鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：一、題目某廠房總長度90m，跨度為18m，屋蓋體系為無檁屋蓋?？v向柱距6m。結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，屋面坡度i=L/10；L為屋架跨度。地區(qū)計(jì)算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，屋架下弦標(biāo)高為18m。屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)（節(jié)點(diǎn)荷載P=作用下桿件的內(nèi)力）如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：Q345鋼，焊條為E50型。3.屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載（1）無檁體系：采用×預(yù)應(yīng)力混凝土屋板（考慮屋面板起系桿作用）荷載：①屋架及支撐自重：按經(jīng)驗(yàn)公式q=+，L為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kN/m2為單位；②屋面活荷載：施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為m2，雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為S0=m2，施工活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，而是取兩者的較大值；積灰荷載為m2③屋面各構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層m2水泥砂漿找平層m2保溫層kN/m2(按附表取)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板m2附圖(a)18米跨屋架(b)18米跨屋架全跨單位荷載幾何尺寸作用下各桿件的內(nèi)力值(c)18米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值設(shè)計(jì)內(nèi)容1.屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置根據(jù)車間長度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見下圖。因連接孔和連接零件上有區(qū)別，圖中給出W1、W2和W3三種編號(hào)（a）上弦橫向水平支撐布置圖（b）屋架、下弦水平支撐布置圖1-1、2-2剖面圖2.荷載計(jì)算三氈四油防水層kN/m2水泥砂漿找平層m2保溫層m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板m2屋架及支撐自重+=m2恒荷載總和m2活荷載m2積灰荷載m2可變荷載總和m2屋面坡度不大，對(duì)荷載影響小，未予以考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，重屋面可不考慮。3.荷載組合1.全跨永久荷載+全跨可變荷載可變荷載效應(yīng)控制的組合：F=×+×+××××6=永久荷載效應(yīng)控制的組合：F’=×+××+××××6=故F=2.全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨永久荷載設(shè)計(jì)值：F1=×××6=半跨可變荷載設(shè)計(jì)值：F2=×+××××6=屋架桿件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱桿件編號(hào)單位內(nèi)力作用時(shí)的內(nèi)力系數(shù)組合1組合2計(jì)算內(nèi)里全跨A左半跨B右半跨CF×AF1×A+F2×CF1×A+F2×B上弦ABBC、CDDE、EFFG下弦acceeg441..64斜腹桿aBBccDDeeFFg豎桿AaCcEeGg4.截面選擇按腹桿最大內(nèi)力N=查表選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度t=10mm，荷載支座節(jié)點(diǎn)板厚度t=12mm。1.上弦整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)里計(jì)算：假定λ=60,對(duì)于雙角T形鋼，當(dāng)繞軸失穩(wěn)時(shí)屬于類b截面，由附表查得ψx=，需要的截面幾何量：A=N/ψminf=/×310)=2ix=lox/λ=90=iy=loy/λ=300/90=由附表選用2L80×10,A=2,ix=,iy=λx=lox/ix==λy=loy/iy=300/=<[λ]=150雙角T鋼型截面繞對(duì)稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比λyzb/t=<b=,故按下式計(jì)算λyz=λy（1+?/loy2t2）=>λy故由λmax=λyz=，按b類查附表得ψ=σ=N/ψA=×=mm2<f=310N/mm2因截面無孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足l1范圍內(nèi)不少于兩塊）,la=<40i=40×=2.下弦下弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算：Nmax=,lox=300cm,loy=900cm，連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100cm(eg節(jié)間)，可不考慮螺栓孔削弱。需要的截面幾何量：A=N/f=310=2 ix=lox/[λ]=300/350=iy=loy/[λ]=1500/350=由附表選用2L75×7，A=2,ix=,iy=λx=lox/ix=300/=<[λ]=350λy=loy/iy=900/=<[λ]=350σ=N/A=mm2<f=310N/mm2填板每個(gè)節(jié)間放一塊，l1=150cm<80i=80×=184cm3.斜腹桿（1）桿件aB:N=,lox=loy=假設(shè)λ=80，對(duì)于雙角T形鋼，當(dāng)繞軸失穩(wěn)時(shí)屬于類b截面，由附表查得ψx=，需要的截面幾何量：A=N/ψminf=/×310)=2ix=lox/λ=80=iy=loy/λ=由附表選用2L100×6,A=2,ix=,iy=λx=lox/ix==<[λ]=150λy=loy/iy==雙角T鋼型截面繞對(duì)稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比λyzb/t=<b=,故按下式計(jì)算λyz=×b(1+loy2×t2/?)/t=<λx故由λmax=λx=，按b類查附表得ψ=σ=N/ψA=×=mm2<f=310N/mm2因截面無孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板放兩塊,la=<40i=40×=124cm(2)桿件Bc:N=,lox==×=,loy=需要的截面幾何量：A=N/f=310=2ix=lox/λ=350=iy=loy/λ=350=由附表選用2L63×4，A=2,ix=,iy=λx=lox/ix==<[λ]=350λy=loy/iy==<[λ]=350σ=N/A=mm2<f=310N/mm2填板放兩塊，l1=<80i=80×=.（3）桿件Ee:N=,lox==×=,loy=。內(nèi)里較小可按[λ]選擇截面，需要的截面幾何量：ix=lox/[λ]=150=iy=loy/[λ]=150=由附表選用2L50×6,A=2,ix=,iy=λx=lox/ix==<[λ]=150λy=loy/iy==<[λ]=150雙角T鋼型截面繞對(duì)稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比λyzb/t=<b=,故按下式計(jì)算λyz=λy（1+?/loy2t2）=<λx故由λmax=λx=，按b類查附表得ψ=σ=N/ψA=×=mm2<f=310N/mm2因截面無孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板放四塊,la=<40i=40×=其余桿件截面選擇見表，注意連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計(jì)算長度lo=,其他腹桿除Aa外，lox=.物價(jià)桿件截面選用表?xiàng)U件名稱桿件號(hào)內(nèi)里設(shè)計(jì)值（kN）計(jì)算長度(cm)所用截面截面積(cm2）計(jì)算應(yīng)力(N/mm2)容許長細(xì)比[λ]桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫填板數(shù)loxloy上弦FG2L80×10150_____每節(jié)間1下弦eg2L75×7350_____每節(jié)間1斜腹桿aB2L100×61506-1604-1202Bc2L63×43504-1704-902cD2L90×61506-904-703De2L30×43504-704-403eF2L56×81506-404-304Fg2L56×81506-404-304豎桿Aa2L45×61506-404-303Cc2L45×61506-404-303Ee2L50×61506-404-304Gg289×=╇36×52006-404-3035.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”c”先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：Bc桿肢背及肢尖的焊縫的焊腳尺寸取hf1=hf2=4mm，則所需的焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：肢背lw1=257940/(3××4×200)+2×4=,用170mm;肢尖lw2=257940/(6××4×200)+2×4=,用90mm.腹桿Cc和cD的桿端焊縫同理計(jì)算，其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差ΔN=Nce-Nac=.由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板量得節(jié)點(diǎn)板長度是,角焊縫計(jì)算長度lw=采用hf=6mm,肢背焊縫應(yīng)力為：τ1=244500/(3××6×508)=mm2<ff=200N/mm2下線節(jié)點(diǎn)“c”（2）上線節(jié)點(diǎn)“B”腹板aB,Bc的桿端焊縫計(jì)算同上。這里驗(yàn)算上線與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載：Q=,hf=t/2=5mm,lw1=lw2=σ=54430/(2××5×470)=mm2<βff=×200=244N/mm2肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差ΔN=NAB-NBC==＞,偏心距e==偏心力矩M=ΔNe=×=·m,采用hf=10mm,則對(duì)ΔN：τ=338120/(2××10×508)=mm2對(duì)M：σf=6M/(2×he×lw2)=6×/(2××10×5082)=mm2則焊縫強(qiáng)度為：√（αf/βf）2＋τf2=mm2<ff=200N/mm上弦節(jié)點(diǎn)“B” （3）屋脊節(jié)點(diǎn)“G”腹桿桿端焊縫計(jì)算從略。弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫受力不大，按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，可不計(jì)算。這里只進(jìn)行拼接計(jì)算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面2L80×10，除倒棱外，豎肢需切去Δ=t+hf+5=10+10+5=25mm,按上線坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度（設(shè)hf=10mm）∑lw=N/×ff)=共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：lw=4+20=拼接角鋼總長度為：l=2lw+20=＜600mm取拼接角鋼長度為600mm.屋脊節(jié)點(diǎn)“a”支座節(jié)點(diǎn)“a”支座節(jié)點(diǎn)“a”桿端焊縫計(jì)算從略，以下給出底板等的計(jì)算①底板計(jì)算支反力Rd=，混凝土強(qiáng)度C30，fc=mm2,所需底板凈面積：An=327180/=2=2錨栓直徑取d=25mm,錨栓孔直徑為50mm,則所需底板毛面積：A=An+Ao=+2×4×5+×52/4=2按構(gòu)造要求采用地板面積為a×b=28×28=784cm2>2,墊板采用-100×100×12，孔徑26mm,實(shí)際底板凈面積為:An=784-2×4××52/4=2底板實(shí)際應(yīng)力：q==mm2a1=√2+2=b1=×=b1/a1==,查表得β=，則：M=βqa2=××2=·mm所需底板厚度：t≥√6Mmax/f=√6×205=用t=18mm,底板尺寸為﹣280×280×18②加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取為V=R/4=4=,M=