24m跨厂房普通钢屋架设计Word下载.docx
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3.内力计算7
四、截面选择7
1.上弦7
2.下弦8
3.斜腹杆8
五、节点设计15
1.下弦设计15
2上弦节点“B”16
3.屋脊节点K17
4.支座节点“a”18
六、绘制施工图20
一、设计资料
1.基础资料
某单跨单层厂房,跨度L=24,长度54m,柱距6m,厂房内无吊车、无振动设备,屋架采用梯形钢桁架,铰接于混凝土柱上,上柱截面尺寸为400*400,屋面采用×
太空轻质大型屋面板。
屋面坡度i=1/9,雪荷载为m2,钢材采用Q235-BF,焊条采用E43型,手工焊。
柱网布置如图1所示,
杆件容许长细比:
屋架压杆[
]=150,屋架拉杆[
]=350。
图1柱网布置图
2.荷载
(1)永久荷载(标准值)
大型屋面板
kN/m2
防水层m2
屋架及支撑自重+=+
=m2
悬挂管道m2
(2)可变荷载(标准值)
屋面活荷载编号35,应选择m2;
雪荷载m2
二、钢屋架设计计算
1.材料选择
根据荷载性质,钢材可采用Q235-BF,要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。
屋架连接方法采用焊接,焊条可选用E43型,手工焊。
2.屋架形式及几何尺寸
根据编组情况,编号35应选择跨度
屋面坡度
因屋面采用大型屋面板,屋面坡屋i=1/9,故宜采用梯形屋架。
屋架计算跨度应取
屋架端部高度H。
与屋架中部高度及屋面坡度相关,当梯形屋架与柱铰接时,屋架端部高度取~,本设计取,中部高度根据坡度计算得
为使屋架上弦只受节点荷载,腹杆体系采用节间为3m的人字形式,屋面板传来的荷载,正好作用在节点上,使之传力更好。
屋架跨中起拱
。
3.支撑布置
根据车间长度、屋架跨度、荷载情况以及吊车设置情况,布置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆,屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆,屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。
凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2,其它编号均为GWJ—l。
4.支撑布置情况
根据厂房长度(54<
60m)、跨度及荷载情况,设置两道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。
在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。
在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。
梯形钢屋架支撑布置如图下图所示:
图2上弦横向水平支撑布置图
图3屋架下弦水平支撑布置图
图41-1、2-2剖面图
三、荷载和内力计算
一般考虑全跨荷载,对跨中部分斜杆可考虑半跨组合,在计算杆件截面时,将这些腹杆均按压杆控制长细比,不必考虑半跨荷载作用情况,只计算全跨满载时的杆件内力。
1.荷载计算
大型屋面板m2
屋架及支撑自重m2
恒荷载总和m2
屋面活荷载m2
荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑
2.荷载组合
一般考虑全跨荷载,对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载,本设计在设计杆件截面时,将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比,不必考虑半跨荷载作用情况,只计算全跨满载时的杆件内力。
节点荷载设计值:
按可变荷载效应控制组合:
其中,永久荷载,荷载分项系数
屋面活荷载,荷载分项系数
组合系数
;
按永久荷载效应控制的组合:
组合系数
故节点荷载取为,支座反力为
3.内力计算
用结构力学求解器可算出全跨荷载作用下屋架杆件的内力,其内力设计值见下图:
图5杆件内力图
四、截面选择
腹杆最大内力,查表,选用中间节点板厚度为t=8mm,支座节点板厚度为10mm。
1.上弦
整个上弦不改变截面,按最大内力计算:
双角钢T型截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比
,故应按照式()计算
故由
按b类查附表,得
填板每个节间放一块(满足
范围内不少于两块)
2.下弦
下弦也不改变截面,按最大内力计算。
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm,可不考虑螺栓孔削弱。
填板每个节间放一块
3.斜腹杆
(5)杆件C-b
N=,
=
,
=。
选用2∟50
5,A=,
=,
由
查表
填板放两块,
(6)杆件D-b
N=,lox=
,loy=。
选用2∟75
8,A=,
(7)杆件D-c
(8)杆件E-c
选用2∟56
4,A=,
填板放三块,
(9)杆件F-c
(10)杆件F-d
N=,lox=
选用2∟63
(11)杆件G-d:
N=,lox=×
=,loy=,内力较小可按
选择截面。
(12)杆件H-d
,loy=
(13)杆件H-e
(14)杆件I-e
N=,lox=loy=×
2900=,
<
表1屋架杆件截面选择表
名称
杆件编号
内力/kN
计算长度/cm
截面规格
截面面积/
回转半径/cm
容许长细比
填板数
计算应力
上弦
HG
2L100×
10
150
每节间1
下弦
de
300
1200
80×
6
350
腹
杆
Aa
160
2L50×
5
3
Ba
8
2
Bb
2L63×
Cb
bD
2L75×
Dc
Ec
2L56×
4
cF
Fd
Gd
dH
He
Ie
五、节点设计
1.下弦设计
(1)下弦节点b
设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝
,则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算)则所需焊缝长度为
则所需焊缝长度:
肢背焊缝应力为
节点图见下图所示:
图6下弦节点“b”
2.上弦节点“B”
节点如下图所示:
图7上弦节点“B”
3.屋脊节点K
拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L100
10,弦杆一般都采用同号角钢进行拼接,为了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(设
)
拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度为:
共四条焊缝,认为平均受力,每条焊缝实际长度:
拼接角钢总长度为:
取拼接角钢长度为300mm。
上弦肢尖与节点板的连接焊缝,应按上弦内力的15%计算
偏心距e=100-30=70mm,设肢尖焊缝焊脚高度
,取节点板长度为400mm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为
屋脊节点“I”如下图所示:
图8屋脊节点“
”
4.支座节点“a”
(1)底板计算
支反力
混凝土强度C20,
所需底板净面积:
锚杆直径取d=25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积:
按构造要求采用底板面积为:
底板实际应力:
查表得
则所需底板厚度:
(2)加劲肋与底板连接焊缝计算
一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力为
,加劲肋高度与支座节点板高度相同,厚度取与中间节点板相同(即-395×
100×
8)。
采用hf=6mm,验算焊缝应力
对V:
对M:
(3)节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算
取hf=8mm,实际焊缝总长度:
焊缝设计应力:
图8支座节点“a”
六、绘制施工图
施工图应严格按照相关制图标准绘制,见所附图纸1
参考文献
1董军.钢结构原理与设计.北京:
中国建筑工业出版社,2008
2钢结构设计规范(GB50017—2003).北京:
中国计划出版社,2003
3建筑结构荷载规范.北京:
中国建筑工业出版社
4房屋建筑制图统一标准(GB/T50001—2001).北京:
中国计划出版社,2002.
5建筑结构制图标准(GB/T50105-2001).北京:
6钢结构设计手册(上册)(第三版).北京:
中国建筑工业出版社,2004
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