芬克式屋架模板.docx
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芬克式屋架模板.docx
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芬克式屋架模板
1.设计资料
某车间厂房总长度约为60米,跨度为15m。
车间设有两台30吨中级工作制吊车。
车间无腐蚀性的介质。
该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形芬克式钢屋架。
屋面坡度为1:
3,屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为400mm×400mm,混泥土强度等级为C30。
屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面,C型檩条,檩距为1.2~2.6米。
结构的重要度系数为γ=1.0,屋面的恒荷载的标准值为2.0KN/㎡。
屋面的活荷载为0.45KN/㎡,不考虑积灰荷载、风荷载,不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。
屋架采用Q235B,焊条采用E43型。
2.屋架形式及几何尺寸
屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。
屋架坡角为α=arctan⅓=18.435º檩距为2.582m。
图1屋架形式和几何尺寸
3.支撑的布置
上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间,并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆,下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。
在下弦两端设纵向水平支撑。
支撑的布置见图2。
图2支撑的布置图
4.檩条布置
檩条设置在屋架上弦的每个节点上,间距2.582m。
因屋架间距为6.0m,所以在檩条跨中设一道直拉条。
在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值
上弦节点恒荷载标准值P1=2×2.582×6×3/√10=29.6KN
上弦节点雪荷载标准值P2=0.45×2.582×6×3/√10=6.7KN
由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3
图3上弦节点恒荷载
由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4
图4上弦节点雪荷载
6.内力组合
内力组合见表—1
屋架杆件内力组合表表—1\
杆件名称
杆件编号
恒荷载及雪荷载
半跨雪荷载
内力组合
最不利荷载
(kN)
内力
系数
恒载
内力
(kN)
活载
内力(kN)
内力
系数
半跨活载内力(kN)
1.2恒+
1.4活(kN)
1.2恒+
1.4半跨活(kN)
1
2
3
4
5
2+3
2+5
上弦杆
1
-7.875
233.1
-56.76
-5.51
-36.92
-359.18
-331.41
-359.18
2
-6.3
-186.49
-42.21
-3.94
-26.38
-282.88
-232.72
-282.88
3
-6.3
-186.49
-42.21
-3.94
-26.38
-282.88
-232.72
-282.88
9
0
0
0
-2.36
-15.83
0
-22.16
-22.16
下弦杆
7
7.50
222
50.25
5.25
35.18
336.75
315.65
336.75
8
4.50
133.2
30.15
2.25
15.08
202.05
180.95
202.05
10
0
0
0
2.25
15.08
0
21.11
21.11
腹杆
4
-1.575
-46.62
-10.55
-1.58
-10.55
-70.71
-70.71
-70.71
5
-1
-29.6
-6.7
-1
-6.7
-44.9
-44.9
-44.9
6
2.12
62.79
14.21
2.12
14.21
95.24
95.24
95.24
7.截面的选择
屋架杆件的选择验算表表-2
杆件编号
内力N(kN)
截面规格
截面面积
几何长度
计算长度Lx
计算长度Ly
回转半径Ix
回转半径Iy
长细比λx
长细比λy
长细比λyz
稳定系数Φ
强度
稳定性
容许长细比
强度设计值
上弦杆
1
-359.18
2L100*14
5008
2582
2582
2582
30
46
89.8
58.57
60.69
0.339
91.31
150
215
下弦杆
7
336.75
2L100*14
4665
4082
4082
4082
30
46
83.3
54.33
136.05
350
215
斜腹杆
4
-70.71
L70*8
1070
1284
1284
1284
21.2
33
121.08
81.64
83.93
0.339
70.09
150
215
5
-44.9
L70*8
1070
1284
1284
1284
21.2
33
121.08
81.64
83.93
0.339
70.09
150
215
6
95.24
2L75*8
2300
4082
4082
4082
2.28
35
140.39
91.46
93.80
0.339
39.13
150
215
8.节点设计
8.1杆件焊缝尺寸的计算
屋架杆件的焊缝计算表-3
杆件名称
杆件编号
截面规格
(mm)
杆件内力
(kN)
肢背焊缝尺寸
Hf1(mm)
肢背焊角长度
LW’(mm)
肢尖焊角尺寸
Hf1(mm)
肢尖焊缝长度
LW’(mm)
上弦杆
1
2L100*14
-359.18
8
110
5
80
下弦杆
7
2L100*14
336.75
8
100
6
60
腹杆
4
L70*8
-70.71
5
40
5
40
5
L70*8
-44.9
5
40
5
40
6
2L75*8
95.24
5
40
5
40
8.2形心距离的确定
屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’如图表-4,表中Z0’为杆件重心线至角钢背面的距离
屋架各杆件的角钢背面的距离Z表-4
杆件名称
杆件截面
重心距离
Z0(mm)
轴线距离
Z0’(mm)
备注
上弦杆
2L100*14
31.4
25
下弦杆
2L100*14
31.4
25
腹杆
4
L70*8
20.3
15
5
L70*8
20.3
15
6
2L75*8
21.5
15
8.3节点的设计
8.3.1支座节点
图5支座节点”1”
(1)上弦杆的节点连接计算
A.支座底板的计算
支座反力R=4P=4*29.6KN=118.4KN
设a,b取240mm,则a1=√2*120=169cm,b1=a1/2=84.5cm
锚栓孔径d=50mm
A0=5256.6mm2
底板的承压面积A=240*240-5256.6=52343.4mm2
底板下的应力q=R/An=52343.4mm2=2.32<βCfc=15
底板的最大弯矩M=βqa,由于b1/a1=0.5取β=0.06
M=0.06*2.32*1692=3975.69N.mm
支座厚度t=√6M/f=√6*3975.69/204.25=10.81,取16mm
加劲肋计算
加劲肋厚度取与节点相同。
加劲肋与节点板的连接焊缝的计算:
假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即
¼×118.4=29.6KN
焊缝受剪力V=29.6KN,弯矩M=29.6×240/4=177.6KN.mm,设焊缝
焊缝计算长度:
由焊缝的应力公式得
=
7²)²
=96.8
<
B.支座底板的连接焊缝
假定焊缝传递全部支座反力R=118.4KN设焊缝
支座底板的连接焊缝的长度为:
∑
=2×(240-2hf)+4×(120-5-10-2hf)
=804mm
由公式得,
由公式得,
τf=R/0.7βfhfΣlw=118.4×108/0.7×1.22×8×804=113.02mm C.上弦杆与节点板的连接焊缝 上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载P=29.6KN.节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差 。 节点1的槽焊缝 其中 为节点板的厚度 由公式σf=p /2×0.7hf1lw=91.79×103/(2-0.7×5×490)=17.58mm2< =0.95×160=152N/mm2 τf=p /2×0.7hf1lw=36.71×103/(2×0.7×5×490)=9.26mm2< =0.95×160=152N/mm2 = =17.13N/mm²< =0.95 16=152N/mm² 可见塞焊缝一般不控制,仅需验算肢尖焊缝。 角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸 计算长度 =500-2 =490mm 上弦杆的内力差N=392.91KN,偏心距M=Ne,e=65mm,则由公式得, =83.16N/mm² = =138.27N/mm²< =0.95 16=152N/mm² 可见,肢尖焊缝满足要求。 (2)上弦弦间节点板的计算 为便于上弦节点搁置屋面板,节点板的上边缘缩进肢背10mm,采用塞焊缝,按2条角焊缝计算。 对于上弦节点”2” A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=29.6KN。 节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差 。 节点2的槽焊缝 ,其中 为节点板的厚度。 =110-2hf=110-2x5=100mm 由公式 =139.83N/mm2 =0.95 16=152N/mm² =73.28N/mm2< =0.95 16=152N/mm² 可见塞焊缝一般不控制。 B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝 角焊缝的焊角尺寸 计算长度 =500-2hf=110-2x5=100mm 上弦杆的内力差N=29.6KN,偏心距M=Ne,e=65mm,则由公式得, =164.91N/mm² = =141.63N/mm²< =0.95 16=152N/mm² 可见,肢尖焊缝满足要求。 对于其他上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于"1"号节点,而其所受的节点集中力和弦杆轴向内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。 (3)下弦节点”5” 图7下弦节点”5” A.下弦杆与节点板的连接焊缝 下弦与节点板连接的焊缝长度为180mm, ,内力差N=44.97KN 受力较大的肢背处焊缝应力为 < 故按构造满焊即可。 由于下弦其他节点的节点板尺寸长均不小于"5"号节点板,故其所受的弦杆轴向力内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。 (3)上弦拼接节点”5” 图8上弦节点”5” A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝 上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=29.6KN。 节点5的塞焊缝 其中 为节点板的厚度。 =285-2hf=285-2 5=275mm 由公式 =14.58N/mm2 =0.95 16=152N/mm² =4.8N/mm2< =0.95 16=152N/mm² 由公式, = =12.89N/mm²< =0.95 16=152N/mm² 可见塞焊缝一般不控制。 B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝 肢尖角焊缝的焊角尺寸 计算长度 =220-2hf=220-2x5=210mm 上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。 内力差N=282.88×15%=42.43KN,偏心距M=Ne,e=65mm,则由公式得, =53.6N/mm² = =52.57N/mm²< =0.95 16=152N/mm² 可见,肢尖焊缝满足要求。 C.上弦拼接杆的计算 上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为 +2 =138.4mm 取140mm.则角钢长度为L=140×2+10+10=300mm。 考虑到拼接节点的刚度,拼接角钢的长度取为600mm。 为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊,需将拼接角钢的棱角铲去,把竖向肢切去Δ=t+hf+5=18mm,t为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱,由节点板来补偿。 (5)节点板在斜腹杆作用下的稳定计算 对于有竖腹杆相连的节点板,选取3-4杆作用下的3号节点板的进行计算。 图9节点稳定计算中c值 可不进行稳定计算。 其中,c为受压腹杆3-4连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。 由于3号节点板中斜腹杆的c值是最大的,而t值都相等,故其他节点板的稳定性不需计算。 9填板的计算 杆件中填板数量表-5 杆件名称 杆件编号 杆件长度(mm) i (回转半径)(cm) 填板最大间距 节点间填板个数 填板间距(mm) 拉杆 压杆 80i (cm) 40i (cm) 上弦杆 1 2474 2.76 110.4 3 600 2 2474 2.76 110.4 3 600 3 2474 2.76 110.4 3 600 下弦杆 7 2766 2.46 196.8 3 600 8 1239 2.46 196.8 3 600 腹杆 4 1239 1.72 68.8 2 600 5 2766 1.72 137.6 3 600 6 2474 2.16 86.4 3 600 注。
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