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1、一、设计资料某市（室外最低计算温度-29）某车间（或厂房），厂房跨度18米，长 度120m,柱距6m,采用梯形钢屋架，屋面板采用1. 5 X 6. 0m的预应力税大型屋 面板，屋面坡度i =1/10,卷材屋面，屋架简支于钢筋碎柱上，上柱截面400mm X400mm,硅强度等级C25,试布置屋盖支撑并设计钢屋架。二、屋架形式和几何尺寸1500X5900018米跨屋架几何尺寸三、结构形式与布置房屋长度为120m,且屋架跨度小于30m,故在房屋两端开间设置上、下弦横 向水平支撑、屋架两端及跨中三处设置垂直支撑、纵向水平支撑。上、下弦各在 两端和中央设三道系杆，其中下弦屋架支座处以及上弦屋脊处共三道为
2、刚性系 杆，其他为柔性系杆。屋架支撑布置下图：，(靖了+(cF1M/i.22 = .61.962+(13527 = 127.02N/mm2 160N /mm2v I 1.22 )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4、支座节点“a” ：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离取160mll1。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14mm (1)支座底板的计算支座反力：R = 27.495 x 8 = 219.9
3、60kN支座底板的平面尺寸采用280x400mmo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200x234=46800mm2混凝土强度等级为C25, =12.5N/如层验算柱顶混凝土的抗压强度：=219 9、xl = 4.7N / mm2 fc = 12.5N / mm2446800c底板两支承边之间的对角线长度:6 =100 -14/2)2 +11= 144.0mm7 93x110 f 八 d 71.0 八届 a=71 .QmmAND = 0.49-144.0% 144.0查表得廿=0.0586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
4、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 = 0.0586 x 4.70 x 144.02 =5711.1 IN-mm/mm底板厚度：6M/6x5711.11Hn ”t = /= %= 12.6mm ,取, = 20mm f V 215加劲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四分之一，即：R/4 = 219.96/4 = 54990N则焊缝内力为：V = 54.99kNM=Ve = 54.99 x 65 = 375.435kN - mm设焊缝% = 6mm ,焊缝计算长度Zw = 528-20-
5、2x6 = 496mm则焊缝应力为：_ If 6x357.435xlQ3 Y f 54.99xIQ3 Y -1.22x2x0.7x6x4962 J +12x0.7x6x496,=13.20N / mm2 160N / mm2(3)节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算：设焊缝传递全部支座反力R = 219.96kN ，其中每块加劲肋各传R/4 = 54.99kN,节点板传递 R/2 = 109.80kN节点板与底板的连接焊缝长度：w =2(200-2x6)= 376mm, 取九、=6mm=2.14N/mm2 160N/mm2=2.14N/mm2 s殿下鼓就翻四、荷载计算荷载清算(1)永久荷载：B2
6、41)保护层：15mm厚1： 2.5水泥砂浆OBOkN/n?2)防水层:SBC120聚乙烯丙纶双面复合防水卷材(300g/m2) 0.003kN/m23)粘结层：水泥与5%107胶0.02kN/m24)基 层：20mm厚 1:3水泥砂浆O/OkN/n?5)保温层：塑料袋装珍珠岩80厚，上压干芦苇一层0.36kN/m26)隔汽层:SBC120聚乙烯丙纶单面复合防水卷材(250g/m2) 0.0025kN/m27)找平层：20mm厚1:3水泥砂浆0.40kN/m28)结构层：预应力钢筋碎大型屋面板1.45kN/m2合计：2.9355 kN/m2(2)可变荷载：积灰荷载：C3该厂房为某水泥厂的机修间
7、，且屋面无挡风板；0. 5kN/m2屋面活荷载：0.5 OkN/m2屋面雪荷载：0.65kN/m2屋面活荷载和雪荷载中的较大值与积灰荷载组合：1.15kN/m24.1 荷载组合考虑三种荷载组合：(1)全跨永久荷载设计值+全跨可变荷载设计值按可变荷载效应控制的组合:F= (1.3x2.9355+1.5x1.15) xl.5x6=49.87kN(2)全跨永久荷载设计值+半跨可变荷载设计值全跨节点永久荷载：Fi=l.3x2.9355xl.5x6=34.34kN半跨节点可变荷载：F2=1.5xl.l5xl.5x6=15.525kN(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桁架自
8、重：F3=1.3x0.318x 1.5x6=3.72kN半跨节点屋面板自重及活荷载:F4= (1.3x1.45 + 1.5x1.15) xl.5x6=32.49kN(1)、(2)为使用阶段荷载情况，(3)为施工阶段荷载情况五、屋架杆件内力经计算屋架分别在全跨荷载和半跨荷载作用下的杆件内力系数据此进行内 力组合，计算得出各杆件的最不利内力，如下表所示：屋架杆件内力计算杆件名称第一种组合F第二种组合第三种组合计算杆件内力(KN)FlF2F3F4上弦杆AB0. 0000.0000. 0000. 0000. 0000. 000BC、CD-240. 004-229. 085-212. 428-134.
9、174-93. 752-240. 004DE、EF-371. 787-352. 004-331.939-200. 886-152. 194-371. 787FG-418. 666-372. 37-372. 37-167. 930-167. 930-418. 666下弦杆ac130. 299124. 786114.91273. 85149. 889130. 299ce417. 044301.33281.604-1.614-49. 484417. 044eg402. 004378. 645360. 886212. 437169. 341402. 004斜腹杆aB-243. 936-233. 616
10、-215. 13-138. 260-93. 400-243. 936Be186. 939177. 625166. 269102. 54474. 987186. 939cD-149. 133-140. 185-134.161-78. 123-63. 505-149. 133De100. 98993. 09192.6948. 44147. 468100. 989eF-68. 628-60. 694-65. 554-26. 690-38. 483-68. 628Fg30. 27223. 40632. 2833. 60425. 14632. 283Aa-13. 748-13. 748-11.543-9
11、. 204-3. 853-13. 748竖+TCc-27. 495-27. 495-23. 085-18. 407-7. 705-27. 495Ee-27. 495-27. 495-23. 085-18.407-7. 705-27. 495Gg-27. 495-27. 495-23. 085-18.407-7. 705-27. 495六、杆件设计1、上弦杆：整个上弦采用等截面，按EF、FG杆件之最大设计内力设计：N = T18.666kN平面内计算长度：心=1508m加平面外计算长度：l()y = I、= 1508 x 2 = 3016mm腹杆最大内力N = -243.936kN,查表，节点板
12、厚度选用12mm,支座节点板厚 度用14mm截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。设入=60,截面为b类，查表得 0 = 0.879中小七、N 418.666 xlO3 一八 ?需要的截面积：A =2413.0相机-cpf 0.807x215所需的回转半径：i =L = l = 2.51mm ,（=九=老=50.27加加X 260y 460根据需要的A 查角钢规格表，选用2L 125x80x8, A = 31.98cm2,i = 2.28cm , i = 6A5cm xy按所选角钢进行验算：4 =2=66.144=九=丝丝=49.0443.1） i 8.76入y满足4 0.56米=0.56 x
13、= 21.11t 8h8取44，查表得%z=0-870N 418.666xl03 1CA/1ONT/ 2 oncNT/ 2。=7 - 150.48N/mnr 305N/mm（pyzA 0.870x31.98xl022、下弦杆：整个下弦杆采用同一截面，按最大内力ce所在的杆计算：N = 417.044kN, 平面内计算长度，/Ox = 3000mm ,由于跨中设一通长系杆，取6 = 11850/%壬由附并的加 A N 417.044 X10312需要的截面积：A = = 二 19.4cnr/2l5xl02因儿鼠，故用不等肢角钢，短肢相并，选用2L125X80X2,A = 31.98cm2， i
14、- 2.54cm , i - 6.89cm xy2 2 = 222 = 13235o2 =九=1155 = 193350x ix 2.28 /6.15Ay3、端斜杆aB：杆件轴力：N = -243.936kN计算长度晨=幻=2535加% 因为幻=6，故采用不等肢角钢长肢相并，使A p。选用 2L100X63X7, A = 22.222cm2, i = 3.2cm, i = 2.66cm7t L = 51 = 79 47, a _k = 3515 = 95.60zx 3.2y i 2.66入y% = 122 = 14.3 0.48 也=0.48 x= 17.4t 7b70由于&z4，查表得外=。
15、586=187.32N/mm2 305N/mm2=187.32N/mm2 305N/mm2243,936 xlQ30.586 x 22.222 xlO24、竖杆Cc:杆件轴力：N = -27.495kN计算长度：晨=0.8/= 0.8x2290 = 1840m加，6=/ = 3190机机内力较小，按幻=150选择需要的回转半径:.几 184.0.1。丫320 -21 二3-二二 1.23cm1 = - = 2.13cmx 2150y 2 150查型钢表，选截面的ix和iy较上述计算的ix和iy略大些，选用2L50X4得截面几何特性：A = 7.790cm2, i = 1.54cm , i =
16、2.70cm Ay%& = 112 = 119 48vi50;=迎=当= 85.19 150x zx 1.54y i 2.70入y由于 2 =I2 $ o,58- = 0.58 x 型5 = 26.68 t 4b50由于&z=4=12。，查表得外=0.378=93.37N/mm2 305N/mm2=93.37N/mm2 305N/mm227.495 xlO30.378x7.790x1()2屋架杆件截面选择表名称杆件编号内力/kN计算长度/cm截面形式和规格截面面积回转半径/cm长细比容许长细比囚稳定计算应力系数WN/|/A(N/mm2)lox10y/cm2ixiy囚、闪y上弦Fg-418.83
17、6150.800301.600q pl25x80x831.9802.2806.15066.14049.041150.0000.800163.710下弦eg417.044300.0()01185.000-I125x80x831.9802.2806.150131.579192.683350.0001.000130.408斜 腹杆aB-243.936254.300254.300-100x63x722.2223.2002.66079.46995.602150.0000.586187.325Be186.939209.280260.800q 100x623.8643.1002.01067.510130.1
18、49350.0000.373210.014cD-149.133230.200285.900q 100x623.8643.1002.01074.258143.184150.0000.373167.541De100.989229.360285.900-100x623.8643.1002.01073.987142.637350.0000.373113.455eF-68.628251.040312.900q 100乂623.8643.1002.01080.981156.119150.0000.37377.099Fg39.141250.160312.900-|100x623.8643.1002.0108
19、0.697155.572350.0000.37343.972竖杆Aa-13.748201.500201.500-|50x47.7901.5402.700130.84474.630150.0000.37846.689Cc-27.495184.000229.001 50x47.7901.5402.700119.48185.185150.0000.37893.374Ee-27.495208.0(X)259.000-|50x47.7901.5402.700135.06596.296150.00()0.37893.374Gg-27.495232.0(X)290.00()-r50x47.7901.5402
20、.700150.649107.407150.0000.37893.374七、节点设计1、下弦节点“b” ：设“Be”杆的肢背和肢尖焊缝=8mmOR6mm,则所需的焊缝长度为:肢背： 业7x186.939x10:73 023,取 80mm w 2/zJw 2x0.7x8x160吐小 0.3N 0.3 x 186.939 xlO3由匚八肢尖：f = 41.73mm , IX 50mmw 2/w2x0.7x6x160设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8nmi和6mni,则所需的焊缝长度为:肢背：I，=()7 x 149.133 x 1 ( = 5825mm ,取 60nmiw 2/JW2x0.7x8
21、x160=33.29mm ,取 40mm吐小 0.3N0.3xl49.133xl03肢失：I：=w2x0.7x6x160“Cc”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取勺=6mm根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配等误 差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为170x150mm下弦与节点板连接的焊缝长度为17cm,6根根。焊缝所受的力为左右两 下弦杆的内力差XN = 316.88-130.299 = 186.58kN ,受力较大的肢背处的焊缝应r0.75x186.58xlO39 “八一 ?力为： rr = 105.44N/mm2 160N/mm212x0.7x6x(1
22、70-2x6)2、上弦节点“B” ：“Be”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同“aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算：NaB = -243.936肢背 K - 10mm , r * 243.936 x 10 _ 70 78mm , 取 80mmfw 2x0.7x10x160眦小 “ A0.35 x 243.936 x lO3月肢大 % = 6mm , I = 63.53mm , 取 60mmfw 2x0.7x6x160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8mll1。用槽 焊缝把上弦角钢和节点板连接起来,如上图所示。计算时可略去桁架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与
23、上弦垂直。节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间验算如下:IIhf = Omm内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。肢尖焊缝hf = - x 节点板厚度= -xl 2mm=6mm, / 22上弦与节点间焊缝长度为210mm,则( p y2x0.7( p y2x0.70.65 x 2439362 +274950丫 ,2xL22,2x0.7x6x(210-12)=116.96 0.8/； = 128Mp上肢角焊缝肢的切应力为2 x 0.72 x 0.70.35x2439362f243936Y+ (2x1.22)2x0.7x10x(210-12)= 5L00Mpa 160Mpa
24、均满足要求3、屋脊节点“H” ：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（一般为 t+hf+5mm）o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hf=10mm,则所需焊缝计算长度为：=90.36mm_404.836x1()3-4x0.7xl0xl60拼接角钢的长度取250mm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hf=10mni,节点板长度为200cm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为410-2x10 = 70mm ,焊缝应w 2力为：n 0.15x404.836xlO3 nrKT/ 2靖二二 61.96N/mm12x0.7x10x70_M6x0.15x103106252x0.7xl0x702= 135.27N/mm2