2022年m跨厂房梯形钢屋架设计 .pdf

《2022年m跨厂房梯形钢屋架设计 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年m跨厂房梯形钢屋架设计 .pdf（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、目录一、设计资料.（2）二、结构形式与支撑布置.（2）1.屋架形式及几何尺寸.（2）2.屋架支撑布置.（3）三、荷载计算.（4）1.荷载设计值.（4）2.荷载组合.（4）四、内力计算.（6）五、杆件设计.（7）1.上弦杆.（7)2.下弦杆.（8)3.斜腹杆“Ba”.（9)4.竖杆“Gg”.(10)5.各杆件的截面选择计算.(10)六、节点设计.(12)1.下弦节点“c”.(12)2.上弦节点“B”.(13)3.屋脊节点“H”.(15)4.支座节点“a”.(16)七、屋架施工图.(19)附节点详图 1-6.(20)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 22 页 -一、设计

2、资料某厂房总长度为 90m，跨度为 L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距为6m。1.结构形式: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 i=L/10，L 为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地震设防，屋架下弦标高为 18m，厂房内桥式吊车为2台 150/30t（中级工作制），锻锤为 2 台 5t。2.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）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：用Q345 钢，焊条为 E50 型。3.屋盖结构及荷载:无檩体系：采用 1.5m 6.0m 预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作

3、用）。荷载：屋架及支撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L，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0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值，积灰荷载 0.8kN/m2。屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.65kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板1.45kN/m2二、结构形式与支撑布置 1.屋架形式及几何尺寸如下图1 所示

4、：图 1 屋架形式及几何尺寸名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 22 页 -2.屋架支撑布置如下图2 所示：3LG2LGLG22SC1SC2GG2LG2CC2LG1SC2SC2SC2LG2GG1LG2LG1CC1LG1SC1LG2GG2LG1CC2垂直支撑 2-2LG5LG5LG5LG5LG5LG5LG5LG5CC5LG3LG3CC6CC6LG6LG3CC5CC2LG1LG1CC3LG1LG1CC2CC2LG1LG1CC3CC3LG11LGCC2CC2CC3GG2GG3LG4LG5LG4CC3LG4LG4LG45CCCC6CC2CC32GGLG52GG5LG2GG5L

5、GGG3GG3GG3121SC1SC2SC2SC2SC2SC1SC4SC6SC6SC6SC6SC4GG2LG2LG2GG1LG2LG2GG2CC2LG1LG1CC11LG1LG2CCCC5LG3LG3CC4LG3CC52GG2LG2LG1GG2LG2GG2GG2LG2LG1GG2LG2GG垂直支撑 1-1XC1XC2XC2XC3XC2XC2XC1XC4XC5XC5XC6XC5XC5XC4XC1XC2XC2XC3XC2XC2XC14LG4LG4LG屋架下弦支撑布置图210006000*15=90000500屋架上弦支撑布置图符号说明：SC上弦支撑XC下弦支撑CC垂直支撑GG刚性系杆LG柔性系杆名

6、师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 22 页 -图 2 屋架支撑布置三、荷载计算由于屋架的受荷水平投影面积为：22260126621mmmA，故按建筑结构荷载规范取屋面活荷载（按上人屋面）标准值为0.7kN/m2，雪荷载为 0.35kN/m2，取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.7kN/m2。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式q=0.12+0.011L 计算，L 为屋架跨度，以m 为单位。1.荷载设计值永久荷载设计值：预应力混凝土屋面板2/9 5 7 5.135.145.1mkN屋架及支撑自重2/474.035.1)21011.012.0(mkN三毡四油（上

7、铺绿豆砂）防水层2/54.035.14.0mkN水泥砂浆找平层2/54.035.14.0mkN保温层2/8775.035.165.0mkN一毡二油隔汽层2/0 6 7 5.035.105.0mkN水泥砂浆找平层2/405.035.13.0mkN合计4.8622kN/m可变荷载设计值：屋面活荷载98.04.17.02k N/m积灰荷载12.14.18.02k N/m合计2.12kN/m2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下3 种荷载组合：使用阶段荷载情况：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：kNkNF66.6265.1)1.2862.4(（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节

8、点永久荷载：kNkNF76.4365.1862.41半跨节点可变荷载：kNkNF9.1865.11.22名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 22 页 -施工阶段荷载情况：（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：kNkNF266.465.1474.03半跨节点屋面板自重及活荷载：kNkNF438.2665.1)98.09575.1(4屋架在上述 3 种荷载组合作用下的计算简图如下图3 所示：F/2FFFFFFFFFFFFFF/21990207003040A2850300030003000300030002850HGFEDCBdcbaAHG

9、FEDCBF/2FFFFFFF3FFFFFFFFFFFFF/2F/2F/2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 22 页 -图 3 荷载组合作用下的计算简图四、内力计算由以下 图 4 得 F=1 时屋架各杆件的内力系数（F=1 作用于全跨、左半跨和右半跨）21 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值21 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值图 4 屋架各杆件的内力系数由屋架各杆件的内力系数求出各种组合荷载情况下的内力，计算结果见下表1：杆件名称内力系数（F=1）第 1 种组合第 2 种组合第 3 种组合计算杆件内力（kN）全跨1左半跨2右半跨31F2121FF31

10、21FF2143FF3143FF上弦AB 0.000 0.000 0.000 0 0 0 0 0 0 BC，CD-7.472-5.310-2.162-468.196-427.334-367.837-172.261-89.035-468.196 DE，EF-11.262-7.339-3.923-705.677-631.532-566.97-242.072-151.760-705.677 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 22 页 -表 1 屋架杆件内力组合表注：F=62.66kN，1F=43.76kN，2F=18.9kN，3F=4.266kN，4F=26.438kN

11、五、杆件设计腹杆最大内力 N=-481.479kN，查表 7.4，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用 12mm。1.上弦杆（图 5）整个上弦采用等截面，按FG、GH 杆件的最大内力设计。N=-763.199kN=-763199N，上弦杆平面内计算长度0150.75cmxl；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，平面外计算长度03 150.75cm452.25cmyl。因为003yxll，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并，选用2L140908，如下图 5 所示：FG，GH-12.18-6.861-5.319-763.199-662.67-633.526-233.351-192.

12、584-763.199 下弦ac 4.100 3.010 1.090 256.906 236.305 200.017 97.069 46.308 256.906 ce 9.744 6.663 3.081 610.559 552.328 484.628 217.724 123.023 610.559 eg 11.962 7.326 4.636 749.539 661.919 611.078 244.715 173.596 749.539 gh 11.768 5.884 5.884 737.383 626.175 626.175 205.763 205.763 737.383 斜腹杆Ba-7.68

13、4-5.641-2.043-481.479-442.867-374.865-181.917-86.793-481.479 Bc 5.808 3.960 1.848 363.930 329.002 289.085 129.471 73.634 363.930 Dc-4.409-2.633-1.776-276.268-242.702-226.504-88.420-65.763-276.268 De 2.792 1.222 1.570 174.947 145.274 151.851 44.218 53.418 174.947 Fe-1.572-0.047-1.525-98.502-69.679-97

14、.613-7.949-47.024-98.502 Fg 0.328-1.039 1.367 20.552-5.284 40.190-26.070 37.540 40.190-26.070 Hg 0.713 1.913-1.200 44.677 67.357 8.521 53.618-28.684 67.357-28.684 竖杆Aa-0.5-0.5 0.00-31.33-31.33-21.88-15.352-2.133-31.33 Cc，Ee-1.0-1.0 0.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-62.66 Gg-1.0-1.0 0.00-62.66-62.6

15、6-43.76-30.704-4.266-62.66 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 22 页 -图 5 上弦杆截面图设70，查附表 4.2 得751.0需要截面面积为：222.3278310751.0763199mmmmfNA需要的回转半径为：cmcmlixx154.27075.1500cmcmliyy461.67025.4520根据需要的A、xi、yi查角钢规格表，选用1080125L2，截面特征为：24.39cmA，xi=2.26cm，yi=6.11cm，按所选角钢进行验算：15070.6626.275.1500 xxxil1 5 001.7411.625.

16、4520yyyil满足长细比要求。由于yx，只需求y，查表得725.0y，于是222/310/2.267/3940725.0763199mmNfmmNmmNANy，所选杆件满足要求。2.下弦杆（图 6）图 6 下弦杆截面图整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的eg“”杆计算。NkNN749539539.749max,0300cmxl，01035cmyl名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 22 页 -所需截面面积为：2218.24310749539cmmmfNA选用770110L2，因为00 xyll，故选用不等肢角钢短肢相并。26.24cmA218.24cm，xi=2

17、.00cm，yi=5.39cm3 5 01 5 000.23000 xxxil，35002.19239.510350yyyil满足长细比要求，故所选杆件满足要求。3.斜腹杆“Ba”（图 7）图 7 斜腹杆“Ba”截面图杆件轴力-481479N-481.479kNN计算长度00253cmxyll，因为00 xyll，故采用不等肢角钢长肢相并，使xyii。选用1063100L2，则20.31cmA，xi=3.15cm，yi=2.72cm32.8015.32530 xxxil，01.9372.22530yyyilyx因为，故只需求y=0.601，222/310/43.258/3100601.0481

18、479mmNfmmNmmNANy，所选杆件满足要求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 22 页 -4.竖杆“Gg”（图 8）图 8 竖杆“Gg”截面图-6 2 6 6 0 N-6 2.6 6 k NN，02890.8cm231.2cmxl，0289cmyl由于内力较小，故按150选择，所需的回转半径为：02 3 1.2c m1.5 4 c m150 xxli0289cm1.93cm150yyli查型钢表，选择截面的回转半径较计算的要略大些，故选用365L2。2668mmA，xi=1.75cm，yi=2.64cm1501.13275.12.2310 xxxil1505

19、.10964.22890yyyil因为xy，故只需求378.0y，222/3 1 0/2.2 4 8/66 837 8.06 2 6 60mmNfmmNmmNANx，杆件满足要求。5.其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，其计算结果见表2（在下一页）。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 22 页 -名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 22 页 -六、节点设计 1.下弦节点“c”（图 9）图 9 下弦节点“c”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算用E50型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为2f200N/mmwf。Bc 杆：设“

20、Bc”杆的肢背和肢尖焊缝8mmfh和6mmfh，则所需的焊缝长度为：mmmmfhNklwffw7.11320087.023639307.07.02:11肢背21 4 c mfh考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计算长度加，取为。mmmmfhNklwffw99.6420067.023639303.07.02:22肢尖28 c mfh实际焊缝长度为计算长度加，取为。Dc 杆：设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝8mmfh和6mmfh，则所需的焊缝长度为：mmmmfhNklwffw3.8620087.022762687.07.02:11肢背21 0 c mfh考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际

21、焊缝长度为计算长度加，取为。mmmmfhNklwffw3.4920067.022762683.07.02:22肢尖名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 22 页 -26 c mfh实际焊缝长度为计算长度加，取为。Cc 杆：由于“Cc”杆内力很小，故焊缝尺寸可按构造要求确定，取5mmfh。（2）确定节点板尺寸根据上面求得的焊缝长度，按构造要求留出杆件间应有的间隙并考虑制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为260mm350mm。（3）下弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算下弦与节点板连接的焊缝长度为250mm，取6mmfh，焊缝所受的力为左右两下弦杆的内

22、力差353.653kN256.906)kN-610.559(N，对受力较大的肢背处焊缝进行强度验算：222/200/42.93/)12350(67.0235365375.0mmNfmmNmmNwff，焊缝强度满足要求。2.上弦节点“B”(图 10)图 10 上弦节点“B”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算Bc 杆与节点板的连接焊缝尺寸和下弦节点“c”相同。Ba 杆：肢背和肢尖焊缝分别采用10mmfh和8mmfh，则所需的焊缝长度为：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 22 页 -cm144.120200107.024814797.07.02:11，取肢背mm

23、mmfhNklwffwcm85.6420087.024814793.07.02:22，取肢尖mmmmfhNklwffw(2)确定节点板尺寸(方法同下弦节点“c”)确定节点板尺寸为250mm400mm。(3)上弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算应考虑节点荷载P和上弦相邻节间内力差N的共同作用，并假定角钢肢背槽焊缝承受节点荷载P的作用，肢尖角焊缝承受相邻节间内力差N及其产生的力矩作用。肢背槽焊缝强度验算：,390)10400(5)105.0(5.021mmmmllmmmmthwwf，节点荷载，P=62.66kN2221/200/95.22/39057.02626607.02mmNfmmNmmNlhP

24、wfwff肢尖角焊缝强度验算：弦杆内力差为468.196kN0)kN-468.196(N，轴力作用线至肢尖焊缝的偏心距为9025mm65mme，偏心力矩为mkNmkNeNM452.30)065.0496.468(，则2222/200/61.171/39057.024684967.02mmNfmmNmmNlhNwfwfN22262/80.85/390107.0210452.3067.026mmNmmNlhMWMwfwM2222222/200/46.185/)22.180.85(61.171)22.1(mmNfmmNmmNwfMN满足强度要求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14

25、 页，共 22 页 -3.屋脊节点“H”（图 11）1-1图 11 屋脊节点“H”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算方法与以上几个节点相同，计算过程略，结果见图 11。（2）确定节点板尺寸为：250mm450mm（3）计算拼接角钢长度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。拼接角钢规格与上弦杆相同，长度取决于其与上弦杆连接焊缝要求，设焊缝10mmfh，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：mmmmfhNlwffw3.136200

26、107.047631997.04名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 22 页 -拼接角钢总长度，mm3006.302)20103.1362(，取mmmmL。竖肢需切去mmmm23)5810(，取25mm，并按上弦坡度热弯。（4）上弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算上弦角钢肢背与节点板之间的槽焊缝承受节点荷载P，焊缝强度验算同上弦节点“B”，计算过程略。上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝强度按上弦内力的15%验算。设10mmfh，节点板长度为450mm，节点一侧焊缝的计算长度为mmmmlw205)101025250(则22/89.39/205107.0276319915.0

27、7.0215.0mmNmmNlhNwff2222/89.75/205107.026576319915.067.026mmNmmNlhMWMwfwf2222222/200/90.73/)22.189.75(89.39)22.1(mmNfmmNmmNwfff焊缝强度满足要求。因屋架的跨度较大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半跨的上弦杆、斜腹杆和竖腹杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半跨的上弦杆、斜腹杆与节点板连接用工地焊缝。4.支座节点“a”（图 12）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 22 页 -图 12 支座节点“a”详图为了便于施

28、焊，下弦杆轴线至支座底板的距离取160mm，在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度为12mm。（1）支座底板的计算支座底板尺寸按采用280mm360mm，承受支座反力kNkNFR62.43866.6277，若仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力作用，则承压面积为22280212mm59360mmnA，则柱顶混凝土的抗压强度按下式验算：222/3.14/39.7/59360438620mmNfmmNmmNARcn式中，cf为混凝土强度设计值，对C30混凝土，214.3N/mmcf。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

29、相邻边自由的板，见图 12。板的厚度由均布荷载作用下板的抗弯强度确定：底板下的平均应力q为：2/39.7mmNq名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 22 页 -两支承边之间的对角线长度1a为：22112140110 mm173.4mm2a由相似三角形关系得：1134110mm88.2mm167.2b，1188.20.509173.4ba1b为两支承边的相交点到对角线1a的垂直距离，由11b a 查表确定，查表得0.057。每块板单位宽度的最大弯矩M为：mmmmNmmmmNqaM/26.12665/4.17339.7057.0221底板厚度t为：mmmmfMt66.1

30、531026.1266566根据构造要求，屋架跨度为21m18m，时当mmt20，取20mmt。底板尺寸为：mmmm 20280mm360。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算 加劲梁计算简图MV名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 22 页 -设6mmfh，焊缝计算长度mmmmlw468)2062500(。加劲肋与节点板间的竖向焊缝计算与牛腿焊缝相似，偏于安全的假定一个加劲肋受力为屋架支座反力的 1 4，即，kNkNRV655.109462.4384并考虑其偏心弯矩，为加劲肋宽度的一半）其中 emkNmkNeVM(03.6055.0655.109按下列公式验算：222

31、226222222/200/22.32/)468622.17.021003.66()46867.02109655()7.026()7.02()(mmNfmmNmmNlhMlhVwfwffwffff，焊缝强度满足要求。（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算实际的焊缝总长为2280 1241102 6 mm928mmwl，设焊缝传递全部支座反力kNR62.438，设6mmfh，焊缝强度按下式验算：2222/244/20022.1/54.112/92867.04386207.0mmNmmNfmmNmmNlhRwffwff焊缝强度满足要求。（4）其余节点详图见施工图（附节点详图1-6，在下一页）七、绘制屋架施工图，见施工图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 22 页 -下弦节点“c”详图 1 上弦节点“B”详图 2 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 22 页 -屋脊节点“H”详图 3 支座节点“a”详图 4 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 22 页 -上弦节点“A”详图 5 上弦节点“C”详图 6 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 22 页 -