梯形钢屋架设计说明书修订概要Word下载.docx
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积灰荷载0.5kN/m2
屋面为重屋面,不考虑风荷载;
抗震设防烈度为6度,不考虑地震作用。
2屋架形式及几何尺寸
(1)计算跨度;
(2)屋架中部高度;
(3)屋架跨中起拱高度L/500=42mm,实取50mm;
(4)几何尺寸如下图1所示:
图1屋架几何尺寸示意图(单位:
mm)
3支撑的布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,上、下弦各设两道横向水平支撑,具体见支撑布置图2。
a上弦支撑
b下弦支撑
c1-1剖面垂直支撑
图2屋面支撑布置(单位:
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
4荷载计算
屋面活荷载与雪荷载不同时组合,屋面活荷载大于雪荷载,故只取屋面活荷载进行计算。
由于屋面坡度较小,可以将沿斜面分布的荷载均视为水平投影面上的荷载。
计算时,竖向节点荷载取1.5m×
6.0m面积的荷载。
详见表1、表2。
表1恒载计算
恒载
防水层、找平层、保温层等
1.7kN/m2
预应力混凝土屋面板(含灌缝)
1.5kN/m2
屋架及支撑自重
0.351kN/m2
小计
3.551kN/m2
表2活载计算
活载
屋面均布活载
0.5kN/m2
积灰荷载
1kN/m2
节点荷载标准值:
kN,kN
5内力计算
按由可变荷载效应控制的组合计算:
kN
按由永久荷载效应控制的组合计算:
因此计算按永久荷载效应控制的组合进行,采用PKPM软件将内力、参数输入,初步选定截面进行计算,直到PKPM计算无不符合要求的杆件。
活荷载输入时应该按互斥荷载分别输入“全跨荷载”与“半跨荷载”两组数据。
永久荷载及可变荷载作用下的屋架计算简图如图X所示。
内力图如图3所示。
图3杆件内力图(单位:
kN)
根据腹杆的最大设计内力kN,取中间节点板厚为10mm,支座节点板厚为12mm。
6杆件复核
Q235钢,厚度不大于16mm时,N/mm2,N/mm2
6.1上弦杆
图4上弦杆截面
整个上弦杆采用同一种截面类型,为2L140×
90×
12不等边角钢短肢相并。
(图4)
最大应力位于K-L节点之间,kN
由角钢间距a=10mm查表得
A=2640×
2=5280mm2,=2.54cm,=6.81cm,压杆的容许长细比
计算长度:
mm(节点间轴线长度)
mm(按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑,取为两块屋面板宽)
(1)刚度验算:
<(满足)
因为,所以<(满足)
(2)整体稳定性验算:
截面对x轴为b类,对y轴为b类,由,查表得:
因此N/mm2<N/mm2(满足)
6.2下弦杆
图8下弦杆截面
整个下弦杆采用同一种截面类型,为2L125×
80×
10不等边角钢短肢相并。
(图8)
最大应力位于C-D节点之间,kN
A=1970×
2=3940mm2,=2.26cm,=6.11cm,拉杆的容许长细比
mm(节点间轴线长度),mm(跨中有通长细杆)
(2)强度验算:
N/mm2<N/mm2(满足)
6.3端斜杆A-G
图9端斜杆截面
端斜杆采用2L110×
70×
10不等边角钢长肢相并(图9)
A=1720×
2=3440mm2,=3.48cm,=2.96cm,压杆的容许长细比
mm
因为
所以<(满足)
(2)整体稳定型验算:
6.4竖杆D-L
图10竖杆截面
竖杆采用同一种截面类型(除了中竖杆,中竖杆是采用2L63×
8十字型截面),选用2L63×
8等边角钢,取DL杆复核。
(图10)
A=951×
2=1902mm2,=1.9cm,=3.02cm,压杆的容许长细比
mm,mm
6.5其他斜腹杆B-I
图11其他斜腹杆截面
其他斜腹杆采用同一种截面类型2L80×
10等边角钢,取BI杆进行复核。
(图11)
A=1510×
2=3020mm2,=2.42cm,=3.74cm,压杆的容许长细比
7节点复核
Q235钢,E43型焊条,N/mm2
7.1下弦节点B复核
具体尺寸如图12所示,焊缝尺寸见表4。
图12下弦节点B
表4B节点焊缝尺寸
杆件编号
肢背(mm)
肢尖(mm)
焊缝高度
焊缝长度
BG
12
120
6
BH
95
BI
ABC
212
(1)BG杆(2L80×
10等边角钢),,
肢背所需要焊缝长度:
<120mm(满足)
肢尖所需要焊缝长度:
(2)BH杆(2L63×
8等边角钢),,
<95mm(满足)
(3)BI杆(2L80×
(4)ABC杆(2L125×
10不等边角钢短肢相并),,
杆件所受内力差kN
<212mm(满足)
7.2上弦节点I复核
具体尺寸如图13所示,焊缝尺寸见表5。
图13上弦节点I
表5I节点焊缝尺寸
CI
HIJ
5
135
314
(1)BI杆(2L80×
10等边角钢),在下弦节点B复核时已经算过,满足要求。
(2)CI杆(2L80×
(3)HIJ杆(2L140×
12不等边角钢短肢相并)
上弦杆与节点板的连接焊缝是由角钢肢背的槽焊缝和角钢肢尖的两条角焊缝组成,假定角钢肢背的槽焊缝承受节点荷载,角钢肢尖的两条角焊缝承担和由于与肢尖焊缝的偏心距而产生的弯矩。
当屋面坡度较缓时,角钢肢背槽焊缝的强度可按下式计算:
角钢肢背的槽焊缝近似按两条(为节点板厚度)的角焊缝计算;
上式中的系数0.8是考虑到槽焊缝的质量不易保证,而将角焊缝的强度设计值降低20%。
对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构,;
对直接承受动力荷载的结构,。
角钢肢背槽焊缝的强度验算:
kN,mm,mm,
kN(满足)
角钢肢尖焊缝的强度验算:
mm,mm,mm
N/mm2
N/mm2N/mm2(满足)
7.3屋脊节点M复核
具体尺寸如图14所示,焊缝尺寸见表6。
图14屋脊拼接节点M
表6M节点焊缝尺寸
LM
DM
EM
102
(1)拼接角钢与弦杆之间的连接焊缝复核:
弦杆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,且便于施焊,需要将拼接角钢的尖角削除,并截去垂直肢的一部分宽度(为mm)。
拼接角钢的部分削弱,可以借助节点板来补偿。
按上弦杆力kN计算拼接角钢与上弦的焊缝,共有4条焊缝平均承受此力,则一条焊缝的计算长度为:
拼接角钢需要的长度为:
mm<430mm(满足)
(2)上弦与节点板之间的焊缝复核:
上弦与节点板在节点两侧共8条焊缝,共同承受节点荷载P与两侧上弦内力的竖向分量之和。
近似地取sinα=tanα=0.1,该合力的数值为:
mm,mm,
(3)其他杆件复核。
7.4下弦中央节点E
(2)下弦与节点板之间的焊缝复核:
下弦角钢与节点板的连接焊缝按下弦中央节点处下弦杆最大内力的15%计算。
7.5支座节点A复核
具体尺寸如图15所示。
图15支座节点A
(1)支座底板复核:
(支座节点板厚度为12mm,底板厚度为18mm)
支座反力R=375.26kN
支座底板尺寸采用280mm×
360mm,承压面积为:
mm2
验算柱顶混凝土的抗压强度:
(选用C30混凝土,N/mm2)
验算底板厚度:
底板的厚度按屋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,每块板单位宽度的最大弯矩为:
底板的平均应力N/mm2
两相邻支承边的对角线长度(图16)
由相似三角形关系得支承边的交点至对角线的垂直距离mm
,查表得
所以mmmm(满足)
(2)加劲肋与节点板的连接焊缝复核:
见图17,焊缝长度等于加劲肋高度,也等于节点板高度。
焊缝长度为399mm,计算长度mm(焊脚尺寸hf=5mm),每块加劲肋近似的按承受计算,作用点到焊缝的距离为mm。
则焊缝所受剪力V及弯矩M为:
N/mm2(满足)
(3)加劲肋、节点板与底板的焊缝复核:
焊缝全部传递支座反力R,其中每块加劲肋各传递,节点板传递(焊脚尺寸hf=6mm)。
节点板与底板的连接焊缝长度mm
每块加劲肋与底板的连接焊缝长度mm
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