钢结构屋架设计.docx
- 文档编号:28445895
- 上传时间:2023-07-13
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:163.04KB
钢结构屋架设计.docx
《钢结构屋架设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢结构屋架设计.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钢结构屋架设计
、题目
某厂房总长度90m跨度为18m屋盖体系为无檩屋盖。
纵向柱距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-20°C,无侵蚀性介质,屋架下弦标高为18m
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:
Q345钢,焊条为
E50型。
3.屋盖结构及荷载
(1)无檩体系:
采用1.5x6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)荷载:
①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/m为单位;
②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S=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;积灰荷载为0.7kN/m2
③屋面各构造层的荷载标准值:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.45kN/m
水泥砂浆找平层0.7kN/m
2(按附表取)
2
保温层0.4kN/m
预应力混凝土屋面板1.45kN/m
150
J
z5n75.1507^
1507』历07』”°・】g
C
s
E
5
C€
1>0l^e=9iW(}
(a)18米跨屋架
1,0
10i.oi・°
TB
T
3,470
g
1
弐一o7ooo
+7.962
+9.279
£102
+9.279
ace
(b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值
可匚ege
(c)18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
二、设计内容
1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置上、下弦横向水平支撑、垂直
支撑和系杆,见下图。
因连接孔和连接零件上有区别,图中给出W、W和W种编号
1-1、2-2剖面图
0.7kN/mf
2
0.7kN/m
1.4kN/m
活荷载
积灰荷载可变荷载总和屋面坡度不大,对荷载影响小,未予以考虑。
风荷载对屋面为吸力,重
屋面可不考虑。
3.荷载组合
1.全跨永久荷载+全跨可变荷载
可变荷载效应控制的组合:
F=(1.2X3.318+1.4X0.7+1.4X0.9X0.7)X1.5X6=52.59kN永久荷载效应控制的组合:
F'=(1.35X3.318+1.4X0.7X0.7+1.4X0.9X0.7)X1.5X6=54.43kN故F=54.43KN
2.全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨永久荷载设计值:
F1=1.35X3.318X1.5X6=40.31kN
半跨可变荷载设计值:
F2=(1.4X0.7+1.4X0.9X0.7)X1.5X6=16.76kN
屋架杆件内力组合表
杆件
名称
杆件编号
单位内力作用时的内力系数
组合1
组合2
计算内里
全跨A
左半跨
B
右半跨
C
FXA
F1X
A+F2XC
F1X
A+F2XB
上弦
AB
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
BC
CD
-6.221
-4.317
-1.85
-338.61
-281.77
-323.12
-338.12
DE
EF
-8.993
-5.636
-3.357
-489.49
-417.15
-345.23
-489.49
FG
-9.102
-4.551
-4.551
-495.42
-443.18
-443.18
-495.42
下弦
ac
3.470
2.537
0.933
188.87
155.51
182.17
188.87
ce
7.962
5.325
2.637
433.37
365.14
410.20
433.37
eg
9.279
5.312
3.967
505.06
441..64
463.07
505.06
斜腹杆
aB
-6.502
-1.754
-1.748
-353.90
-291.39
-291.49
-353.90
Be
4.739
3.158
1.581
257.94
217.53
243.96
257.94
cD
-3.382
-1.862
-1.520
-184.08
-161.80
-167.54
-184.08
De
1.884
0.540
1.344
102.32
98.47
89.99
102.32
eF
-0.690
0.615
-1.305
-37.47
-49.69
-17.51
-49.69
Fg
-0.462
-1.632
1.170
-25.09
0.99
-45.98
-45.98
竖杆
Aa
-0.5
-0.5
0.00
-27.16
-20.16
-28.54
-28.54
Ce
-1.0
-0.1
0.00
-54.43
-40.31
-57.07
-57.07
Ee
-1.0
-0.1
0.00
-54.43
-40.31
-57.07
-57.07
Gg
0.812
0.406
0.406
44.20
39.54
39.54
44.20
4.截面选择按腹杆最大内力N=-353.9kN查表选用中间节点板厚度t=10mm,荷载支座节点板厚度t=12mm。
1.上弦整个上弦不改变截面,按最大内里计算:
假定入=60对于双角T形钢,当绕x.y轴失稳时属于类b截面,由附表查得书x=0.735,需要的截面几何量:
A=N/书minf=4954.2/(0.735X310)=21.74cm2
ix=lox/入=150.75/90=2.51cm
iy=loy/入=300/90=5.0cm
由附表选用2L80X10,A=30.26cm2,ix=2.42cm,iy=3.74cm
入x=lox/ix=150.75/2.26=62.290
入y=loy/iy=300/3.54=80.21<[入]=150
双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比入yz
b/t=8.0<0.58loy/b=21.75,故按下式计算
入yz=Xy(1+0.475b1/loy2t2)=81.194>入y
故由入max=Xyz=81.94,按b类查附表得书=0.553
(T=N/书A=4954.2/(0.632X30.26)=296.06N/mm2 又因轧制钢翼缘和腹板,可不验算局部稳定填板每个节间放一块(满足H范围内不少于两块),la=75.38cm<40i=40 X2.42=96.8cm 2.下弦 下弦不改变截面,按最大内力计算: Nmax=505.06kN,lox=300cm,loy=900cm,连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100cm(eg节间),可不考虑螺栓孔削弱。 需要的截面几何量: A=N/f=5050.6/310=16.29cm2 ix=lox/[X]=300/350=0.86cm iy=loy/[X]=1500/350=2.57cm 由附表选用2L75X7,A=20.26cm2,ix=2.30cm,iy=3.47cm Xx=lox/ix=300/2.30=130.43<[X]=350 Xy=loy/iy=900/3.47=259.37<[X]=350 (T=N/A=249.29N/mm2 填板每个节间放一块,l1=150cm<80i=80X2.30=184cm 3.斜腹杆 (1)杆件aB: N=-353.90kN,lox=loy=253.0cm 假设X=80,对于双角T形钢,当绕x.y轴失稳时属于类b截面,由附表查得书x=0.574,需要的截面几何量: A=N/书minf=3539.0/(0.574X310)=19.82cm2 ix=lox/X=253.0/80=3.16cm iy=loy/X=3.16cm 由附表选用2L100X6,A=23.86cm2,ix=3.10cm,iy=4.44cm Xx=lox/ix=253.0/3.10=81.61<[X]=150 Xy=loy/iy=253.0/4.44=56.98 双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比Xyz b/t=16.7<0.58loy/b=14.67,故按下式计算 入yz=3.9Xb(1+loy2xt2/18.6b? /t=71.20<入x 故由入max=Xx=81.61,按b类查附表得书=0.563 (T=N/书A=3539.0/(0.563X23.86)=263.45N/mm2 又因轧制钢翼缘和腹板,可不验算局部稳定填板放两块,la=84.30cm<40i=40X3.仁124cm ⑵杆件Bc: N=257.94kN,lox=0.8l1=0.8/X261.3=209.04cm,by=261.3cm需要的截面几何量: A=N/f=2579.4/310=8.32cm2 ix=lox/入=209.04/350=0.60cm iy=loy/入=261.3/350=0.75cm 由附表选用2L63X4,A=9.96cm2,ix=1.96m,iy=2.94cm 入x=lox/ix=209.04/1.96=106.65<[入]=350 入y=loy/iy=261.3/2.94=88.88<[入]=350 (T=N/A=258.98N/mm2 填板放两块,l1=87.1cm<80i=80X1.96=156.8cm. (3)杆件Ee: N=-50.07kN,lox=0.8l1=0.8X259.0=207.20cm,by=259.0cm。 内里较小可按[入]选择截面,需要的截面几何量: ix=lox/[入]=207.20/150=1.38cm iy=loy/[入]=259.0/150=1.73cm 由附表选用2L50X6,A=11.38cm2,ix=1.51cm,iy=2.48cm 入x=lox/ix=207.20/1.51=137.22<[入]=150 入y=loy/iy=259.0/2.21=104.44<[入]=150 双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比入yz b/t=8.33<0.58loy/b=29.93,故按下式计算 入yz=Xy(1+0.475b? loy2t2)=105.72<入x 故由入max=Xx=137.22,按b类查附表得书=0.260 (T=N/书A=500.7/(0.260X11.38)=166.04N/mm2 因截面无孔眼削弱,可不验算强度。 又因轧制钢翼缘和腹板,可不验算局 部稳定填板放四块,la=51.8cm<40i=40X1.51=55.2cm 其余杆件截面选择见表,注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面,其斜平面计算长度lo=0.9l,其他腹杆除Aa外,lox=0.8l. 物价杆件截面选用表 杆件名称 杆 件 号 内里设计 值 (kN) 计算长度(cm) 所用截面 截面积 (cm2 ) 计算应力 (N/mm 2) 容许长细比 [入] 杆件端部的角钢肢背和肢尖 焊缝 填板数 lox loy 上弦 FG -495.4 2 150.75 300.00 2L80X 10 28.26 274.35 150 每节 间1 下弦 eg 505.06 300.00 1500.0 2L75X7 20.26 249.29 350 每节 间1 斜 腹 杆 aB -353.9 0 253.0 253.0 2L100X 6 23.86 263.45 150 6-160 4-120 2 Bc 257.94 209.04 261.30 2L63X4 9.96 258.98 350 4-170 4-90 2 cD -184.0 8 229.12 286.40 2L90X6 21.28 169.28 150 6-90 4-70 3 De 102.32 229.12 286.40 2L30X4 4.56 224.36 350 4-70 4-40 3 eF -49.69 249.92 312.40 2L56X8 16.74 130.76 150 6-40 4-30 4 Fg -45.98 249.92 312.40 2L56X8 16.74 121.0 150 6-40 4-30 4 竖 杆 Aa -28.54 199.0 199.0 2L45X6 10.16 121.08 150 6-40 4-30 3 Cc -57.07 183.2 229.0 2L45X6 10.16 209.59 150 6-40 4-30 3 Ee -57.07 207.20 259.0 2L50X6 11.38 166.04 150 6-40 4-30 4 Gg 44.20 289X0.9=260.1 +36X5 6.76 65.38 200 6-40 4-30 3 5.节点设计 (1)下弦节点设计”c” 先算腹杆与节点板的连接焊缝: Bc杆肢背及肢尖的焊缝的焊脚尺寸取hfi=hf2=4mm,则所需的焊缝长度(考虑起灭弧缺陷): 肢背lwi=257940/(3X0.7X4X200)+2X4=161.54mm,用170mm; 肢尖Iw2=257940/(6X0.7X4X200)+2X4=84.77mm,用90mm. 腹杆Cc和cD的杆端焊缝同理计算,其次验算下弦杆与节点板连接焊缝, 内力差△N=Nce-Nac=433.37-188.87=244.5kN>75.76kN.由斜腹杆焊缝决 定的节点板量得节点板长度是52.0cm角焊缝计算长度lw=52.0-1.2=50.8cm,采用hf=6mm,肢背焊缝应力为: t1=244500/(3X0.7X6X508)=38.20N/mm2 下线节点“c” (2)上线节点“B” 腹板aB,Bc的杆端焊缝计算同上。 这里验算上线与节点板的连接焊缝: 节点板缩进8mm肢背采用塞焊缝,承受节点荷载: Q=54.43kN,hf=t/2=5mm,lwi=lw2=48.0-1.0=47.0cm (T=54430/(2X0.7X5X470)=16.55N/mm2 对厶N: t=338120/(2X0.7X10X508)=47.54N/mm2 对Mf=6M/(2XheXlw2)=6X18600000/(2X0.7X10X5082)=30.89N/mm2 则焊缝强度为: 2(af/Bf)2+tf2=53.86N/mm2 F 上弦节点“B” (3)屋脊节点“G” 腹杆杆端焊缝计算从略。 弦杆与节点板连接焊缝受力不大,按构造要求决定焊缝尺寸,可不计算。 这里只进行拼接计算,拼接角钢采用与上弦杆相同截 面2L80X10,除倒棱外,竖肢需切去△=t+hf+5=10+10+5=25mm按上线坡 度热弯。 拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度(设hf=10mm) 刀lw=N/(0.7hfxff)=353.87mm 共四条焊缝,认为平均受力,每条焊缝实际长度: lw=353.87/4+20=108.47mm 拼接角钢总长度为: l=2lw+20=236.94mmv600mm 取拼接角钢长度为600mm. 5 10 10 10 屋脊节点“a” (4)支座节点“a” (5) 支座节点“a 杆端焊缝计算从略,以下给出底板等的计算 1底板计算 支反力Rd=327.18kN,混凝土强度C30,fc=14.3N/mm2所需底板净面积: An=327180/14.3=22879.72mm2=228.80cm2 锚栓直径取d=25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积: A=An+Ao=228.80+2X4X5+3.14X52/4=2580.43cm2 按构造要求采用地板面积为aXb=28X28=784cm2>280.43cm2,垫板采用-100 X100X12,孔径26mm,实际底板净面积为: An=784-2X4X5-3.14X52/4=724.4cm2 底板实际应力: q=3271.8/724.4=4.52N/mm2 ai=V(14-0.5)2+(14-0.6)2=18.92cm b仁13.5X13.4/18.92=9.45cm bi/ai=9.45/18.92=0.50查表得B=0.056,则: M=Bqa2=0.056X4.52X189.22=9060.85N•mm 所需底板厚度: t6Mmax/f=V6X9060.85/205=16.28mm 用t=18mm,底板尺寸为-280X280X18 2加劲肋与节点板连接焊缝计算 一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为V=R/4=327.18/4=81.80kN, M=Ve=81.80X6.65=543.97kN•cm,加劲肋高度、厚度与中间节点板相同 (即-378X140X10)。 采用hf=6mm,验算焊缝应力: 对Vtf=81800/(2X0.7X6X483)=20.16N/mm2 对M(Tf=6X5439700/(2X0.7X6X4832)=16.66N/mm2 V(af/Bf)2+t2=V(16.66/1.22)2+20.162=24.35N/mm2 3节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用hf=8mm,实际焊缝总长度: 艺lw=2X(28+11.8X2)-12X0.8=93.6cm 焊缝设计应力: (Tf=327180/(0.7X8X936)=62.20N/mm2Bfff=1.22X200=244N/mm2 ⑸下弦中央节点“g” 腹杆杆端焊缝计算从略,弦杆与节点板连接焊缝受力不大,按构造要求决定焊缝尺寸,可不计算。 这里只进行拼接计算,拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L75X7,除倒棱外,竖肢需切去△=t+hf+5=7+8+5=20mm,。 拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度(设hf=8mm) 刀lw=N/(0.7hfXff)=450.95mm 共四条焊缝,认为平均受力,每条焊缝实际长度: lw=450.95/4+16=113.74mm 拼接角钢总长度为: l=2lw+16=243.47mmv600mm 取拼接角钢长度为600mm. NGg ''Naf W-YhnrVr、/ 下弦中央节点“g”
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢结构 屋架 设计