屋架尺寸与布置

一、设计资料：某工程为单跨双坡封闭式厂房，跨度L=18m，柱间距6m,厂房纵向长度60m，采用三角形芬克式屋架，屋面坡度i=1/3。屋架铰支于混凝土柱上，上柱截面400mmx400mm，混凝土等级C20。结构重要性系数为1.0，厂房内无吊车。柱网图如下1£=1=44!214—1:T1111I11111111°111'11'1111H1—―1二、屋架形式及几何尺寸：屋架形式及几何尺寸如图。（a）是上弦支撑布置图，（b）是下弦支撑布置图。屋架坡度i=1/3r-rrdl-l.!■■?匚匚•l_ccr-rrdl-l.!■■?匚匚•l_cct•l仁_1、屋架的支撑在屋架两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。在屋架的上弦节点A、C、E、G处设置一通长的刚性水平系杆。在屋架的下弦节点I处设置一通长的柔性水平系杆。2、屋面檩条及其支撑四、设计与计算1、荷载标准值(所有荷载按水平投影面积算)(1)永久荷载

平行于屋面方向的永久荷载:0.55KN/m20.18KN/m2水泥平瓦油毡、木望板p0.55KN/m20.18KN/m2p=0.538KN/m2(2)可变荷载23可变荷载取屋面活荷载(P3=0.50KN/m2)和雪荷载(p4=0.60KN/m2)中的较大值，故为0.60KN/m2。2、荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载(端点荷载取半)：P=(p+pxcosa)x1.2x1.555x6+px1.4x1.555x6xcosa=(0.73+0.538xcos18.43)x1.2x1.555x6+0.6x1.4x1.555x6xcos18.43=21.32KN。。檩条0.15KN/m2管道等0.07KN/m2屋架及支撑0.12+0.011Z=0.12+0.011X18=0.318KN/m2

杆件名称杆内力系数:P=1,4]半跨全跨■全跨永久荷△咔、石廿斗业咔全跨屋架支撑+半中△口左r全跨永久荷载+半跨口左L布比业口左r载+全跨可跨屋面板+半跨可变荷载可变荷载P1=13.9变荷载％=5.71计算内力/kNP=21.32P2=7'4P4=10.45-n=px②N=P]X2+P2Xin=p3x②+p4x①①②AB-12.65-11.39-242.8348-257.497-197.2294-257.497BC-11.4-16.15-344.318-313.861-211.3465-344.318CD上弦杆-12.05-16.76-357.3232-327.436-221.6221-357.323DE-11.7-16.44-350.5008-320.244-216.1374-350.501EF-10.45-15.18-323.6376-292.93-195.8803-323.638FG-11.1-15.81-337.0692-306.783-206.2701-337.069AH1216.5351.78323.43219.615351.78下弦杆HI913.5287.82258.21171.135287.82IJ4.59191.88160.3898.415191.88BH/CH/EK/FK-1.34-1.34-28.5688-29.1316-21.6544-29.1316DH-2.85-2.85-60.762-61.959-46.056-61.959斜腹杆DI-2.85-2.85-60.762-61.959-46.056-61.959DK3363.9665.2248.4865.22IK4.54.595.9497.8372.7297.83GK7.57.5159.9163.05121.2163.05竖杆GJ0000004、杆件截面选择按上弦杆最大内力N=-3573KN，查表7-5选取中间节点板厚度为CD6mm。三角形桁架最大腹杆内力(KN)<170171~290291~510511~80681〜910911~12901291~17701771~3090中间节点板厚度(mm)68101214161820支座节点板厚度(mm)810121416182022(1)上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大压杆CD设计内力设计，N=-357KN。AB屋架平面内计算长度=155.5cm，在屋架平面外，由于受压弦杆侧向支撑点的距离七为节间长度l的两倍，即li=21=2x155.5=311cm，且两节间弦杆内力N=-357KN，N=-350.5KN，因此屋架平面外的计算长度由ABBD

l=11(0.75+0.25N)>0.511确定。即有i,N357-一，1=11(0.75+0.25节)=311x(0.75+0.25x^^^)=312.4cm>155.5cm,1截面选取两不等肢角钢，短肢相并。假设人=60，查轴心受压构件稳定系数表得甲=0.807，故A=^—=35Vx'°3=2058mm2=20.58cm2甲f0.807x215.1155.5北。.1312.4i=f==2.59cm，i=u==5.2cmx人60y人60查型钢表，选2L160x100x10，短肢相并，A=50.63cm2，i=2.85cm，i=7.7cm。y按所选角钢进行验算：长细比验算冗=二=‘555=54.6<［冗］=150

xi2.85人=L=3124=40.6<［人］=150

yi7.7y满足长细比的要求。稳定性验算弦杆绕y轴失稳时，应按照弯扭屈曲计算其稳定性。__.1―312.4=16>0.56e=0.56x=1.1b160计b1212•::取人=3.7了（1+5o7b1b160-1=t10、cr160小312.42x102、)=3.7xx(1+)=59.21052.7x1604由于人>人，只需求出中=中，查轴心受压构件的稳定系数表，x=0.842，yzminN357x103b===83.7N/mm2<f=215N/mm2pA0.842x5063所选截面满足要求。(2)下弦杆：ox=245.8cm，整个下弦杆采用等截面，按最大内力"351.78KN计算。11^=491.6cm，因为、=ox=245.8cm，所需截面A=N=351.78x103=1636.2mm2=16.36cm2，由型钢表选取nf2152|_90x56x6，A=17.11cm2，i=2.24cm，i=4.34cm。按所选角钢进行验算：Xyb=史==205.6N/mm2<f=215N/mm2满足要求A1711

长细比验算人=lox=245.8=107.9<[1]=350满足要求xi2.241=-°y=491*=113.3<[1]=350满足要求yi4.34所选截面满足要求。（3）斜腹杆：KG杆和IK杆采用等截面N=163.05KN，L=0.8L=0.8x245.8=196.64cm，L=245.8cm选用2|_70X6,A=16：32cm2,ix=2.15,iy=3.11l196.63f1=—ox=—-^=91.5<[1]=150xi2.15.广245.8,1==^1=79<[1]=150x由于1>1，只需求出q.=q，查表D2得：中=0.611b=N=163.05X1000=163.5N/mm2<f=215N/mm2满足要求qA0.611x16.32x100BH、HC、EK、FK杆：N=29KN,L=0.8L=0.8x110=88cm,L=L=110cm彳假设1=70，查表D2得q=0.751,N29x,N29x1000

A=——=qf0.751x215=176.8mm2=1.768cm2i=Lx=竺x170查表H中型钢表，选用2A=11.38cm2,i=2.32,截面验算：'L110=1.26,i=iy==1.57y170D0X6,长肢相并，得：i=1.511=-ex=88=58<[1]=150满足要求xi1.51x1=尊=''°=47.4<[1]=150满足要求yi2.32由于1>1由于1>1，只需查出q.N"29x1000""b==qA0.818x11.38x100=q，查表D2得:x=31.2N/mm2<f=q=0.818215N/mm2满足要求DH杆：N=62KN,L=0.8L=0.8x245.7=196.56cm,L=L=245.7cm查表H中型钢表,选用2|_^0X6长肢相并，得：可A=11.38cm2,i=2.32,i=1.51

截面验算:人=-ox=9656—130<［人］=150满足要求xi1.51人—-oy=235.7—102<［人］=150满足要求yi2.32y由于人>X，只需查出甲.=甲，查表D2得：平—0.387e=^—=62x'°°°=140.7N/mm2<f=215N/mm2满足要求中A0.387x11.38x100DI杆:N=62KN,L=0.8L=0.8x155.5—124.4cm,L=L=155.5cm查表H中型钢表，选用2D0X6,长肢相并，彳得：A—11.38cm2，i=2.32，i=1.51截面验算：'"人—J='244—82.4<［人］=150满足要求xi1.51人=-°^='555—67<［人］=150满足要求yi2.32y由于人＞X，只需查出甲.=甲，查表D2得：平—0.672—81.1N/mm2<f=215—81.1N/mm2<f=215N/mm2满足要求DK杆:N—65.22KN，L=0.8L=0.8x245.7—196.56cm，L=L=245.7cm查表H中型钢表L选用2L50X6,长肢相并，得：OyA—A—11.38cm2,截面验算：i=2.32,i=1.51人=-ox=9656—130<［人］=150满足要求xi1.51人—-°y=235.7—102<［人］=150满足要求yi2.32由于人>X,Ny

e—————y只需查出平min62x1000中A0.542x11.38x100—平，查表D2得：平—0.542—100.5N/mm2<f=215N/mm2满足要求屋架杆件一览表杆件杆件内力/KN计算长度截面形式及角钢规格截面积/mm2回转半径长细比容许长细比系数fminS/(N/mm)loxloyix/mmiy/mm入max上弦-357155531242L160X100X10506328.57754.61500.80783.7下弦351.78245849162L90X56X6171122.443.4113.33500.842205.6腹杆KG、IK163.051966.424582L70X62L50X62L50X62L50X62L50X6163221.531.191.51500.611163.5BH、HC、EK、FK298801100113815.123.2581500.81831.2DH621965.62457113815.123.21301500.387140.7DI6212441555113815.123.282.41500.67281.1DK65.221965.62457113815.123.21301500.542100.54.节点设计(1)下弦节点I和抗剪强度设计值。角焊缝得抗拉、抗压、设DI杆的肢背和肢尖焊缝hf=6mm和4mm，则所需的焊缝长度：和抗剪强度设计值。肢背：l01肢尖：l02肢背：l01肢尖：l020.7N0.7x62X103=32mm肢背：l01肢尖：l02肢背：l01肢尖：l022"w2x0.7x6x102f0.3N0.3x62x103设IK杆的肢背和肢尖焊缝hf=6mm和4mm，则所需的焊缝长度：0.7N0.7x97.83x103=51mm设IK杆的肢背和肢尖焊缝hf=6mm和4mm，则所需的焊缝长度：0.7N0.7x97.83x103=51mm取70mm2hfw2x0.7x6x1020.3N0.3x97.83x103=33mm<8h=48mm取50mmJf焊缝左右所受的力为左右两弦杆的内力差为△=287.8-191.88=95.94KN,hf=6mm，焊缝长度为：70.15ANs0.15x95.94x103l=+12=+12=21mm<8h=48mm取&J《2x0.7x6xQ°012)f50mm(2)上弦节点D

上弦节点D,如图所示，HD和DI杆节点板的焊缝尺寸和节点I相同，DK杆的肢背和肢取50mm杆与节点板的焊缝尺寸按上述方法计算，上弦节点D,如图所示，HD和DI杆节点板的焊缝尺寸和节点I相同，DK杆的肢背和肢取50mm取50mm0.7N0.7x6.22x103睥O7肢背：l==34mm<8h-48mmTOC\o"1-5"\h\z012hfw2x0.7x6x102f0.3N0.3x65.22x103肢尖：l==22mm<8h=48mm022hfw2x0.7x4x102f上弦杆与节点板的连接焊缝：取50mm设焊缝厚度，h-6mm，焊缝的计算长度七-120mm，考虑偏心距的影响，

偏心距e-70mm，aN-357.3-350.5-6.8KN，M-ANe-6.8x103x70-476Nm6M•、px2x0.7hl2xffwJi/6x476AN2x0.7hl[fwJ

户.8'103[[2x0.7x6x108J[1.22x2x0.7x6x1082)-7.9N/mm2<0.95fw-152N/mm2(3)屋脊节点：f上弦杆拼接角钢的连接焊缝：设h广4mm，则l—pg+8~—+8-206mm，取210mmw4x0.7hfw4x0.7x4x0.95x160拼接角钢的总长度：l-2(l+2h)+a-2x(206+2x4)+20-448mm取l-450mm拼接角钢竖肢应切去的高度为：A=t+h+5=10+4+5-19mm取A-20mm，即竖肢余留高度为80mm。验算肢尖的焊缝强度：考虑偏心：设h-4mm，e-70mm，l按构造取为220mm，则l-212mm(轴力取15%)：(O'15LG)2+(6'0.15*)2■2x0.7hl2x0.7ph12fwffw0.15x337x1036x0.15x337x103x70(2x0.7x4x212)+(2x0.7x1.22x4x2122川-81.2N/mm2<0.95fw-152N/mm2焊缝满足要求。f竖杆GJ杆端焊缝按取h和l为4mm和60mm。（4）支座节点：为了便于施焊，底板上表面至下弦角钢净距为125mm。如图所示。a、底板计算

支座反力R=6P=6X21.32=127.92KN设a、b取12cm，则气=逝x12=17cm,々=勺=8.5cm底板承压面积A=24x24—兀x22-2x4x5=523cm2x…，R127.92x103板下压应力q=——==2.45N/mm2A523x102n底板最大弯矩M=pqay由于bj%=0.5，查表知&=0.05611表5：P值6x3965.1=6x3965.1=10.5，取12mm215支座底板厚度t=6MfI，/a0.40.50.60.70.80.911.11.2\'0.0260.0420.0560.0720.0850.0920.1040.1110.120.125则M=0.056x2.45x1702=3965.1N-mmb・节点板与底板的连接焊缝：设七=8mm,21=(240-16)x2+(120-4-16-16)x4=784mmR127.92x103f0.7ph£1—0.7x1