长厂房钢屋架设计计算书.docx
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长厂房钢屋架设计计算书
目录
1、设计资料1
2、屋架尺寸及结构形式与选型2
3、檩条设计2
3.1、檩条布置3
3.2、刚度验算4
4、屋架的内力计算5
5、杆件设计7
5.1、上弦杆7
5.2、下弦杆8
5.3、斜腹杆10
六、节点设计11
6.1、屋脊节点g11
6.2、下弦节点c13
6.3、上弦节点b14
6.4、支座节点a15
6.4.2参考资料17
致谢20
钢屋架设计计算书
1设计资料及屋架形式与材料
1.1某单跨厂房，长度为90m，跨度21m，车间内设有一台50KN的中级工作制的吊车，计算温度高于-20℃。
采用三角形钢屋架的屋面,坡度i=1：
3，采用石棉水泥波形瓦屋面（重量200N/m2），规格：
1820×725×8,轻钢檩条及拉条（重量100N/m2）.
钢屋架简支于钢筋砼柱上，上柱截面为400×400，砼强度等级为C30，基本风压W0=350N/m2，屋面均布活载或雪载为500N/m2，积灰荷载为100~500N/m2，无抗震要求。
钢材标号：
Q345钢，其设计强度为f=310KN/m2,焊条采用E50型，手工焊接，荷载分项系数去：
γG=1.2,γQ=1.4.
1.2屋架形式及几何尺寸
根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。
屋架坡度为1：
3，屋面倾角。
屋架计算跨度：
.
屋架跨中高度：
上弦长度：
节间长度：
.
节间水平方向尺寸长度：
.
根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。
图1杆件的几何尺寸
2屋盖支撑设计
2.1屋架的支撑（如图1所示）
根据厂房长度为90m>60m,跨度l=21m和有桥式吊车的情况，在厂房两端地二柱和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及垂直支撑；并在上弦及下弦设三道系杆。
上弦有檩条亦可不设系杆如图2所示。
图2屋架的支撑
（a）
（b）
（c）
（a）上弦支撑系统（b）下弦支撑系统（c）竖向支撑系统
3檩条设计
3.1檩条布置
檩条采用槽钢檩条，每节间布置两根，檩距为1818/2=909m，檩条跨中设一跟柱体。
荷载计算
屋面坡度，雪荷载按不均匀分布最不利情况考虑，雪荷载与活荷载不同时取较大值，按雪荷载计算。
施工荷载
石棉瓦重
合计
活荷载
檩条均布荷载设计值
内力计算：
强度验算
试选槽钢[12，自重12.05kg/m,
截面受力情况如图所示：
验算点A：
验算B点：
整体稳定性验算
因在檩条跨中设有一道钢拉条，故可不进行该项验算。
刚度验算
验算与屋面垂直平面的相对挠度，按短期荷载效应组合进行。
3.2刚度验算
当檩条间设有拉条时，檩条只需计算垂直于屋面方向的最大挠度，计算挠度时，荷载应取其标准值。
荷载标准值：
则
能满足刚度要求。
4屋架的内力计算
4.1荷载计算
因檩条沿节间布置，先将檩条作为屋架集中荷载计算，再按经验公式计算屋架和支撑自重最后折算为屋架上弦节点荷载。
因为屋面坡度较小，风荷载为吸力，课不考虑风荷载和积灰荷载影响。
檩条作用在屋架上弦的集中力为：
屋架和支撑自重，按轻屋盖估算：
节点荷载设计值为：
屋架杆件内力计算
芬克式三角形屋架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，故只需按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合就是那屋架杆件内力。
根据力学求解器，二节间芬克式屋架先求得杆件内力系数，再乘以节点荷载,即可得到杆件内力。
最不利组合设计值。
见表
。
表1杆件内力系数及内力值
杆件
内力系数
内力设计值（KN）
全跨
屋面
荷载
P的
内力
系数
AB
-20.72
-66304
BC
--18.97
-607.04
CD
-9.16
-607.04
DE
-22.01
-704.32
EF
-19.02
-477.44
FG
-13.87
-443.84
AH
+19.85
+635.2
HI
+16.5
+528
IJ
+10.25
+328
DI
-4.43
-141.76
BH
CH
EK
FK
HD
IK
KG
GJ
-1.75
-1
-7.94
1.82
2.25
4.17
4.3
0
-56
-32
-254.08
58.24
72
133.44
137.6
0
注：
负为受压，正为受拉
全跨荷载布置图
全跨荷载内力图
上弦杆局部弯矩计算。
按两跨连续梁计算，如图所示
端节间：
中间节间及节点：
5杆件截面的选择
5.1上弦杆
按弦杆最大内力-704.32KN，选出中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度为12mm。
上弦杆内力计算：
，,
；故按压弯杆计算。
选组成的T形截面：
，，，，，
强度验算：
截面强度验算由负弯矩控制
弯矩作用平面内的稳定性验算：
按b类截面查附表
按有端弯矩和横向荷载同时作用是弦杆产生反向曲率，故取等效弯矩系数为，采取正弯矩验算：
补充验算：
弯矩平面外的稳定性验算
由负弯矩控制：
查附表得：
，，
5.2下弦杆
下弦杆也采用等截面，按最大内力计算。
屋架平面内的计算长度取最大节间长度，。
因屋架下弦在跨中央设有一道通长的系杆，故屋架平面外的计算长度取侧向固定点间的距离，
=635.2
=3450mm=1035mm
所需截面面积为：
==
选用2∟100×63×10，短肢相并，短肢相距12mm。
由型钢表查得
=31,=17.5mm，=50.2mm
==＜=350
===206.18＜=350
==＜=315
故所选截面合适。
JG杆
中间竖腹杆JG，N=0，L=345cm
=-103.6,==1870mm
选用2∟56×4，长肢相并，长肢相距12mm
由型钢表查得
A=812mm，=21.8mm，=11.1mm
===142＜=150
所选截面合适。
IK,GK杆
杆IK,GK杆端部相连故采用通杆
=133.44
=3450mm=6900mm
选用2∟45×5，短肢相并，短肢相距12mm。
由型钢表查得
=620.65,=13.7mm，=22.4mm
===251.8＜=350
===308＜=350
===155＜=310
故所选截面合适。
DI杆
FC、CK杆因内力较小故按=350选择需要的回转半径
=-141.76
=195.2cm
=244cm
选用2∟60×8，长肢相并，长肢相距12mm
由型钢表查得
A=18.04cm，=18.1mm，=53mm
==＜=350
===155.7＜=310
故所选择的截面合适。
5.3腹杆HDDK杆
=72
=243.9cm
选用2∟60×8，长肢相并，长肢相距12mm
由型钢表查得
A=18.04cm，=18.1mm，=53mm
==＜=350
===39.9＜=310
故所选择的截面合适。
屋架各杆件截面选择情况见表。
屋架杆件界面选择
杆件
截面规格
截面面积
mm
计算长度
回转半径
长细比
容许长细比
稳定系数
名称
编号
mm
mm
mm
mm
上弦杆
ABBCCDDE
2∟100×14
5252
1818
2383
30
50
60.6
35.1
150
0.575
下弦杆
AHHI
2∟56×4
3100
3450
8850
17.5
50.2
197.1
206.2
350
1
腹杆
DI
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
BH
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
CH
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
EK
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
FK
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
DKHD
2∟60×8
1804
1952
2440
18.1
53
107.8
104
150
0.508
竖杆
EH
2∟63×4
995
3540
3540
=24.6
143.9
200
0.508
6节点设计
本例只选择几个有代表性的、重要的节点进行计算，其余节点的计算过程从略，可参见屋架施工图。
6.1屋脊节点
腹杆EG与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为=6mm和=5mm，则杆端所需的焊缝长度分别为
=200（以下同）
肢背：
==＋10=112mm
故取=120mm。
屋脊节点（单位：
mm）
故肢尖：
==＋10=50.1mm
取=55mm。
拼接角钢采用与上弦杆等截面，肢背处削棱，竖肢切去V=t++5=18mm，取V=20mm，并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接。
拼接接头一侧所需的焊缝计算长度为
===142mm
拼接角钢的总长度为
=2（+12）+d=2（142+12）＋50=358mm
取=450mm
上弦杆与节点板的塞焊缝，假定承受节点荷载F／2，验算从略。
上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆内力的15%计算，且考虑由此产生的偏心弯矩作用（偏心距e=84mm）。
设肢尖焊缝焊脚尺寸=5mm，节点板总长度为700mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为
=（700／2）／-20-10＝（700/2）/0.9285－20－10=347mm
焊缝应力为
===29.5
===42.8
==42.8＜=200
由以上计算结果可知，因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大，且连接长度较大，故可按照构造进行满焊，不必计算。
6.2下弦节点G
下弦节点（单位：
mm）
EG杆焊缝长度与屋背节点相同
腹杆CG与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为=6mm和=5mm，则杆端所需的焊缝长度分别为
肢背：
==＋12=52.1mm
故取60mm。
肢尖：
==＋10=35.9mm
故取40mm。
根据上述求得焊缝长度，确定节点板尺寸为360mm250mm
下弦与节点板连接焊缝长度为600mm，=5mm
其肢背应力较大
故满足要求
6.3上弦节点C
上弦节点C（单位：
mm）
CG杆与下弦节点相同
腹杆FC与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为=6mm和=5mm，则杆端所需的焊缝长度分别为
肢背：
==＋12=38.9mm
故取45mm。
肢尖：
==＋10=27.4mm
故取40mm。
腹杆KC与节点板的连接焊缝，取肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为=6mm和=5mm，则杆端所需的焊缝长度分别为
肢背：
==＋12=45mm
故取50mm。
肢尖：
==＋10=31.45mm
故取40mm。
上弦肢槽焊缝承受檩条传来的集中荷载（节点荷
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