12.45 169.72 116.93.24 1

13、15.70 100.93.24 115.70 100.93.24 125.56 108.7-23.83777.324271.2 339.00 2.16-26.475-36.000-72.000-72.000-72.0006、节点设计6.1 下弦节点“c 6.1） 图 6.1 c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h 和l ，fx然后根据l 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。x / 。设“”杆的肢背和N f2wfffwfw2160N/2ef0.3N2h fN2h 26160N/2wfwef设“”杆的肢背和肢尖焊缝h 7和h

14、 6，则所需的焊缝长度为：ffN2h fwfw27160N/mm2ef0.3N2h f2h 26160N/2wfwef“Cc”杆内力很小，焊缝尺寸可按构造要求取h fww2160N/2ef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300mm360mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为 34cm，h 6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，fN 701568N 295200N 406368N，受力较大的肢背处焊缝应力为：102.26N/ /22f焊缝强度满足要求。6.2 上弦节点“B”(图 6.2) Bc杆（2L 755）与节点板的焊

15、缝尺寸和节点“c”相同。即肢背l ，肢尖l ww（2L1008010）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h 和h ，则所需的焊缝长度为：ff2160N/2wwefwwef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：11h22f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：101.12N/mm

16、122115.28N/mm2M220.710mm mm2f2 2 Mf1.22101.122 N2f6.3屋脊节点“H 6.3）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，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h f40.710mm160N/mm2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h ，节点板长度为 40cm，则节点一侧弦杆焊缝的计fcm2cm 17cm，焊缝应力为：0.15N2w55.2

17、7N/2N20.710170f0.156M220.72f 2146.3021.22 Mf1.222 N222f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。6.4 支座节点“a 6.4）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取 160mm。在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，厚度为 12mm。6.4.1 支座底板的计算kN7 772.00 504.00 504000RFkNN091801图 6.4支座底板的平面支座底板的平面尺寸采

18、用 280mm350mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为 280180mm =50400mm 。R22A2cn式中， f 为混凝土强度设计值，对 C30 混凝土， /N f2cc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，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：M a212212a 721 为系数，由 b /a 查表 8.4.1 而定，b 为两支承边的相交点到对角线 a 的垂直距离。由相似三角形的关系，得：70.4bb 70.411156.8156.8M a2 0.05010.00N /mm2 156.82mm2 12293.12N mm/mm1tf加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。偏于安全的假定一个加劲肋的受力为桁架44VN设焊缝h 6