梯形鋼屋架設(shè)計

1、1. 設(shè)計資料某工業(yè)廠房，總長度120M，屋架柱距6M，采用1.5 6M預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。20mm厚水混砂漿找平層，三氈四油防水層，屋架采用梯形鋼桁架，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸400400mm,混凝土強度等級為C30，屋架采用的鋼材為Q235B鋼，焊條為E43型。屋面坡度i=1/10。2. 結(jié)構(gòu)形式與布置桁架形式及幾何尺寸如圖所示。桁架支撐布置圖3荷載計算屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可以知道屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)乘以()換算為沿水平投影面分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式（）計算

2、，跨度單位為m。1.永久荷載：三氈四油防水層： 0.41.005KN/M2=0.402KN/M2水泥砂漿找平層： 0.41.005KN/M2=0.402KN/M2保溫層： 0.451.005 KN/M2=0.45225KN/M2一氈二油隔氣層： 0.051.005 KN/M2=0.05025KN/M2水泥砂漿找平層： 0.31.005KN/M2=0.3015KN/M2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板： 1.41.005KN/M2=1.407KN/M2屋架和支撐自重為： （0.12+0.01121）KN/M2=0.351 KN/M2懸掛管道： 0.15KN/M2共 3.516 KN/M22.可變荷載屋面活

3、荷載標準值： 0.7 KN/M2雪荷載標準值： 0.35 KN/M2因為屋面活荷載標準值大于雪荷載標準值所以只考慮屋面活荷載標準值 積灰荷載標準值： 1.1KN/M2 共 1.8KN/M2設(shè)計桁架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久荷載為主控制的組合）全跨節(jié)點荷載設(shè)計值：（2）全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載設(shè)計值：對結(jié)構(gòu)不利時：(按永久荷載為主的組合)(按可變荷載為主的組合)對結(jié)構(gòu)有利時：半跨節(jié)點可變荷載設(shè)計：（3）全跨桁架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載（按可變?yōu)楹奢d為主的組合）全跨節(jié)點桁架自重設(shè)計值：對結(jié)構(gòu)不利時：對結(jié)構(gòu)有利時：半跨節(jié)點屋

4、面板自重及活荷載設(shè)計值：（1）（2）為使用階段活荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。4.內(nèi)力計算桁架支撐布置圖桁架支撐布置符號說明：SC-上弦支撐；XC-下弦支撐；CC-垂直支撐；GG-剛性細桿；LG-柔性細桿由電算先解得F=1的桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨.左半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果見下表。桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種組合第二種組合第三種組合計算桿件內(nèi)力/KN全跨左半跨右半跨FF1.i+F2.iF1.i+F2.iF3.i+F4F3.i+F4上弦AB000000000BC,CD-7.472-5.31-2.162-458.556-418.235

5、-359.525-155.440-75.369-458.556DE,EF-11.262-7.339-3.923-691.148-617.984-554.276-218.378-129.504-691.148FG,GH-12.18-6.861-5.319-747.48-648.287-619.528-210.414-165.825-747.486下弦ac4.13.011.09251.6231.28195.4887.59839.050251.617ce9.7446.6633.081597.989540.528473.724196.441104.550597.989eg11.9627.3264.63

6、6734.107647.646597.478220.720148.785734.108gg5.8842.9422.942361.101306.232306.23292.73189.0249361.101斜腹桿aB-7.684-5.641-2.043-471.567-433.465-366.362-164.167-73.190-471.567Bc5.8083.961.848356.436321.971282.582116.81462.594356.437cD-4.409-2.633-1.776-270.580-237.457-221.474-79.744-56.449-270.580De2.79

7、21.2221.57171.345142.064148.55439.83646.408171.345eF-1.572-0.047-1.525-96.473-68.032-95.597-7.083-41.476-96.474Fg0.328-1.0391.36720.129-22.13(1.3 2.2)43.129(1.1 2.2)-23.837(3.2 4)33.96943.129-23.837gH0.7131.913-1.243.75671.206(1.1 2.2)-2.993(1.3 2.2)48.499(3.1 4)-26.474(3.2 4)71.206-26.474豎桿Aa-0.5-0

8、.50-30.6-30.6-21.36-13.865-1.58-30.685Cc-1-10-61.37-61.37-42.72-27.73-3.16-61.37Ee-1-10-61.37-61.37-42.72-27.73-3.16-61.37Gg-1-10-61.37-61.37-42.72-27.73-3.16-61.37注：F=61.37KN;F1.1=42.72KN;F1.2=37.97KN F1.3=31.65KN; F2.1=18.65KN; F2.2=21.3KN; F3.1=3.79KN;F3.2=3.16KN;F4=23.94KN5. 桿件設(shè)計1、 上弦桿 整個上弦桿采用等截

9、面，按FG,GH桿件的最大內(nèi)力設(shè)計。N-747.48KN 上弦桿件計算長度：屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線尺寸l150.8cm屋架平面外：根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況loy3150.8452.4cm選用兩個不等肢角鋼，短肢相拼，如上圖。腹桿最大內(nèi)力N471.567KN 節(jié)點板厚選用10mm，支座節(jié)點板厚選用12mm.設(shè)80，屬b類截面，查表0.688。需要截面面積 AN f7474800.6883103504.7mm2ixloy 150.8801.89 iyloy452.4805.66根據(jù)需要的A，ix，iy 查角鋼規(guī)范表，選用2L1258010，A39.42cm2 ix2.26，iy6.11，兩角鋼相

10、拼，中間間距a10mm按所選角鋼進行驗算： xloxix150.82.2666.7 滿足長細比，查得x0.771NA7474800.7713942245.9Nmm2310Nmm2，滿足要求2、 下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的eg 桿進行計算N734.107KN734107Nlox300cm loy900cm（因跨中有通常系桿）所需截面面積：ANf73410731023.68cm2選用2L100807A24.60cm2ix2.39cmiy4.71cm短肢相拼xloxix3002.39125350yloyiy9004.71191350NA7341072460298.4Nmm2310

11、Nmm2，所以滿足要求3、 端斜桿aB桿件軸力：N471.567KN471567N 計算長度：loxloy253cm因為loxloy采用不等肢角鋼，長肢相拼選用2L1008010，A34.4cmix3.12cmiy3.53cmxloxix2533.1281.1y查得x0.68NA4715670.683440201.6 Nmm2310Nmm24、 腹桿Bc桿：桿件最大拉力N356437N lox0.8l0.82613209.04cmloyl261.3cmANf35643731011.50cm2選用2L568 A16.73cm2ix1.68cmiy3.07cmxloxix209.041.68124

12、.4350yloyiy261.33.0785350NA3564371673213Nmm2310Nmm2，所以滿足要求5、豎桿gG桿：桿件受的壓力N61.3761370Nlox0.8l0.828902312mmloyl2890mm按150，ix23121501.54cm，iy28901501.93cm選用2L564，A8.78cm2，ix1.73cm，iy2.67cmxloxix231.21.73133.6150，yloyiy2892.67108，查得x0.372NA613700.372878188Nmm2310Nmm2，所以滿足要求。5、 其余桿件內(nèi)力見附表6. 節(jié)點設(shè)計屋架節(jié)點采用焊接連接，

13、焊條采用E50型，手工焊，抗拉，抗壓和抗剪設(shè)計強度ffw200Nmm21、下弦節(jié)點“c”如圖設(shè)Bc桿的肢背和肢尖焊縫分別為hf6mm和hf5mm，則所需焊縫長度為：肢背：lw0.7N2hfff0.735643720.76200149mm加2hf取170mm肢尖：lw0.3N2hfff0.335643720.7516077mm加2hf取90mm設(shè)cD桿的肢背和肢尖焊縫分別為hf6mm和hf5mm，則所需焊縫長度為肢背：lw0.7N2hfff0.727058020.76200113mm加2hf取130mm肢尖：lw0.3N2hfff0.327058020.7520058mm加2hf取70mmbc桿

14、的內(nèi)力很小，焊縫尺寸按構(gòu)造要求取hf5mm，根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)由間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪制節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為300mm400mm.下弦與節(jié)點板連接的焊縫尺寸長度400mm，hf5mm.焊縫所受的力為左右兩個下弦的內(nèi)力差N597.989251.617346.372KN，受力較大的肢背出的焊縫應(yīng)力應(yīng)為f0.75N2hflw0.7534637220.75（40010）95.16 Nmm22140280mm上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊逢，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15% 計算。設(shè)肢尖焊縫為8mm，節(jié)點板長度為300m，則節(jié)點一側(cè)弦桿焊的計算長度為：lw（3002）20101

15、20mm，焊縫應(yīng)力為；0.15N20.7hflw0.15747490/20.71012066.746M20.7hflw260.157474905520.7101202183.5Nmm2焊縫強度滿足要求腹板與節(jié)點板連接焊縫與以上幾個節(jié)點相同。4、支座節(jié)點“a”如圖為了便于施焊，下弦桿角鋼水平之底面與支座底板的凈距取160mm，在節(jié)點中設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相等，厚度為12mm 支座底板的計算支座反力：R7F761.37429.59KN選用C30混凝土，fc14.3所需底板面積：AnRfc42959014.3=30031mm2取支座底板面積尺寸為200380mm2如只考慮有加勁肋部

16、分的底板承受支座反力，則承壓面積為20020040000mm2驗算柱頂混凝土的拉壓力強度RAn4295904000010.74fc14.3底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為：Mqa12q：底板下的平均應(yīng)力：RAn4295904000010.74Nmm2 a1：兩支撐邊間的對角線長度：a1b1：角點到對角線的距離：b1a1266.45mm：由b1a10.5 查得0.058M0.05810.74132.9211002.3Nmm底板厚度 t14.5mm 取t16mm 加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算

17、，加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算簡圖如圖，偏于安全的假定一個加勁肋的受力為屋架支座14，即4295904107397.5N則焊縫內(nèi)力為：V107397.5N M107397.5576121657.5Nmm設(shè)焊縫hf5mm 焊縫的計算長度lw4001020370mm焊縫應(yīng)力為 節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R429590N ，其中每塊加勁肋各傳遞R4107397.5N節(jié)點板傳遞R2214795N，節(jié)點板與底板的連接焊縫長度lw2（20010）380mm所需的焊角尺寸hfR2/0.7lwffw1.22214795/0.73801601.223.31mm取hf6mm，每塊加勁

18、肋與底板的連接焊縫長度為lw2（952012）126mm所需的焊角尺寸hfR4/0.7lwffw1.22107397.5/0.71301001.224.99mm取hf6mm 桿件計算內(nèi)力/kN截面規(guī)格截面面積/c計算長度/cm回轉(zhuǎn)半徑/cm長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力/（N/m)名稱編號loxloyixiyxy (yz)xy上弦FG,GH-747.49 125801039.42 150.80 301.60 1.89 3.77 66.70 49.48 150.00 0.771 245.90 下弦eg734.11 10080723.86 300.00 1035.00 2.39 4.71 125.00 220.00 350.00 298.40 腹 桿Aa-30.69 5648.78 159.20 199.00 1.73 2.67 92.02 74.53 150.00 0.608 57.30 Ba-471.57 100801034.40 253.00 253.00 3.12 3.53 81.10 76.70 150.00 0.680 201.60 Bc356.44 56816.73 209.04 261.30 1.68 3.07 124.40