廠房鋼屋架計算書

.. .. ..一、設(shè)計資料廠房總長90ｍ，跨度根據(jù)不同學(xué)號為 24m。1、結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級為 C30，屋面坡度為 i=1:10；L為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于—20℃，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為 8度，屋架下弦標(biāo)高為 18ｍ；廠房內(nèi)橋式吊車為 2臺150/30 t（中級工作制），鍛錘為2臺５t。2、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=1.0作用下桿件的內(nèi)力）如附表圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：學(xué)號為單號用 Q235鋼，焊條為E43型。3、屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載采用無檁體系。用1.5×6.0預(yù)應(yīng)力混凝土屋板。荷載：①屋架及支撐自重：按經(jīng)驗公式q=0.12+0.11L，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 0.7KN/m2，雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為=0.35KN/m2，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與雪荷載不同時考慮 ，而是取兩者的較大值 ；積灰荷載根據(jù)不同學(xué)號按附表取 ：0.7KN/m2；③屋面?zhèn)€構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ：三氈四油（上鋪綠豆沙）防水層 0.4KN/m2水泥砂漿找平層 0.4KN/m2保溫層 0.5KN/m2一氈二油隔氣層 0.05KN/m2. 專業(yè).專注 ... .. ..水泥砂漿找平層 0.3KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.45KN/m2二、屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板，故采用無檁體系平破梯形屋架 。屋面坡度i=1/10；屋架計算跨度L0＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取3190mm，下端起拱50mm。屋架幾何尺寸如圖 1所示：15081508150815081508150815091508GHIF0ABCD09605099930292383903295513319528823127359262510拱108299a起1501350cegI1500×8=12000g.24米跨屋架幾何尺寸1.01.01.01.01.01.01.01.00.5GHIFDEABC-15.262-14.71-14.710-13.53-10.00-8.724.0++06+00.0.43..41+0085761.8..5.7-2.11..881-0-1-108.8----3.53.65.17.17+4.7+14+15+15+11acegIh.24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值. 專業(yè).專注 ... .. ..1.01.01.01.01.01.01.01.00.5GHIH'FG'EF'E'D-7.D'ABC-7.3838-C'B'4-959-4.25-9.059-2.4706.0.00+4+0-01-0-0-007.-40.11..0.+2+11061002-05310.1.+....02...3.9-+4450570.0.120..571-05-73.5.80.3.066-113240--+3.48+8.0+9.34+8.44.73++5.31+++1.25+6+3.53acegIig'e'c'a'i.24米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值支撐布置：由于房屋長度有 90米，故在房屋兩端及中間設(shè)置上 、下橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設(shè)置垂直支撐 。其他屋架則在垂直支撐處分別于上 、下弦設(shè)置三道系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿 ，其余三道為柔性系桿。. 專業(yè).專注 ... .. ..四、屋架節(jié)點(diǎn)荷載. 專業(yè).專注 ... .. ..屋面坡度較小，故對所有荷載均按水平投影面計算 ：荷載計算表表1荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）設(shè)計值（kN/m2）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.451.451.35=1.958三氈四油（上鋪綠豆沙）防水0.40.41.35=0.54層水泥砂漿找平層0.40.41.35=0.54保溫層0.50.51.35=0.675一氈二油隔氣層0.050.051.35=0.068找平層0.30.31.35=0.405屋架和支撐自重q=0.12+0.011L=0.3840.3841.35=0.518永久荷載總和3.4844.704屋面活荷載0.70.71.4=0.98積灰荷載0.90.91.4=1.26可變荷載總和1.62.24計算屋架時考慮下列三種荷載組合情況滿載（全跨永久荷載加全跨可變荷載）F＝（4.704+2.24）×1.5×62＝.496kN全跨永久荷載F1=4.704×1.5×426＝.336kN. 專業(yè).專注 ... .. ..半垮節(jié)點(diǎn)可變荷載F2＝2.24×1.5×206＝.16kN全跨屋架和支撐自重、半跨屋面板荷載、半跨活荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重：F3=0.518×1.5×46.＝662KN半跨屋面板自重及半跨活荷載F4＝（1.958+1.12）×1.5×276.＝702KN五﹑屋架桿件內(nèi)力計算表2屋架桿件內(nèi)力組合表內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種第二種組合第二種組合桿件計桿件名稱全跨左半跨右半組合F×①F1×①×①×①算內(nèi)力1+F3+F3+①②③F×①F2×②+F2×F4×②F4×③（kNAB0.0000.0000.0000.000.000.000.000.000.000上BC;CD-8.72-6.25-2.47-544.9-495.1-418.9-213.7-109.08-544.9弦DE;EF-13.53-9.04-4.49-845.5-755.0-663.3-313.5-187.46-845.5桿FG;GH-15.26-9.17-6.09-953.6-830.9-768.8-325.1-239.85-953.6HI-14.71-7.38-7.38-919.3-771.5-771.5-273.0-273.02-919.3下ac4.733.481.25295.61270.41225.45118.4556.68295.61弦ce11.538.03.53720.58649.41559.30275.37151.54720.58eg14.659.345.31915.57808.52727.27327.03215.40915.57桿gi15.178.446.73948.06812.39777.91304.53257.16948.06. 專業(yè).專注 ... .. ..aB-8.87-6.53-2.34-554.3-507.1-422.6-222.2-106.17-554.3斜Bc6.884.76-2.12429.97387.23248.53163.94-26.65429.97cD-5.44-3.14-2.02-339.9-293.6-271.0-112.3-81.32-339.9腹De3.701.901.80231.24194.95192.9369.8867.11231.24eF-2.460.71-1.75-153.7-89.83-139.48.20-59.95-153.7桿Fg1.11-0.451.5669.3737.9278.44-7.2948.3978.44gH0.021.55-1.531.2532.09-30.0043.03-42.29-42.29Hi-1.08-2.471.39-67.50-95.52-17.70-73.4633.47-95.52Aa-0.5-0.50-31.25-31.25-21.17-16.18-2.33-31.25豎Cc-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50桿Ee-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Gg-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ii00.970.970.0019.5619.5626.8726.8726.87六、桿件界面設(shè)計（1）上弦桿整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算：Nmax=-953.69KN，l0x=150.8cm，l0y=300.0cm(取兩塊大型屋面板的寬度之和為橫向支撐間距，即l0y；取每個上弦桿的長度為 l0x)。2l0x≈l0y，故截面應(yīng)選擇不等邊角鋼截面。假定λ=60，則=0.807，Areq=N/ f=554300/（0.807×215）=3194.72mm2iyreq=lox/λ=1508/60=25.13mmiyreq=loy/ ＝3000/60＝50mm由附表7.6選2L125×80×10，短肢相并，肢背間距a=10. 專業(yè).專注 ... .. ..A=2×19.7×100=3940mm2、ix=22.6mm、iy=61.1mm截面驗算：x＝lox/ix＝1508/22.6=79.87<［］＝150(滿足)y＝loy/iy=3000/61.1=49.10<［］＝150(滿足)b/t=125/10=12.5 ＜0.58×3000/125=13.92所以近似取 yz= y=49.10＜ x=79.87，max= x=79.87查表4.2得 ＝0.688由N/ A=554300/(0.688×3940)＝204.48N/ mm2<215(滿足)故上弦桿采用2L125×80×10短肢相并，如下圖：（2）下弦桿整個下弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力N=948.06KN計算lox＝300cm loy=1800/2=1200cm由附表7.6選2L125×80×12短肢相并a=10A＝2×23.4＝46.8cm2，ix ＝2.24cm ，iy＝6.16cm＝N/An=948060/4680=202.58N/ mm2<215(滿足). 專業(yè).專注 ... .. ..x＝lox/ix＝300/2.24=133.93<［］＝350(滿足)y＝loy/iy=1200/6.16=194.81<［］＝350(滿足)故下弦桿采用2L125×80×12短肢相并，如下圖：（3）斜腹桿gH按壓桿計算：N=-42.29KN，l0x=0.8×339.6=271.68cm，l0y=339.6cm，選用截面2L63×6 a=10截面幾何特性：幾何面積：A=14.58cm2回轉(zhuǎn)半徑：ix=1.93cm，iy=2.98cm長細(xì)比：lox271.68140.76150x1.93ixloy339.6113.9150y2.98iyb/t=63/6=10.5＜0.58×339.6/6.3=31.3故，yz（y10.475634/3396262）116.0x140.76因x>y，只需求x，查表得x=0.342. 專業(yè).專注 ... .. ..則 ＝N/ xA=42290/0.342×1458=84.81N/ mm2<215(滿足)按拉桿計算：N=43.03KN＝N/A=43030/1458=29.52 （滿足）所以采用等肢角鋼 2L63×6，如下圖所示（4）腹桿aBN=-554.3KN，l0x=0.8l=0.8×2535=2028mm，l0y=2535mm選用截面2L90×12a=10截面幾何特性：幾何面積：A=40.62cm2回轉(zhuǎn)半徑：ix=2.71cm，iy=4.17cm長細(xì)比：lox202.8x74.8150ix2.71loy253.5y60.8150iy4.17. 專業(yè).專注 ... .. ..b/t=90/12=7.5＜0.58×253.5/9=16.3故，yz（y10.475904/25352122）62.8x74.8因x>y，只需求x，查表得x=0.722則＝N/xA=554300/0.722×2<215(滿足)4062=189N/mm所以選擇截面為2L90×12的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm，如下圖：（5）腹桿BcN=429.97KN，l0x=0.8×260.8=208.6cm，l0y=260.8cm選用截面2L90×8 a=10截面集合特性：幾何面積：A=21.28cm2回轉(zhuǎn)半徑：ix=2.79cm，iy=4.05cm長細(xì)比：lox208.6x76.77150ix2.79loy208.6y51.51150iy4.05. 專業(yè).專注 ... .. ..承載力驗算：＝N/A=429970/2128=202.05N/mm2<215(滿足)所以選擇截面為2L90×8的等肢角鋼，肢背間距為a=10mm，如下圖：其余截面選擇見下表：屋架桿件截面選用表計算長度計算內(nèi)力設(shè)桿截面應(yīng)力桿件計值容許長件l0x(ml0y(m所用截面積（N/填板數(shù)名稱（kN(cm2)cm2細(xì)比[λ]號m)m)））上弦FG-953.62204.每節(jié)間1508300039.4150桿、9L125×80×10481. 專業(yè).專注 ... .. ..GH下弦12002202.每節(jié)間gi948.06150046.8350桿0L125×80×12581-554.3189.aB253525352L90×1240.621502400202.Bc429.97208626082L90×827.88350205-339.9127.cD228728592L90×1240.6215028282.9De231.24228728592L90×827.8835024-153.762.5eF250331292L90×1240.621502腹桿4628.1Fg78.44249531192L90×827.883350284.8gH-42.29271733962L63×614.5815031Hi-95.52269633702L63×614.58189.1503939.9Aa-31.25199019902L63×614.5815029Cc-62.50183222902L63×614.5875.41502. 專業(yè).專注 ... .. ..784.3Ee-62.50207225902L63×614.581503898.0Gg-62.50231228902L63×614.581503918.4Ii26.87289128912L63×614.5820033七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計選用E43焊條，則焊縫的抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值為：ffw160N/mm，設(shè)計時考慮無引弧的影響。腹桿最大內(nèi)力554.3KN，查表7.4選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度14mm。①、上弦“B”節(jié)點(diǎn)（見附圖）計算腹桿的桿端焊縫。NBa=-554.34KN；NBc=429.97KN；設(shè)“Ba”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為 hf=10mm和hf=8mm肢背：lw2554340/320.710160210184.98取190mm肢尖：lw1554340/320.7816028119.11取120mm設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為 hf=8mm和hf=6mm肢背：lw2429970/320.7816028179.68取190mm肢尖：lw1429970/320.7616026118.64取120mm驗算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接. 專業(yè).專注 ... .. ..假定上弦桿的形心線至肢背的距離為 30mm，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背 10mm，肢背采用塞焊縫。hf1 t/2 12/2 6mm，由斜桿焊縫確定的節(jié)點(diǎn)板尺寸 ，得節(jié)點(diǎn)板長度是：410mm，則焊縫的計算長度為lw1 lw2 410 12 398mm。則肢背焊縫強(qiáng)度為：f

22F/20.7hf1lw62496/20.7639818.69N/mm1.22160195.2N/mm肢尖焊縫承擔(dān)上弦桿內(nèi)力差 N 544.97KN,e 125 30 95mm偏心力矩M= Ne 544970×95=36.41×106N/mm選擇hf2 10mm，則ff

54497086.89N/220.710448mm636.41106136.59N220.7104482/mm則肢尖焊縫強(qiáng)度為：(f)22(136.59)286.89222f1.22141.72N/mm160N/mmf都滿足要求。②下弦節(jié)點(diǎn)“c”NcD=-339.9KN；NBc=429.97KN；NCc=-62.50KN計算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫B-c桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取 hf1=10mm，hf2=8mm，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：肢背：lw2429970/320.710160210147.97取160mm. 專業(yè).專注 ... .. ..肢尖：lw1429970/320.781602895.98取100mm腹桿cD桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別?。篽f1=10mm，hf2=8mm肢背：lw2339900/320.710160210121.16取130mm肢背：w1339900/320.781602879.22取90mmlCc桿因內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定為 5mm。驗算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接內(nèi)力差ΔN=720.58-295.61=424.97KN 。由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，得實(shí)際節(jié)點(diǎn)板長度為 430mm，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為 6mm，則計算長度lw=430-12=418cm。肢背焊縫應(yīng)力為：242497022320.741880.68N/mm160N/mm6③屋脊節(jié)點(diǎn)弦桿桿端受力不大按照構(gòu)造要求設(shè)置焊縫 ，取hf=5mm。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 。上弦桿采用2L125×80×12拼接角鋼采用與上線相同 的角鋼，熱彎成型，拼接角鋼除倒棱 外，豎肢需切去10 10 5 25mm，取 25mm，切肢后剩余高度為 h- =75mm，角焊縫用hf=8mm，按軸心受壓等強(qiáng)度設(shè)計。拼接角鋼全截面承載力為N＝xAf0.7084680215712.4KN則上弦桿件與拼接角鋼肢尖在街頭一側(cè)的焊縫長度為N712400lwffw636.1mm0.7hf0.710160. 專業(yè).專注 ... .. ..共有四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：lw636.1179.0mm204采用拼接角鋼半長為179+5=184mm，總長l=2184=368mm，取實(shí)際長度為2200=400mm。④、支座節(jié)點(diǎn)“a”NAa=-31.25KN、NaB=-554.3KN、Nac=295.611、 腹桿焊縫設(shè)計aB肢背取190mm，hf1=10mm 肢尖取120mm，hf2=8mm。Aa桿內(nèi)力較小取構(gòu)造要求，hf2=5mm，肢尖肢背取l=70mm。ac桿設(shè)肢背焊縫厚度 hf1=8mm，hf2=6mm肢背：lw2295610/320.7816028125.98取140mm肢尖：lw1295610/320.761602685.31取100mm2、根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫 ，節(jié)點(diǎn)板采用—390×280×12。為便于施焊。且在支座設(shè)加勁肋—140×12，高度為290mm。（1）板底計算支座反力：R=8×62.5=500KN柱采用C30混凝土fc2，所需板底凈面積為14.3N/mmAn=500000/14.3=349.65cm 2錨栓直徑采用d=25mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板面積：A=An+A0=349.65+2×3×5+3.14×52/4=419.28cm2按構(gòu)造要求采用底板面積 a×b=28×28=784cm2>419.28cm