24m跨鋼屋架結構設計計算書（word16頁）

1、PAGE PAGE 161.設計資料設計房屋跨度為24 m的鋼屋架，房屋平面尺寸24m54m，鋼筋混凝土排架結構，柱間距6m，屋面采用鋼屋架結構體系，大型屋面板屋面，加氣混凝土保溫層，SBS瀝青改性卷材防水層。地區(qū)基本雪壓為0.70kN/m2，基本風壓為0.45kN/m2，分項系數(shù)1.4，冬季室外計算溫度-20，不計風荷載，不考慮地震設防。2. 鋼材和焊條選用 鋼材選用AY3F，焊條采用E43型，手工焊。3. 屋架形式和尺寸 由于采用大型屋面板和油氈防水屋面，故選用平坡梯形鋼屋架，未考慮起拱時的上弦坡度i=1/10。屋架跨度L=24m，每端縮進0.15m,計算跨度L0=L20.15m=23.7

2、m；端部高度去H0=2m，中部高度H=3.2m；下弦起拱50mm，起拱后的上弦坡度i=1/9.6 配合大型屋面板尺寸（1.5m6m），采用屋架間距B=6m，上弦節(jié)間尺寸1.5m選用屋架桿件布置和幾何尺寸如圖11所示圖11屋架桿件布置和幾何尺寸4. 荷載計算和桿件內(nèi)力計算4.1屋架荷載計算 屋架和支撐重按（0.12+0.011L0）1.2=0.384kN/m21.2，且因屋架下弦無其他荷載，可認為屋架和支撐重量全部作用于上弦節(jié)點；屋面活荷載取雪荷載（0.70kN/m21.4）。吊頂通過屋面板縫設吊桿與屋架上弦連接，故作為上弦荷載。屋面做法和屋面板荷載按屋面傾斜面積計算，但因屋面坡度較小（起拱后t

3、ani=1/9.6，seci=1.0054），故近似地將全部荷載均按水平投影面積計算，屋架全部荷載的設計值為：SBS瀝青改性卷材 0.351.2= 0.42kN/m220mm厚水泥砂漿找平層 0.401.2=0.48 kN/m2150mm厚加氣混凝土保溫層 0.401.2 =0.48kN/m21.5m6m大型屋面板和淺縫 1.501.2= 1.8kN/m2吊頂 0.401.2 =0.48kN/m2屋架和支撐重 0.3841.2=0.46kN/m2恒載設計值 g=4.12kN/m2屋面活荷載 0.701.4=0.98kN/m2 q=0.98 kN/m24.2屋架桿件內(nèi)力系數(shù)屋架上弦左半跨單位節(jié)點

4、荷載及其作用下的桿件內(nèi)力（系數(shù)）KL經(jīng)計算如圖12所示。于是可得到屋架上弦右半跨單位節(jié)點荷載及全跨單位節(jié)點荷載作用下的屋架左半跨桿件的內(nèi)力系數(shù)KR和K=KL+KR，并全部列入表1。4.3桿件內(nèi)力組合A組合一 全跨恒載+全跨活荷載： q=5.1kN/m2 由此可得到上弦節(jié)點荷載為： F=5.11.56=45.9kNB組合二 全部恒載+半跨活荷載(相應于全跨恒,活荷載減去半跨活荷載)： 全跨節(jié)點永久荷載： F1=4.121.56=37.08kN 半跨節(jié)點可變荷載： F2=0.981.56=8.82kNC.組合三全跨屋架和支撐重+半跨屋面板和活荷載全跨節(jié)點桁架自重： F3=0.461.56=4.14

5、kN半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載： F4=（0.384+1.5）1.2+（0.71.4）1.56=29.17kN 桿件內(nèi)力組合結果全部列入表1。其中,第二,第三組合只對個別KL和KR正負異號的桿件計算（共Fg，gH，Hk三根腹桿），因為這種情況下第二，第三組合的內(nèi)力將大于第一組合的內(nèi)力，并可能是第一組合為拉力的桿件變?yōu)槭軌骸?.4桿件內(nèi)力組合計算表桿件內(nèi)力系數(shù)組合一組合二組合三內(nèi)力設計值全跨恒載全跨恒載+半跨活載全跨屋架和支撐重+半跨屋面板和活荷載KKL,RFKF1K + F2KLF1KL + F2KRF3K + F4KLF3K + F4KRN（kN）上弦桿AB000000000BD-8.68-

6、6.22-2.46-398.41-376.72-343.55-217.37-107.69-398.41DF-13.48-9.01 -4.47-618.73-579.31-539.26-318.63-186.20-618.73FH-15.21-9.14-6.07-698.14-644.62-617.52-329.58-240.03-698.14HK-14.72-7.36-7.36-675.65-610.73-610.73-275.63-275.63-675.65下弦桿ac+4.71+3.47+1.24216.19205.25185.58120.7255.67216.19ce+11.48+7.97

7、+3.51526.93495.97456.64280.01149.91526.93eg+14.59+9.30+5.29669.68623.03587.66331.68214.71669.68gk+15.12+8.41+6.71694.01634.83619.83307.92258.33694.01斜桿aB-8.86-6.52-2.34-406.07-386.04-349.17-226.87-104.94-406.07Bc+6.87+4.76+2.11315.33296.72273.35167.3089.99315.33cD-5.43-3.40-2.03-249.24-231.33-219.25

8、-121.66-81.70-249.24De+3.71+1.91+1.80170.29154.41153.4471.0767.87170.29eF-2.46-0.71-1.75-112.91-97.48-106.65-30.90-61.23-112.91Fg+1.13-0.44+1.5751.8738.0255.75-8.1650.48-8.1655.75gH+0.02+1.55-1.530.91814.41-12.7545.30-44.55-44.5545.30Hk-1.07-2.46+1.39-49.11-61.37-27.41-76.1936.12-76.1936.12豎桿Aa-0.5-

9、0.50-22.95-22.95-18.54-16.66-2.07-22.95CcGgEe-1-10-45.9-45.9-37.08-33.31-4.14-45.9Kk+1.92+0.96+0.9688.1379.6679.6635.9535.9588.135桿件截面選擇5.1弦桿截面選擇（1）上弦桿整個上弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=-698.14kN計算。 采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，L0 x=1508mm,L0Y=3016mm.Q235鋼 f=215N/mm2，壓桿=150。因L0Y/ L0 x=2，假設 =80，又因翼緣為焰切邊，不論對x軸還是y軸界面類型均屬于b類界面，由附表4.

10、2查得=0.688則所需界面幾何量為： A=N/（f）=698.14103/（0.688215）=4719.7mm2ix= L0 x /=150.8/80=1.885cmiy= L0Y /=30.16/80=3.77cm由幾何量和構造要求查角鋼表，選用21258012，A=22340=4680mm2；ix=22.4mm，iy=61.6mmx=l0 x/ix=1508/22.4=67.3=150, y=l0y/iy=3016/61.6=48.96=150由max=67.3, 查得b類=0.7672，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)= 698.14103/(0.76724680)=194.44N/mm

11、2 215 N/mm2滿足要求。（2）下弦桿下整個下弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=694.01kN計算， l0 x=3000mm，l0y=11850mm。Q235鋼f=215N/mm2，拉桿=350。因l0y l0 x，采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，則得到所需截面的面積為： A=N/f= 694.01103/215=3228mm2由查角鋼表得，選用2125808，A=21600=3200mm2；ix=22.9mm，iy=60.7mmx=l0 x/ix=3000/22.9=131=350 y=l0y/iy=11850/60.7=195.2=350則穩(wěn)定滿足要求。上弦桿截面 下弦桿截面5.2 腹

12、桿截面選擇各腹桿截面選擇過程從略,其結果如下表：桿件內(nèi)力設計值/kN幾何長度/mm計算長度/mm截面形式及 規(guī) 格截面面積A/mm2回轉半徑/mm長細比穩(wěn)定系數(shù)應力設計值/N/mm2L0 xL0yixiyxy弦桿AK-698.141508150830161258012468022.461.667.348.960.767194.44ak694.013000300011850125808320022.960.7131195.2210斜桿aB-406.07254325432543100636192417.926.314296.70.702197.9Bc315.33261620932616706163

13、221.532.697.380.2211.9cD-249.2428782302287890621722727.940.582.50.671192.5De170.2928672294286750596115.324.5149.9117.0190eF-112.91313825103138566163221.532.6116.796.30.455167.4Fg-8.1655.75312725023127635108317.226.9145.5116.20.324-15.7+55.9gH-44.5545.30340527243405635122919.429.6140.4115.00.343-86.8

14、+30.2Hk-76.1936.12339327143393635122919.429.6139.9114.60.345156.1豎桿Aa-22.95201520152015635122919.429.6103.968.10.53042.5Cc-45.923001840230050596115.324.5120.393.90.435120.6Ee-45.926002080260050596115.324.5136.9106.10.361145.3Gg-45.9290023202900565108317.226.9134.9107.80.366127.2Kk88.133200斜平面2880635

15、1229imin=24.5min=117.684.06.節(jié)點設計6.1桿件與節(jié)點板的焊縫計算腹桿焊縫計算表桿件內(nèi)力設計值kN需要焊縫（mm2）采用焊縫/mm計算時lw按值-12雙角鋼角焊縫計算公式（fwf=160N/ mm2）hf1lw1=()hf2lw2=()hf1-lw1hf2-lw2角鋼背：hf1lw1= 角鋼尖：hf2lw2= k1 k2 hf1lw1 hf2lw2等邊角鋼 0.7 0.3 不等邊角鋼0.65 0.35 長邊連接不等邊角鋼 0.75 0.25 短邊連接（“”表示hflw350 mm2用角焊縫6-80mm)斜桿Ba-406.07（1178）（634）8-1506-110B

16、c315.339854228-1306-80Dc-249.247793346-1306-100De170.295322286-90Fe-112.91353151其他 112.91豎桿 112.91 下弦桿焊縫計算表節(jié)點N1/KNN2/KNN/KN需要焊縫mm采用焊縫mm(lw-12)組合說明hf1lw1=hf2lw2= hf1-lw1hf2-lw2下 弦 桿 125808“”表示hf1lw1500（mm2）用角焊縫6100a+216.19216.197246-1406-一組合c+216.19+526.93310.7410406-1806-一組合e+526.93+669.68142.75一組合g

17、+214.71+331.68116.97三組合k+694.01+694.01104.106-6-每側焊縫按0.15NMAX 上弦桿角鋼肢尖焊縫計算表節(jié)點N1/KNN2/KNN/KN焊縫長度/mm需要hf2/mm采用hf2/mmN組合llw-12B0-398.41398.414103988.2110一組合D-398.41-618.73220.323303187.328一組合F-618.73-698.1479.412402286.698一組合H-329.91-275.6354.282201081.886三組合K-675.65101.351901789.1210每側焊縫按0.15NMAX說明：A、C

18、、E、G、I的N=0 hf2=6mm注：1按下式計算：=其中，e為偏心距（角鋼形心軸線至角鋼肢尖的距離）；為弦桿內(nèi)力差，取=160 N/mm2，=1.5;2上弦桿1258012，b=80mm，z0=20.0mm，e=b- z0=60mm，用60mm；3焊縫長度按畫節(jié)點圖時為滿足腹桿焊縫長度所確定的節(jié)點板實際寬度（中節(jié)點K的略經(jīng)放大時求得的較為合理）。6.2 弦桿與節(jié)點的連接焊接鋼桁架一般在節(jié)點處設置節(jié)點板，把匯交于節(jié)點的各桿件都與節(jié)點板相連接，形成桁架的節(jié)點，各桿件把力傳給節(jié)點板并互相平衡。一般桿件把全部內(nèi)力N傳給節(jié)點板，而在節(jié)點處連續(xù)的桿件則把兩側的內(nèi)力差傳給節(jié)點板；當節(jié)點上作用有荷載時，則

19、傳給節(jié)點的力為N或 與P。有局部彎矩的桿件則還要傳遞彎矩和剪力。1)節(jié)點A（如圖1）因為AB桿內(nèi)力為0，所以按構造要求設計焊縫。按畫圖時為滿足腹桿焊縫長度所確定的節(jié)點板實際寬度設計焊縫長度l=150mm,焊腳尺寸hf=6mm.圖1 2)節(jié)點B （如圖2）弦桿肢背為塞焊縫，節(jié)點板厚度為10 mm 塞焊縫強度驗算：設焊腳尺寸 弦桿肢尖角焊縫強度驗算：設焊腳尺寸 且N=398.41kN圖23)節(jié)點C （如圖3）因為節(jié)點C兩側為0，所以按構造要求設計焊縫。按畫圖時為滿足腹桿焊縫長度所確定的節(jié)點板實際寬度設計焊縫長度l=170mm,焊腳hf=6mm.圖3 4）節(jié)點K(屋脊節(jié)點)（如圖4） 圖4豎桿Kk桿

20、端焊縫按構造取為6mm和80mm。上弦與節(jié)點板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，并假定僅受屋面板傳來的集中荷載，一般可不作計算。角鋼肢尖焊縫應取上弦內(nèi)力的15%進行計算，即N=。產(chǎn)生的偏心彎矩： M=Ne=101.3510360=6081000Nmm設肢尖焊腳尺寸hf2=10mm,則焊縫計算長度lw2=200-210-5=175mm。驗算肢尖焊縫強度： = =131 N/mm2 =160 N/mm2 (滿足)拼接角鋼一側的焊縫長度按弦桿所受內(nèi)力計算。設角焊縫焊腳尺寸hf=t-2=10-2=8mm。則接頭一側需要的焊縫計算長度為：=188.5 mm拼接角鋼的總長度為mm 取。拼接角鋼豎肢需切去的高度為 取，即豎肢余留高度為75 。5）節(jié)點 a (支座節(jié)點)（如圖5）根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫，節(jié)點板采用。為便于施焊，取底板上表面至下表面的距離為160。且在支座中心線處設加勁肋，高度與節(jié)點板相同，亦為440。 底板計算支座反力 ，根據(jù)構造需要，取底板尺寸為。柱采用混凝土 N/mm2。作用于底板的應力為 N/mm2 N/mm2