24m梯形钢屋架设计.docx
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24m梯形钢屋架设计
24m梯形钢屋架设计
姓名:
冯桀铭
1、设计资料1)某厂房跨度为24m,总长90m,屋架间距6m,2)屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,上柱截面400400,混凝土强度等级为C30。
3)屋面采用
1、56m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。
(屋面板不考虑作为支撑用)。
4)该车间所属地区为郑州市5)采用梯形钢屋架考虑静载:
①
1、5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(
1、4KN/m2)、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层(0、4KN/m)④支撑重量考虑活载:
活载(雪荷载)积灰荷载6)钢材选用Q345B级钢,焊条为E43型。
2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平破梯形屋架。
屋面坡度i=(3040-1990)/10500=1/10;屋架计算跨度L0=24000-300=23700mm;端部高度取H=1990mm,中部高度取H=3190mm(约1/7。
4)。
屋架几何尺寸如图1所示:
图1:
24米跨屋架几何尺寸
3、支撑布置由于房屋长度有90米,故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。
(如图2所示)
4、屋架节点荷载屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算:
荷载计算表荷载名称标准值(KN/m^2)预应力钢筋混泥土屋面板
1、4二毡三油加绿豆沙0、4找平层2cm厚0、4屋架及支撑重量0、12+0、01124=0、384永久荷载总和
2、58屋面活载(大于雪荷载)0、7可变荷载总和0、7计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1)
满载(全跨静荷载加全跨活荷载)节点荷载①由可变荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、2,屋面活荷载γQ1=
1、4,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9,则节点荷载设计值为F=(
1、
22、584+
1、
40、70+
1、
40、
90、80)
1、56=
45、7992kN②由永久荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、35,屋面活荷载γQ1=
1、4、ψ1=0、7,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9,则节点荷载设计值为F=(
1、3
52、584+
1、
40、
70、70+
1、
40、
90、80)
1、560=
46、593kN2)
全跨静荷载和(左)半跨活荷①由可变荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、2,屋面活荷载γQ1=
1、4,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9全垮节点永久荷载F1=(
1、
22、584)
1、56=
27、9072kN半垮节点可变荷载F2=(
1、
40、70+
1、
40、
90、80)
1、56=
17、892kN②由永久荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、35,屋面活荷载γQ1=
1、4、ψ1=0、7,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9全垮节点永久荷载F1=(
1、3
52、55)
1、56=
31、347kN半垮节点可变荷载F2=(
1、
40、
70、70+
1、
40、
90、80)
1、56=
31、347kN故应取P=
46、23kN3)
全跨屋架和支撑自重、(左)半跨屋面板荷载、(左)半跨活荷载+集灰荷载①由可变荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、2,屋面活荷载γQ1=
1、4,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9全跨屋架和支撑自重F3=
1、
20、38
41、56=
4、4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷载F4=(
1、
21、4+0、
71、4)
1、56=
23、94kN②由永久荷载效应控制的组合计算:
取永久荷载γG=
1、35,屋面活荷载γQ1=
1、4、ψ1=0、7,屋面集灰荷载γQ2=
1、4,ψ2=0、9全跨屋架和支撑自重F3=
1、3
50、38
41、56=
4、617kN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4=(
1、3
51、4+
1、
40、
70、7)
1、56=
23、184kN5﹑屋架杆件内力计算见附表16﹑选择杆件截面按腹杆最大内力N=-4
13、28KN,查表
7、6,选中间节点板厚度为8mm,支座节点板厚度10mm。
1)上弦杆整个上弦杆采用等截面,按最大内力N=-7
11、01KN计算在屋架平面内:
为节间轴线长度,即l=l。
=1
50、8cm,l=301、6cm=0、659A=N/f=/(0、659300)=
34、803cm假定=70i=l/=1
50、8/70=
2、54cmi=l/=301、6/70=
5、08cm由附表9选21258010,短肢相并,如下图所示,A=2
19、71=
39、42cm、i=
2、26cm、i=
6、04cm截面验算:
=l/i=1
50、8/
2、26=
66、7<[]=150(满足)
=l/i=301、6/
6、04=
49、9<[]=150(满足)双角钢T形截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比b/t=
12、5/
1、0=
12、5>0、56l/b=0、56301、6/
12、5=
13、51,则:
=
3、7*b/t(1+l/
52、7b1)=
3、714(1+301、
60、8/
52、7
12、5)=
54、1〈故由==
66、7查附表
1、2得=0、686由N/A=7
11、011000/(0、686
39、42100)=2
62、93N/ 22、80cm由附表9选2125807短肢相并A=2 14、1= 28、2cm,i= 2、3cm,i= 5、97cm=706、82103/( 28、2102)=2 50、65N/ 2、3=1 30、43<[]=350(满足)=l/i=1185/ 5、97=1 98、49<[]=350(满足)故下弦杆采用2125807短肢相并3)腹杆①、aB杆N=-4 13、28KN,l=l=l=2 53、5cm选用2110708长肢相并查附表9得: A=2 13、94= 27、88cm,i= 3、51cm,i= 2、85cm=l/i=2 53、5/ 3、51= 72、2<[]=150(满足)=l/i=2 53、5/ 2、85= 88、9<[]=150(满足)因为b/t=7/0、8= 8、75<0、48l/b=0、48*2 53、5/7= 17、38按式=[1+( 1、09b)/(l)]= 88、9[1+ 1、097/(2 53、 50、8) ]=94>,由查附表 1、2得=0、472则4 13、281000/(0、472* 27、88*100)=3 14、058N/ 20、56KN,l=0、8L=0、8*2 60、8=208、6cm,l=L=2 60、8cm选用2758A=2 11、5=23cm,i= 2、28cm,i= 3、42cm=l/i=208、6/ 2、28= 91、51<[]=350(满足)=l/i=2 60、8/ 3、42= 76、26<[]=350(满足)=3 20、561000/(23100)=1 39、37N/ 53、47KN,l=0、8L=0、82 85、9=2 28、72cm,l=L=2 85、9cm选用2758A=2 11、5=23cm,i= 2、28cm,i= 3、42cm=l/i=2 28、72/ 2、28= 100、32<[]=150(满足)=l/i=2 85、9/ 3、42= 83、60<[]=150(满足)因为b/t=75/8= 9、375<0、58l/b=0、582 85、9/ 7、5= 22、11,则=(1+0、475b/l)= 83、6(1+0、47 57、5/2 85、 90、8)=86由于>,则由查附表 1、2得=0、430=2 53、471000/(0、411*23100)=2 68、14N/ 72、39KN,l=0、8L=0、8*2 85、9=2 28、72cm,l=L=2 85、9cm选用256*5A= 25、42= 10、84cm,i= 1、72cm,i= 2、62cm=l/i=2 28、7/ 1、72=1 32、98<[]=350(满足)=l/i=2 85、9/ 2、62=109、12<[]=350(满足)=1 72、391000/( 10、84100)=1 59、03N/ 5、31KN选用2565A= 25、42= 10、84cm,i= 1、72cm,i= 2、62cm=l/i=2 49、5/ 1、72=1 45、1<[]=150(满足)=l/i=3 11、9/ 2、62=1 19、05<[]=150(满足)因为b/t= 5、6/0、5= 11、2<0、58l/b=0、583 11、9/ 5、6= 32、3,则=(1+0、475b/l)=1 19、05(1+0、47 55、6/3 11、 90、5)=1 21、34由于由于>,则由查附表 1、2得=0、235= 58、581000/( 10、84100)= 54、04N/ 5、311000/(0、235* 10、84100)= 20、84N/ 36、03KN按压杆进行计算: N=l=0、8L=0、83 39、6=2 71、7cm,l=L=3 39、6cm- 35、38KN选用2635A= 26、14= 12、28cm,i= 1、94cm,i= 2、89cm=l/i=2 71、7/ 1、94=1 40、1<[]=150(满足)=l/i=3 39、6/ 2、89=1 17、51<[]=150(满足)因为b/t= 6、3/0、5= 12、6<0、58l/b=0、583 39、6/ 6、3= 31、26,则=(1+0、475b/l)=1 17、51(1+0、47 56、3/3 39、 60、5)=1 20、56由于由于>,则由查附表 1、2得=0、250= 36、031000/( 12、28100)= 29、34N/ 35、381000/(0、25 12、28100)=1 15、24N/ 23、3KN,l=l=L=200、5cm选用2635A= 26、14= 12、28cm,i= 1、94cm,i= 2、89cm=l/i=200、5/ 1、94=103、35<[]=150(满足)=l/i=200、5/ 2、89= 69、38<[]=150(满足)因为b/t= 6、3/0、5= 12、6<0、58l/b=0、58200、5/ 6、3= 18、46,则=(1+0、475b/l)= 69、38(1+0、47 56、3/200、 50、5)= 74、55由于由于>,则由查附表 1、2得=0、411,则: = 23、3103/(0、411 12、28102)= 46、17N/ 46、59KN内力大小相同,选用长细比较大的竖杆Gg进行设计,可保证其他竖杆的安全。 则: l=0、8L=0、8289=2 31、2cm,l=L=289cm选用2635A= 26、14= 12、28cm,i= 1、94cm,i= 2、89cm=l/i=2 31、2/ 1、94=1 19、18<[]=150(满足)=l/i=289/ 2、89=100<[]=150(满足)因为b/t= 6、3/0、5= 12、6<0、58l/b=0、58289/ 6、3= 26、61,则=(1+0、475b/l)=100(1+0、47 56、3/28 90、5)=103、58由于由于>,则由查附表 1、2得=0、328,则: = 46、59103/(0、328 12、28102)=1 15、67N/ 36、52KN,L=0、9L=0、9319=2 87、1cm选用2635如图所示字相连,查附表8得: A= 12、28cm,= 2、45==2 87、1/ 2、45=1 17、2<[]=350(满足)=1 36、52103/( 12、28102)=1 11、17N/ 7、节点设计在确定节点板的形状和尺寸时,需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。 先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。 其计算公式为: 角钢肢背所需焊缝长度: 角钢肢尖所需焊缝长度: 如腹杆aB,设计杆力N=-4 13、28kN,设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf1=8mm,hf2=6mm。 因aB杆系不等边,角钢与长肢相连,故K1=0、65,K2=0、35。 则: l1=(0、654 13、28103)/( 20、78200)=1 19、9mm取l1=130mml2=(0、354 13、28103)/( 20、76200)= 86、09,取l2=100mm其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。 未列入表中的腹杆均因杆力很小,可按构造取肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf1=6mm,hf2=5mm,l1=l2=8hf+10≈60mm腹杆焊缝尺寸: 杆件名称设计内力(kN)肢背焊缝肢尖焊缝l1(mm)ht(mm)l2(mm)ht(mm)aB-4 13、2813081006Bc3 20、561208706cD-2 53、47908606De1 72、39906605表中1l、12为取整后数值①、下弦节点“c”(见附图)先计算腹板与节点板的连接焊缝: B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm,hf2=6mm,则所需焊缝长度: 肢背: Lw1=0、7/( 20、78200)= 100、175mm用120mm肢尖: Lw2=0、3/( 20、76200)= 57、243mm用100mm腹杆D-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取: hf1=8mm,lw1取90mmhf2=6mm,lw2取60mmC-c杆因内力很小,焊缝尺寸可按构造确定为5mm。 其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝,内力差ΔN=5 37、22-2 20、38=3 16、84KN。 由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸,量得实际节点板长度为305cm,肢背及肢尖焊脚尺寸均取为8mm,则计算长度lw=305-16=289cm。 肢背焊缝应力为: 附图下弦“c”节点②、上弦“B”节点(见附图)同样先计算腹杆B-a、B-c的杆端焊缝,方法同上。 “Bc”杆的与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。 “Ba”杆的肢背和肢尖焊缝和肢背: ,取肢尖: ,取上弦肢背的槽焊缝内的应力由下面计算得到: 上弦与节点板间焊缝长度为都满足要求。 附图上弦“B”节点③、屋脊节点(见附图)上弦与节点板的连接焊缝,角钢肢背采用塞焊缝,并假定仅受屋面板传来的集中荷载,一般可不作验算。 角钢肢尖焊缝应取上弦内力N的15%进行计算,即其产生的偏心弯矩为。 节点板尺寸如下图所示: 设肢尖焊角尺寸,则焊缝的计算长度验算肢尖焊缝强度: (满足)拼接角钢采用与上弦相同截面,热弯成形。 拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受的内力计算。 设角焊缝焊脚尺寸。 则接头一侧需要的焊缝计算长度为: 拼接角钢的总长度为: 取拼接角钢竖肢需切去的高度为: 取,即竖肢余留高度为。 ④、支座节点(见附图)根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝,节点板采用。 为便于施焊,取底板上表面至下弦轴线的距离为。 且在支座中线处设加劲肋,高度与节点板相同也为。 ①底板计算支座反力根据构造需要,取底板尺寸为。 锚栓采用,并用图示U形缺口。 柱采用的C30混凝土。 作用于底板的压应力为: (满足)底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板,故应计算底板单位宽度上的最大弯矩: 查表得需要的底板厚度: 取②加劲肋计算设,取焊缝最大计算长度,③加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算,取。 (满足)
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