钢结构屋架设计计算书

word1. 设计资料某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为2.1米。结构的重要度系数为，屋面的恒荷载的标准值为。屋面的活荷载为，雪荷载为，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。2. 屋架形式与几何尺寸屋架形式与几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为,檩距为1.866m。图1 屋架形式和几何尺寸3. 支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。 图2 支撑的布置图4. 檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。5. 荷载标准值上弦节点恒荷载标准值上弦节点雪荷载标准值由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4图4 上弦节点雪荷载6. 力组合力组合见表1屋架杆件力组合表 表1杆件名称杆件编号恒荷载与雪荷载半跨雪荷载力组合最不利荷载kN力系数恒载 力kN雪载 力 kN力系数半跨雪载力kN1.2恒+1.4雪kN1.2恒+1.4半跨雪kN123452+32+5上弦杆1-2-14.232-33-44-55-6下弦杆1-77-88-9129-1010-119竖直腹杆2-7000000003-84-9115-106-1142斜腹杆2-83-94-105-117. 截面的选择屋架杆件的选择验算表 表-28. 节点设计 屋架杆件的焊缝计算 表-3杆件名称杆件编号截面规格mm杆件力kN肢背焊缝尺寸肢背焊角长度肢尖焊角尺寸肢尖焊缝长度上弦杆1-22L90X86100660下弦杆1-72L80X76100660竖腹杆2-7L56X405404403-8L56X45404404-92L56X45404405-102L56X45404406-112L56X4540440斜腹杆2-8L56X45404403-92L56X45404404-102L56X45404405-112L56X4540440注：表中焊缝的计算长度 。不小于和40mm其中较小值。8.2 形心距离确实定屋架各杆件的角钢背面的距离如图表-4，表中为杆件重心线至角钢背面的距离。 屋架各杆件的角钢背面的距离 表-4杆件名称杆件截面重心距离轴线距离备注上弦杆2L90X825下弦杆2L80X725腹杆2-7L56X4153-8L56X4154-92L56X4155-102L56X4156-112L56X4152-8L56X4153-92L56X415.3154-102L56X4155-112L56X4158.3 节点的设计 8.3.1 支座节点 图5 支座节点1(1) 上弦杆的节点连接计算A. 支座底板的计算支座反力设a,b取12cm,如此 底板的承压面积 底板下的应力 底板的最大弯矩 , 由于,如此支座厚度 B. 加劲肋计算加劲肋厚度取与节点一样。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算：假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即 焊缝受剪力,弯矩, 设焊缝, 焊缝计算长度： 由焊缝的应力公式得 =C. 支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力设焊缝,支座底板的连接焊缝的长度为： = =804由公式得,满足要求。D. 上弦杆与节点板的连接焊缝 上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载 .节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承当上弦的力差。节点1的槽焊缝,其中为节点板的厚度 由公式 ,可见塞焊缝一般不控制,仅需验算肢尖焊缝。 角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸,计算长度KN,偏心距,如此由公式得,他可见,肢尖焊缝满足要求。(2) 上弦弦间节点板的计算为便于上弦节点搁置屋面板,节点板的上边缘缩进肢背10mm，采用塞焊缝，按 2条角焊缝计算。计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载与上弦垂直。对于上弦节点5 图6 上弦节点5A. 上弦杆肢背与节点板的连接焊缝节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载 。节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承当上弦的力差。节点1的槽焊缝,其中为节点板的厚度。 由公式 可见塞焊缝一般不控制。B. 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝角焊缝的焊角尺寸,计算长度KN,偏心距,如此由公式得,可见,肢尖焊缝满足要求。对于其他2,3,4,5上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于5号节点,而其所受的节点集中力和弦杆轴向力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。(3) 下弦节点10 图7 下弦节点10A. 下弦杆与节点板的连接焊缝下弦与节点板连接的焊缝长度为300mm,KN受力较大的肢背处焊缝应力为故按构造满焊即可。由于下弦节点7,8,9的节点板尺寸长均不小于10号节点板,故其所受的弦杆轴向力力差都相等, 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。(4) 上弦节点6 图8 上弦节点6A. 上弦杆肢背与节点板的连接焊缝 上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载 。节点1的塞焊缝,其中为节点板的厚度。 由公式 ,可见塞焊缝一般不控制。B. 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝肢尖角焊缝的焊角尺寸, 计算长度上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆力的15%计算。力差KN,偏心距, 如此由公式得： 可见,肢尖焊缝满足要求。C. 上弦拼接杆的计算上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为。考虑到拼接节点的刚度,拼接角钢的长度取为600mm。为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊,需将拼接角钢的棱角铲去, 把竖向肢切去，t为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱,由节点板来补偿。(5) 下弦节点11 图9下弦节点11A. 下弦杆拼接焊缝计算拼接角钢与下弦杆用一样的规格,选用,下弦杆与拼接角钢之间的角焊缝的焊角尺寸采用。根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为,取145mm,拼接角钢的长度为2mm。为使拼接角钢与弦杆之间密合,并便于是施焊,需将拼接角钢的尖角切除,且截取垂直肢的一局部宽度.拼接角钢的这部削弱,可靠节点板来补偿。B. 下弦杆与节点板的连接焊缝按杆件力的15%计算,设肢背处的焊角尺寸为=5mm,如此需要的焊缝长度为：设肢尖处的焊角尺寸为=5mm,如此需要的焊缝长度为：(6) 节点板在斜腹杆作用下的稳定计算对于有竖腹杆相连的节点板,选取2-8杆作用下的8号节点板的进展计算。 图10节点稳定计算中c值 可不进展稳定计算。其中,c为受压腹杆2-8连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。由于8号节点板中斜腹杆的c 值是最大的,而t值都相等,故其他节点板的稳定性不需计算。(7) 节点板的强度计算选取5-11杆的作用下5号节点板进展计算。 图11 节点有效宽度“5节点5-11杆的力P=-28.95kN,板件的有效宽度=114mm,板件的厚度t=8mm,故节点板的强度满足要求。因为其他节点板的均小于此值,故其他节点板的强度满足要求。(8) 填板的计算杆件中填板数量 表-5杆件名称杆件编号杆件长度mm i(回转半径) cm填板最大间距节点间填板个数填板间距mm 拉杆压杆80 icm40 i (cm)上弦杆1-2186626002-3186626003-4186626004-5186626005-618662600下弦杆1-7177026007-8177026008-9177026009-1017702.46260010-1117702600竖腹杆2-73-84-9177026005-10236028006-1129503700 斜腹杆2-83-9212727004-10250336005-1129504600注：每节间不应少于两个填板。 16 / 16