24米厂房钢屋架设计Word下载.docx

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+

I1.0

r-1

FC1

rd1

乍_

\FJ

g.24米跨屋架几何尺寸

+\

I-14.71

h.24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

acegIig'

e'

c'

a'

i.24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

支撑布置：

由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。

Enon人仃仃门am仃人仃仃仃mno人仃仃仃Enm人仃仃仃区nr＞仃

CClGGlG；

1GG1CQCC1

桁架上弦示意图

15*6000=90000

600060006CD0,6000E仃仃仃仃仃6仃“仃6仃仃仃6—仃

LG1

/

桁架下弦示意图

PCI

CC1

XX

\LG3

>

XMXX

■丿

垂直支撑IT

X

<

垂直支撑2-2

四、屋架节点荷载

屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：

荷载计算表

表i

荷载名称

标准值（kN/m2）

设计值（kN/m2）

预应力混凝土大型屋面板

1.45

1.45x1.35=1.958

三毡四油（上铺绿豆沙）防水层

0.4

0.^1.35=0.54

水泥砂浆找平层

0.4如.35=0.54

保温层

0.55

0.55x1.35=0.743

一毡二油隔气层

0.05

0.05x1.35=0.068

找平层

0.3

0.3如.35=0.405

屋架和支撑自重

q=0.12+0.011L=0.384

0.384汉1.35=0.518

永久何载总和

3.484

4.772

屋面活荷载

0.7

0.^1.4=0.98

积灰何载

1.2

1公1.4=1.68

可变何载总和

1.9

2.66

计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况

1）满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）

F=（4.772+2.66）X1.58=66.888kN

2）全跨永久荷载

Fi=4.7721.56=42.948kN

半垮节点可变荷载

F2=2.66为.586=23.94kN

3）全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载

全跨节点屋架自重：

F3=0.5181.56=4.662KN

半跨屋面板自重及半跨活荷载

F4=（1.958+1.33）X1.586=29.5927KN

五、屋架杆件内力计算

表2屋架杆件内力组合表

杆件名称

内力系数（F=1）

第一种组合

FX①

第二种组合

杆件计算内力

（kN）

全跨

左半跨

右半跨

F1X①+

F2X②

F1X①

+F2X

③

F3X①+

F4X②

FaX①+

F4X③

①

②

AB

0.00

BC;

CD

-8.72

-6.25

-2.47

-583.26

-524.13

-433.64

-225.60

-113.74

上弦杆

DE;

EF

-13.5

3

-9.04

-4.49

-904.99

-797.50

-688.58

-330.59

-195.94

FG;

GH

-15.2

-9.17

-6.09

-1020.71

-874.92

-801.18

-342.50

-251.36

-1020.7

HI

-14.7

-7.38

-983.92

-808.44

-286.97

ac

4.73

3.48

1.25

316.38

286.46

233.07

125.03

59.04

下弦杆

ce

11.53

8.0

3.53

771.22

686.71

579.70

290.49

158.21

eg

14.65

9.34

5.31

979.91

852.79

756.31

344.69

225.43

gi

15.17

8.44

6.73

1014.69

853.57

812.64

320.48

269.88

斜

aB

-8.87

-6.53

-2.34

-593.30

-537.28

-436.97

-234.59

-110.60

腹

Bc

6.88

4.76

-2.12

460.19

409.44

244.73

172.93

-30.66

杆

cD

-5.44

-3.14

-2.02

-363.87

-308.81

-282.00

-118.28

-85.14

De

3.70

1.90

1.80

247.49

204.39

202.00

73.47

70.52

eF

-2.46

0.71

-1.75

-164.54

-88.65

-147.55

9.54

-63.25

Fg

1.11

-0.45

1.56

74.25

36.90

85.02

-8.14

51.34

gH

0.02

1.55

-1.53

1.34

37.97

-35.77

45.96

-45.18

Hi

-1.08

1.39

-72.24

-105.52

-13.11

-78.13

36.10

竖杆

Aa

-0.5

-33.44

-21.47

-17.13

-2.33

Cc

-1.0

-66.89

-42.95

-34.25

-4.66

Ee

Gg

Ii

0.97

23.22

28.70

六、杆件界面设计

（1）上弦杆

整个上弦不改变截面，按最大内力计算:

NU=-1020.71KN,lox=15O.8cm,loy=3OO.Ocm（取两块大型屋面板的宽度之和为横向支撑间距，即loy；

取每个上弦杆的长度为lox）。

2lox~loy,故截面应选择不等边角钢截面。

假定入=60,则

=0.807,Areq=N/f=1020710/（0.807X215）=5882.89mm2

iyreq=lox/入=1508/60=25.13mm

iyreq=loy/■=3000/60=50mm

由附表7.6选2L160X100X12，短肢相并，肢背间距a=10mm

2

A=2X30.1X100=6020mm、ix=28.2mm、iy=77.5mm

截面验算：

■x=lox/ix=1508/28.2=53.48<

['

]=150（满足）

■y=loy/iy=3000/77.5=38.71<

150（满足）

b/t=160/12=13.33>

0.56X3000/160=10.5

求得yz=y=49.48<

x=79.87,1max='

x=79.87

查表4.2得，=0.839

由NLA=1020710/（0.8396020）=202.09N/mm2<

215N/mm2（满足）

故上弦杆采用2L160X100X12短肢相并，如下图：

10

（2）下弦杆

整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=1014.69KN计算

Iox=300cmloy=2400/2=1200cm

Areq=N/f=1014690/215=4719mm2

由附表7.6选2L160X00X10短肢相并a=10mm

A=2X25.3=50.6cm,ix=2.85cm,iy=7.70cm

-=N/An=1014690/5060=200.53N/mn?

v215N/mm2（满足）

x=lox/ix=300/2.85=105.26<

[■]=350（满足）

■y=loy/iy=1200/7.70=155.84<

故下弦杆采用2L160X00X0短肢相并，如下图：

（3）斜腹杆gH

按压杆计算：

N=-45.18KN,lox=O.8X339.6=271.68cm,loy=339.6cm,选用截面2L63x6a=10mm

截面几何特性：

几何面积：

A=14.58cm2

回转半径：

ix=1.93cm,iy=2.98cm

长细比：

x=lox/ix=271.68/1.94=104.04<

「]=350（满足）

■y=loy/iy=339.6/2.96=114.72<

[•]=350（满足）

b/t=63/6=10.5v0.58x339.6/6.3=31.3

422

故，、二（10.47563/33966）=116.0=140.76

因'

x>

y，只需求x，查表得x=0.342

则亠N/xA=45180/0.342X1228=100.70N/mm2<

215N/mm2（满足）

按拉杆计算：

N=45.96KN

:

=N/A=45960/1228=37.43N/mm2（满足）

所以采用等肢角钢2L63X6,如下图所示

（4）腹杆aB

N=-593.30KN,lox=O.8l=O.8X2535=2028mm,loy=2535mm选用截面2L90x12a=10mm

・2

A=40.62cm

ix=2.71cm,iy=4.17cmb/t=90/12=7.5v0.58x253.5/9=16.3

故，/=?

（10.475904/25352122）=62.8-74.8

因’x>

y，只需求x，查表得x=0.722

则二N/xA=593300/0.722X4062=202.30N/mm2<

所以选择截面为2L90x12的等肢角钢，肢背间距为a=10mm,如下图:

2L90X12

（5）腹杆Be

N=460.19KN,lox=O.8X260.8=208.6cm,loy=26O.8cm

选用截面2L80x7a=10mm

截面集合特性：

A=21.72cm

ix=2.44cm,iy=4.05cm

x=lox/ix=2086/24.4=85.49<

[-]=150（满足）

y=loy/iy=2608/37.0=70.49<

[■]=150（满足）

承载力验算：

；

：

=N/A=460190/2172=211.87N/mm2<

所以选择截面为2L80x7的等肢角钢，肢背间距为a=10mm,如下图:

屋架杆件截面选用表

杆件名称

杆件号

内力设计值

计算长度

所用截面

截面积

（cm2）

计算应力

（N/cni）

容许长细比

［入］

填板数

10x（mm）

10y（mm

）

上弦

FG

-1020.

1508

3000

2L160X100X12

60.2

202.0

150

每节间

、

71

9

下弦:

1014.6

1500

12000

2L160X00X10

50.6

200.5

350

-593.3

2535

40.6

202.3

21.7

211.8

Be

2086

2608

2L80X7

7

-3638

2287

2859

2L90X8

278

195

09

2L63X5

12.2

201.

-1645

2503

3129

2L75X6

176

185

86

2495

3119

2L56X5

10.8

78.4

腹杆

2717

3396

12.8

100.7

-105.5

2696

3370

17.6

131.

77

-34.44

1990

2L40X5

6.58

137.

74

Ce

-68.89

1832

2290

123.

2072

2590

146.

2312

2890

172.

69

li

2891

26.4

200

七、节点设计

选用E43焊条，则焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值为：

fr=160N/mm,

设计时考虑无引弧的影响。

腹杆最大内力554.3KN,查表7.4选用中间节点板厚度12mm,支座节点板厚度14mm。

1、上弦“B”节点（见附图）

计算腹杆的杆端焊缝。

NBa=-593.30KN;

NBc=460.19KN;

设“Ba”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf=10mr和hf=8mm

肢背：

匚=2593300/320.710160210=196.58mm取200mm

肢尖：

lw=1593300/320.7816028=126.36mm取130mm

设“Be”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf=8mr和hf=6mm

lw=2460190/320.7816028=187.20mm取190mm

lw=1460190/320.7616026=126.13mm取130mm

验算上弦杆与节点板的连接

假定上弦杆的形心线至肢背的距离为30mm,上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背10mm，肢背采用塞焊缝。

hf1=t/2=12/2二6mm,由斜杆焊缝确定的节点板尺寸，得节点板长度是：

480mm则焊缝的计算长度为扁=lw2=480—12=468mm。

则肢背焊缝强度为：

f二F/20.7hf1lw=66888/20.76468=17.01N/mm21.22160=195.2N/mm2

肢尖焊缝承担上弦杆内力差N=583.26KN,e=160-30=130mm

偏心力矩M=ANe=583260X130=75.82X106N/mm

583260

选择hf2=10mm，则

f89.02N/mm

675.8210

20.710468

2=148.36N/mm

20.7104682

则肢尖焊缝强度为:

14836222/2

（）89.02=150.71N/mm160N/mm

1.22

满足要求。

2下弦节点“C”

NcD=-363.87KN;

Nbc=460.19KN;

Ncc=-66.89KN

计算腹板与节点板的连接焊缝

B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hfi=10mm,hf2=8mm,则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：

lw=2460190/320.710160210=156.96mm取160mm

lw=1460190/320.7816028=101.6mm取110mm

腹杆cD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：

hf1=10mm，hf2=8mm

|=2汉3638703汉22.700汉160+2灯0=12829mm取130mm

w

lw=1363870/320.7816028=8368mm取90mm

Cc杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm。

验算下弦杆与节点板的连接

内力差△N=771.22-316.38=454.84KN。

由斜腹杆焊缝决定的节点板尺

寸，得实际节点板长度为430mm,肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm,贝U计算长度lw=430-12=418cm。

肢背焊缝应力为：

=87.38N/mm2160N/mm2

2x460190

T=

320.74186满足要求。

3屋脊节点

弦杆杆端受力不大按照构造要求设置焊缝，取hf=5mm。

弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸。

上弦杆采用2L160X100X12拼接角钢采用与上线相同的角钢，热弯成型，拼接角钢除倒棱夕卜，竖肢需切去

-121027mm，取尺-30mm，角焊缝用hf=10mm，按轴心受压等强度设计。

则上弦杆件与拼接角钢肢尖在街头一侧的焊缝长度为

Tw

亠^工Z^=911mm

O/Zhff,0.710160

共有四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：

911

lw20二248mm

采用拼接角钢总长l=2248+20=516mm,取拼接角钢长度为700mm。

4、支座节点“a”

NAa=-33.44KN、NaB=-593.3OKN、Nac=316.38KN

1、腹杆焊缝设计

aB肢背取2OOmmhf1=1Omm肢尖取13Ommhf2=8mm。

Aa杆内力较小取构造要求，hf2=5mm,肢尖肢背取l=70mmac杆设肢背焊缝厚度hfi=8mm,hf2=6mm

匚=2316380/320.7816028=133.37rm取140mm

肢尖:

lw-1316380/320.7616026=90.47mm

取100mm

2、根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用一390X280X12。

为便

于施焊。

且在支座设加劲肋一140X12，高度为290mm。

（1）板底计算

支座反力：

R=8X66.888=535.104KN

柱采用C30混凝土fc=14.3N/mnf,所需板底净面积为

An=535104/14.3=374.20cH

锚栓直径采用d=25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板面积：

A=A+A=374.20+2X3X5+3.14X52/4=423.83cm2

按构造要求采用底板面积aXb=28X28=784cm2>