24m跨廠房普通鋼屋架設(shè)計(jì)

1、河南工程學(xué)院鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)24m跨廠房普通鋼屋架設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 趙晨 學(xué) 號(hào)： 2 學(xué) 院： 土木工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 土木工程1341班 專業(yè)課程： 鋼結(jié)構(gòu) 任課教師： 韓瑞芳 201 6年6月13日目錄一、設(shè)計(jì)資料21.基礎(chǔ)資料22.荷載3二、鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算31.材料選擇32.屋架形式及幾何尺寸33.支撐布置44. 支撐布置情況4三、 荷載和內(nèi)力計(jì)算61.荷載計(jì)算62.荷載組合63.內(nèi)力計(jì)算7四、 截面選擇71.上弦72.下弦83.斜腹桿8五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)151.下弦設(shè)計(jì)152上弦節(jié)點(diǎn)“B”163.屋脊節(jié)點(diǎn)K174.支座節(jié)點(diǎn)“a”18六、 繪制施工圖2024m跨廠房普通鋼屋架設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1

2、.基礎(chǔ)資料某單跨單層廠房，跨度L=24，長(zhǎng)度54m，柱距6m，廠房?jī)?nèi)無吊車、無振動(dòng)設(shè)備，屋架采用梯形鋼桁架，鉸接于混凝土柱上，上柱截面尺寸為400*400，屋面采用1.56.0m太空輕質(zhì)大型屋面板。屋面坡度i=1/9，雪荷載為0.3kN/m2，鋼材采用Q235-BF，焊條采用E43型，手工焊。柱網(wǎng)布置如圖1所示， 桿件容許長(zhǎng)細(xì)比：屋架壓桿=150，屋架拉桿=350。B圖1 柱網(wǎng)布置圖2.荷載（1） 永久荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）大型屋面板 kN/m2防水層 0.10kN/m2屋架及支撐自重 0.12+0.011L=0.12+0.01124=0.39kN/m2懸掛管道 0.05kN/m2（2）可變荷載（標(biāo)準(zhǔn)

3、值） 屋面活荷載 編號(hào)35，應(yīng)選擇0.58kN/m2； 雪荷載 0.30kN/m2二、鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算1.材料選擇根據(jù)荷載性質(zhì)，鋼材可采用Q235-BF，要求保證屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎試驗(yàn)及碳、硫、磷含量合格。屋架連接方法采用焊接，焊條可選用E43型，手工焊。 2.屋架形式及幾何尺寸 根據(jù)編組情況，編號(hào)35應(yīng)選擇跨度屋面坡度因屋面采用大型屋面板，屋面坡屋i19，故宜采用梯形屋架。屋架計(jì)算跨度應(yīng)取屋架端部高度H。與屋架中部高度及屋面坡度相關(guān)，當(dāng)梯形屋架與柱鉸接時(shí)，屋架端部高度取1.62.2m,本設(shè)計(jì)取1.6m,中部高度根據(jù)坡度計(jì)算得為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)荷載，腹桿體系采用節(jié)間為3m的人字形

4、式，屋面板傳來的荷載，正好作用在節(jié)點(diǎn)上，使之傳力更好。屋架跨中起拱。3.支撐布置根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度、荷載情況以及吊車設(shè)置情況，布置上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，屋脊節(jié)點(diǎn)及屋架支座處沿廠房通長(zhǎng)設(shè)置剛性系桿，屋架下弦沿跨中通長(zhǎng)設(shè)一道柔性系桿。凡與支撐連接的屋架可編號(hào)為GWJ2，其它編號(hào)均為GWJl。4. 支撐布置情況根據(jù)廠房長(zhǎng)度（5460m）、跨度及荷載情況，設(shè)置兩道上、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格與中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間的上弦平面設(shè)置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)

5、置了柔性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載。在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖下圖所示：圖2 上弦橫向水平支撐布置圖 圖3 屋架下弦水平支撐布置圖圖4 1-1、2-2剖面圖3、 荷載和內(nèi)力計(jì)算 一般考慮全跨荷載，對(duì)跨中部分斜桿可考慮半跨組合，在計(jì)算桿件截面時(shí)，將這些腹桿均按壓桿控制長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。 1.荷載計(jì)算 大型屋面板 0.622kN/m2防水層 0.10kN/m2屋架及支撐自重 0.39kN/m2懸掛管道 0.05kN/m2 恒荷載總和 1.17kN/m2 屋面活荷載 0.58kN/m2 荷載計(jì)算中，因屋面

6、坡度較小，風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，對(duì)重屋蓋可不考慮2.荷載組合一般考慮全跨荷載，對(duì)跨中的部分斜桿可考慮半跨荷載，本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)桿件截面時(shí)，將跨度中央每側(cè)各兩根斜腹桿均按壓桿控制其長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值：按可變荷載效應(yīng)控制組合： , 其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù) 屋面活荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù) 組合系數(shù)；按永久荷載效應(yīng)控制的組合： 其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù) 組合系數(shù) 故節(jié)點(diǎn)荷載取為19.95KN，支座反力為3.內(nèi)力計(jì)算用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器可算出全跨荷載作用下屋架桿件的內(nèi)力，其內(nèi)力設(shè)計(jì)值見下圖：圖5 桿件內(nèi)力圖4、 截面選擇 腹桿最大內(nèi)力-199.4KN，

7、 查表7.4，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為t=8mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm。 1.上弦 整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算： 雙角鋼T型截面繞對(duì)稱軸（y軸）應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 ，故應(yīng)按照式（4.15）計(jì)算 故由按b類查附表4.2，得 填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊） 2.下弦 下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。 連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100mm,可不考慮螺栓孔削弱。 填板每個(gè)節(jié)間放一塊 3.斜腹桿 （5）桿件C-b N=-20.0KN，=0.8191.3=153.1cm，=191.3cm。選用2505，A=9.6cm2，=1.53cm，=2.45cm由查表 0.5

8、55填板放兩塊，（6）桿件D-b N=-107.1KN，lox=0.8256.3=205.1cm，loy=256.3cm。選用2758，A=23.0cm2，=2.28cm，=3.42cm由查表 0.621填板放兩塊，（7）桿件D-c N=66.9KN，lox=0.8255.7=204.6cm，loy=255.7cm。選用2758，A=23.0cm2，=2.28cm，=3.42cm填板放兩塊，（8）桿件E-c N=-20.0KN，lox=0.8224.2=179.4cm，loy=224.2cm。選用2564，A=8.78cm2，=1.73cm，=2.74cm由查表 0.530填板放三塊，（9）桿

9、件F-c N=-39.6KN，lox=0.8283.6=226.9cm，loy=283.6cm。選用2758，A=23.0cm2，=2.28cm，=3.42cm由查表 0.558填板放兩塊，（10）桿件F-dN=11.9KN，lox=0.8283.1=226.5cm，loy=283.1cm。選用2634，A=9.96cm2，=1.96cm，=3.02cm填板放兩塊，（11）桿件G-d：N=-20.0KN，lox=0.8257.1=205.7cm，loy=257.1cm，內(nèi)力較小可按選擇截面。選用2634，A=9.96cm2，=1.96cm，=3.02cm由查表 0.453填板放三塊，。（12）

10、桿件H-d N=11.6KN，lox=0.8312.0=245.0cm，loy=312.0選用2634，A=9.96cm2，=1.96cm，=3.02cm填板放三塊，（13）桿件H-e N=-31.8KN，lox=0.8311.4=249.1cm，loy=311.4cm選用2634，A=9.96cm2，=1.96cm，=3.02cm由查表 0.357填板放三塊，（14）桿件I-eN=55.9KN，lox=loy=0.92900=261.0cm，選用2634，A=9.96cm2，=1.96cm，=3.02cm由查表 0.332填板放三塊， 表1 屋 架 桿 件 截 面 選 擇 表名稱桿件編號(hào)內(nèi)力

11、/kN計(jì)算長(zhǎng)度/cm截面規(guī)格截面面積/回轉(zhuǎn)半徑/cm容許長(zhǎng)細(xì)比填板數(shù)計(jì)算應(yīng)力上弦HG-361.3150.9300.02L1001038.53.054.52150每節(jié)間1126.9下弦de353.330012002L10080621.22.404.62350每節(jié)間1166.7腹桿Aa-10.01601602L5059.601.532.38150319.8Ba-199.4221.32221.32L10080827.82.373.411502187.87Bb139.6183.9279.92L635 12.31.942.893502192.7Cb-20.0153.1191.32L5059.601.53

12、2.38150237.5bD-107.1205.1256.32L75823.002.283.42150274.98Dc66.9204.6255.72L75823.002.283.42350230.1Ec-20.0179.4224.22L5648.781.732.74150343.1cF-39.6226.9283.62L75823.002.283.421502 31.1Fd11.9226.5283.12L6349.961.963.02350211.9Gd-20.0205.7257.12L6349.961.963.02150338.4dH11.6245.0312.02L6349.961.963.0

13、2350311.7He -31.8249.1311.42L6349.961.963.02150379.5Ie55.9 261.02L6349.961.963.02350356.1五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1.下弦設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn)b設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計(jì)算）則所需焊縫長(zhǎng)度為 則所需焊縫長(zhǎng)度： 肢背焊縫應(yīng)力為 節(jié)點(diǎn)圖見下圖所示：圖6 下弦節(jié)點(diǎn)“b”2. 上弦節(jié)點(diǎn)“B” 節(jié)點(diǎn)如下圖所示： 圖 7 上弦節(jié)點(diǎn)“B” 3.屋脊節(jié)點(diǎn)K拼接角鋼采用與上弦桿相同截面2L10010，弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為了使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，

14、需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度，一般為（設(shè)）拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長(zhǎng)度為： 共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度： 拼接角鋼總長(zhǎng)度為： 取拼接角鋼長(zhǎng)度為300mm。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15計(jì)算 偏心距e=100-30=70mm,設(shè)肢尖焊縫焊腳高度，取節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為400mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為 屋脊節(jié)點(diǎn)“I”如下圖所示：圖8 屋脊節(jié)點(diǎn)“”4. 支座節(jié)點(diǎn)“a”（1）底板計(jì)算 支反力 混凝土強(qiáng)度C20， 所需底板凈面積： 錨桿直徑取d=25mm,錨栓孔直徑為50mm,則所需底板毛面積： 按構(gòu)造要求采用底板面積為: 底板實(shí)際應(yīng)力： ,查表4.8得 則所需底板厚度： （2）加勁肋與底板連接焊縫計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力為，加勁肋高度與支座節(jié)點(diǎn)板高度相同，厚度取與中間節(jié)點(diǎn)板相同（即-3951008）。采用hf=6mm，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力對(duì)V： 對(duì)M： (3)節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算取hf=8mm，實(shí)際焊縫總長(zhǎng)度：焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力： 圖8 支座節(jié)點(diǎn)“a”6、 繪制施工圖 施工圖應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制