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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除一、设计资料： 1.结构形式: 某厂房总长度90m，跨度为18m.，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无檩屋盖体系，采用1.56.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，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。屋架采用的钢材为：Q235钢；焊条为：E43型。3.
2、荷载标准值（水平投影面计）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；可变荷载：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，活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。积灰荷载标准值： 0.7KN/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： 0.4KN/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、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图
3、所示。符号说明：WGJ-钢屋架；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a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值三、荷载与内力计算：1、荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：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： 0.4KN/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钢屋架和支撑自重 0.12+0.01118m=0.3
4、2KN/m2 总计：3.32KN/m2可变荷载标准值雪荷载0.35KN/m2屋面活荷载标准值0.70KN/m2，取0.70KN/m2 0.70KN/m2积灰荷载 0.70KN/m2 总计：1.14KN/m2 永久荷载设计值 1.23.32KN/m2=3.984KN/m2 可变荷载设计值 1.21.40KN/m2=1.96KN/m2 2、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载F=(3.984KN/m2+1.96KN/m2) 1.56m=53.50kN组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载F1=3.984KN/m21.56=35.86
5、kNF2=1.96KN/m21.56=17.64kN组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载F3=(0.12+0.1118m)1.21.56=3.46NF4=(1.41.2+0.701.4)1.56=23.94kN3内力计算本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取
6、12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。屋架杆件内组合表注：表内负责表示压力：正值表示拉力。 表1杆件名称内力系数(F=1)第一种组 合F第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN全跨左半全跨右半全跨F1+F2F1+F2F3+F4F3+F4上弦AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BCD-6.22-4.37-1.85-332.82-300.19-255.72-126.17-65.81-332.82DEF-8.99-5.64-3.36-481.13-421.91-381.71-166.04-111.48-481.13FG-9.10-4.55-4.55-486.
7、96-406.68-406.68-140.44-140.44-486.96下弦a-c3.472.540.93185.65169.19140.8972.7434.34185.65c-e7.965.332.64425.97379.45332.03155.0390.68425.97e-g9.285.313.97496.43426.45402.72159.27127.08496.43斜腹杆aB-6.50-4.75-1.75-347.86-317.02-264.00-136.31-64.34-347.86Bc4.743.161.58253.54225.65197.8392.0054.25253.54cD
8、-3.38-1.86-1.52-180.94-154.12-148.09-56.28-48.09-180.94De1.880.541.34100.7977.0991.2719.4538.69100.79eF-0.690.62-1.31-36.92-13.89-47.7612.34-33.63-47.7612.34Fg-0.46-1.631.17-24.72-45.364.07-40.6726.41-45.364.07竖杆Aa-0.50-0.500.00-26.75-26.75-17.93-13.70-1.73-26.75Cc-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-2
9、7.40-27.40-53.50Ee-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-27.40-27.40-53.50Gg0.810.460.4143.4437.2336.2813.8212.5343.441、上弦杆(FG杆)；整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=486.96kN（压）。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：因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(详见图3)。腹杆最大内力N=347.86KN，查表9.6.4，节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。设=60，查附录4得需要截面积需要
10、回转半径：根据需要A、的查角钢型钢规格表(附录8)，选2L1258010，A=3942，=2.26cm、=6.11cm，按所选角钢进行验算：满足允许长细比：23.09cm2,。按所选角钢进行截面验算，取所选取的截面满足要求。3、端斜杆(aB杆)：杆件轴力：N=347.86KN(压)，计算长度:因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。选用角钢2L125807，详见图5所示。A=28.19cm2,。截面刚度和稳定性验算：，因为，只求：，所需截面合适。4、斜腹杆(eF、fg)杆件内力：二杆可以选择内力较大杆件进行计算。计算长度：, 内力较小，按选择，需要的回转半径为：查型钢表(附录8)，选项截面的和比
11、上述计算的和略大些。选用2L635，得截面几何特性：A=12.286cm2,，因为，只求：查附表4.2得，所需截面合适。5、中竖杆(Ee杆)：杆件轴力：N=53.50KN(压)，计算长度: , 内力较小，按选择，需要的回转半径为：查型钢表(附录8)，选项截面的和比上述计算的和略大些,选用2L565，得截面几何特性：A=10.83cm2,，因为，只求：查附表4.2得，所需截面合适。其余各杆件的截面选择计算过程不作一一列出，计算结果详见表2。杆件截面选择表 表2杆件内 力/KN截 面 规 格面 积/cm2计算长度/cm回转半径/cm应力/(N/mm2)上弦-486.96短肢相并2L125X80X1
12、039.42150.75301.52.266.11132.741500.771160.22下弦496.43短肢相并2L125X80X728.19300.00600.002.2986.04130.55150-176.1aB-347.86长肢相并2L125X80X728.19253.00253.004.023.3375.981500.714172.83Bc253.54T形截面2L63X512.29209.04261.301.942.96107.75150-206.30cD-180.94T形截面2L75X514.82229.12286.402.323.4390.101500.620196.92De1
13、00.79T形截面2L50X52.96229.12286.401.532.45149.75150-104.88eF-47.76T形截面2L63X512.29249.92312.401.942.96128.821500.39398.8812.34Fg-45.36T形截面2L63X512.29249.92312.401.942.96128.821500.39393.914.07Aa-26.75T形截面2L70X512.29199.00199.001.532.45130.071500.38771.93Cc-53.50T形截面2L56X510.83183.20229.001.722.69106.511
14、500.51496.11Ee-53.50T形截面2L56X510.83207.20259.001.722.69120.471500.435113.56Gg43.44T形截面2L63X512.29260.10260.101.942.96134.07150-35.35五、节点设计：本设计采用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。各杆件内力由表1查得，最小焊缝长度应小于8。1、下弦节点c点(详见图7)：(1)、斜杆Bc与节点的连接焊缝计算:N=253.54KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(2)、斜杆Dc与节点的连接焊缝计算:N=180.94K
15、N设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(3)、竖杆Cc与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度(4)、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N=425.97KN-186.65=239.32KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(5)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mm420mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下
16、弦杆的内力差N=425.97KN-186.65=239.32KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：焊缝强度满足要求。2、下弦节点e点(详见图7-1)：(1)、斜杆eD与节点的连接焊缝计算:N=100.79KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(2)、斜杆eF与节点的连接焊缝计算:N=47.76KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(3)、竖杆eE与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度(4)、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N
17、=496.43KN-425.97KN=70.46KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(5)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为230mm330mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=496.43KN-425.97KN=70.46KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：焊缝强度满足要求。3、上弦节点B点如(详见图8)：(1)、斜杆Bc与节点板连接焊缝计算，与下弦节点c中的cB杆计算相同。(2)、斜杆Ba与节点板连接焊缝计算，N=3
18、47.86KN设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为：10mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(3)、上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，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：(节点板厚度)=12mm=6mm，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，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必须验算。肢尖焊缝验算为：，满足要求。(4)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件
19、之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mm410mm。4、屋脊节点“G”(详见图9)：(1)、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，并便于施工焊接，需将拼接角钢的尖角削除，且截支垂直肢的一部分宽度(一般为t+5mm)。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。N=486.96KN，设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则所需焊缝计算长度为(一条焊缝)：，取拼接角钢的长度取：2150mm+50=350mm(2)、弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定节点荷载，验算从略。上弦肢尖与节点
20、板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，N=486.96KN15%=73.044KN。设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，节点板长度为300mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为：，焊缝应力为：，满足要求。(3)、中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=53.5KN，此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度。5、下弦跨中节点“g”(详见图10)：(1)、弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=496.43KN。设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为：，取。拼接角钢长度不小于2150mm+10=310mm。肢尖节切去=t+5=7+8+5=20mm,截面削
21、弱A=207=140mm2。 (切去部分满足要求)。(2)、弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算，N=496.43KN15%=77.465KN。设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为：肢背:取。肢尖：按构造要求。(3)、腹杆与接点板连接焊接缝计算：计算过程与以上几个节点相同，本设计省略计算(因内力较小可按构造要求)。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、端部支座节点a(详见图11)为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座板的净
22、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的高度相等，厚度同端部节点板为12mm。(1)、支座底板计算：支座反力R=53.50KN5+20.553.50KN=321KN取加筋肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm380mm，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：。验算柱项混凝土的抗压强度： (满足)。式中：为混凝土强度设计值，对C30混凝土，。底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加筋肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相仿边自由的板，第块板的单位宽度的最大弯矩为：式中，为底板下的平均应力为：。为两支承边之间的对
23、角线长度：为系数，由查表8.4.1而定，b1为两支承边的相交点到对角线的垂直距离(如图11所示)。由相似三角形的关系，得：，查表得。底板厚度，取t=15mm。(2)、加筋肋与节点板的连接焊缝计算：加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似，偏于安全地假定一个加劲肋的受力为桁架支座反力的1/4，则焊缝受力：设焊缝尺寸为6mm，焊缝长度210mm,加筋肋肋不210mm即可。(3)、节点板加筋肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=321KN，其中每块加劲肋各传1/4R=80.25KN，节点板传递R/2=40.125KN。节点板与底板的连接焊缝长度：所需焊脚尺寸：，取=6mm每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为：所需焊脚尺寸：，取=6mm。节点板、加筋肋与底板的连接焊缝总长度：验算焊缝应力：，满足要求。(4)、下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算：杆件与节点板连接焊缝的计算以上几个节点计算相同，本设计计算过程从略。六、施工图(详见施工图纸)：【精品文档】第 10 页