1、普通鋼屋架設計-焊接梯形鋼屋架設計-、設計資料1、某一單層單跨工業廠房,總長度為102m,跨度為24m。2、廠房柱距6m,鋼筋混凝土柱,混凝土的強度等級C20,柱頭截面為400mm×400mm,屋架采用梯形鋼屋架,其兩端鉸支于鋼勁混凝土柱上。3、車間設有兩臺中級工作制橋式吊車,一臺150T,一臺30T,吊車平臺標高+12.000m。4、荷載標準值(按水平投影面計:(1永久荷載:二氈三油(上鋪綠豆砂防水層0.4 KN/ m水泥砂漿找平層0.4 KN/ m2保溫層0.5 KN/ m2一氈二油隔氣層0.05 KN/ m2預應力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2屋架及支撐自重0.384K

2、N/m2(2可變荷載:屋面活荷載標準值0.7KN/ m2荷載標準值 0.35 K N/ m2積灰荷載標準值 1.3KN/ m25.屋架計算跨度,幾何尺寸及屋面坡度如圖所示 由上圖可知:屋架的計算跨度:Lo=24000-2×150=23700mm,端部高度:h=1990mm(軸線處。6、鋼材Q235鋼、角鋼、鋼板各種規格齊全;有各種類型的焊條和C級螺栓可供用。7、鋼屋架的制造、運輸和安裝條件:在金屬結構廠制造,運往工地安裝,最大的運輸長度16m,運輸高度3.85m,工地有足夠的起重安裝條件。二、設計內容一、屋蓋的支撐系統布置(1屋架上弦支撐系統的具體布置對上弦平面,橫向支撐應設置在房屋

3、兩端的第一個柱間內,為了增加屋蓋的剛性,兩道橫向支撐的間距不宜超過60m。所以在屋蓋中間應設置一道橫向支撐,由于屋架跨度L30m應在屋架中堅和兩端設置垂直支撐,無垂直支撐的其他柱間的屋架點間應設縱向系桿與之相連。上弦支撐具體布置圖如下 (2下弦平面支撐系統布置同上弦平面支撐一樣,設置相應的橫向支撐、垂直支撐和系桿,加之縱向支撐一般設在屋架兩端的節點間處,僅當房屋的跨度和高度較大、或房屋為廠房并設有壁行吊車或有較大震動設備,因而對房屋的整體剛度要求較高時設置之,對梯形屋架一般設置在下弦平面。其具體支撐布置如下: 11剖面圖如下: 注:sc 屋架上弦橫向水平支撐 xc 屋架下弦橫向水平支撐 LG

4、系桿 zc 屋架上弦縱向水平支撐 cc 垂直支撐 GWJ 鋼屋架 二 荷載計算 三荷載組合組合一:全跨的永久荷載+全跨可變荷載(如圖aP=(3.7608+2.8×1.6×5=52.4864 K N/ m2 組合二:全跨的永久荷載+半跨可變荷載(如圖bP1=(3.7608+2.8 ×1.6×5=52.4864 K N/ m2P2=3.7608×1.6×5=30.0864 K N/ m2P2=0.4608×1.5×6=4.1472 K N/ m2四 內力計算表 內力圖如下(桿件軸線長度mm:五桿件截面選擇和檢算1、節點

5、板厚最大腹板內力N=-466.60KN,查表91并考慮構造要求,選用節點板厚t=12mm,支座節點板厚t=14mm。2、上弦桿整個屋架上弦采用一種桿件截面,按上弦FG、GH的最大內力設計。計算內力:N=-800.94KN計算長度:屋架平面內取節點中心間軸線長度l ox=1508mm屋架平面外根據屋蓋支撐布置和上弦桿內力變化,取l oy =3 l ox =1508×3=4524mm截面選擇:由于l oy =3 l ox ,選用不等邊角鋼,短邊相接。設,70=查表得751.0=,需要的界面尺寸A=N/f =800940/(0.751×215=49.60cm 2。46.670/4

6、524/15.270/1508/=oy y ox x l i l i根據需要的A ,y x i i ,由型鋼表,選用2L180×110×10 ,其截面特性:A=56.8cm 2,70.8,13.3=y x i i 截面驗算:5270.8/4524/2.4813.3/1508/=y oy y x ox x i l i l 由y =52,查表得847.0=y ,所以3、下弦桿整個屋架下弦桿采用同一截面,按下弦桿gi 得最大計算內力設計。 計算內力:N=796.22KN=895750N 計算長度:cm L l cm l oy ox 11852/,300= 截面選擇:A=N/f=7

7、96220/215=3703=37.03cm 2,選用2L140×90×10不等邊角鋼,短邊相連,截面特性:A=44.6cm 2,84.6,56.2=y x i i 截面驗算:35017384.6/1185/11756.2/300/=<=y oy y x ox x i l i l2/2151794460/796220/mm N f A N =<=4、端斜桿aB計算內力: N =-466.60KN=-466600N 計算長度: cm mm l l oy ox 5.2532535=選用長度2L140×90×10 ,長邊相連,A=44.522cm

8、2,81.3,47.4=y x i i 截面驗算:6781.3/5.253/5747.4/5.253/=y oy y x ox x i l i l 查表得 ,769.0=y 2/2151364460*769.0/(466600/mm N f A N y =<=5、腹桿Bc計算內力: N=360.58KN=360580N 計算長度: cm截面選擇:A=N/f=360580/215=16.77cm 2 選用2L100×10,截面特性為:A=19.261cm 2,06.4,05.3=y x i i截面驗算:575/9.285/6805.3/64.208/=x oy y x ox x

9、i l i l 所以2/2151871926/360580/mm N f A N =<= 6、腹桿cD計算內力: N=-268.05KN=-268050N 計算長度:cmA=21.261cm 2,5,38.3=y x i i 截面驗算:575/9.285/6838.3/72.228/=y oy y x ox x i l i l 查表得 763.0=x 豎桿Aa 和Ii 按構造要求,分別選用2L110×10T 型截面和十字形截面,所有桿件的截面選擇如下表: 140x90x10100x10110x10100x10六節點設計設計的節點為D、C兩個節點(如下圖,其余節點設計類同。 1、

10、下弦節點C先計算腹桿焊縫長度,然后定出節點板的形狀和尺寸,最后計算下弦桿與節點板之間的連接焊縫。 (1Bc 焊縫計算 N=360.58KN,角焊縫的設計值,/1602mm N f w f =由構造要求設焊縫h f =7mm,則焊縫所需長度為 肢背mmf he N l w f w 16116077.02/(3605807.02/(7.0'=取mm l w 180=肢尖 (mm hef N l w f w 6916077.02/3605803.02/3.0'= 取mm l w 90= (2Dc 桿焊縫計算N=-3286.05KN ,同上設mm h f 7=,以下f h 都取7mm

11、。肢背 mm hef N l w f w 1282/7.0'= 取 mm l w 140=肢尖 mm hef N l w f w 5516077.02/(2860503.02/3.0'= 取mm l w 70= (3Cc 桿件焊縫計算N=-52.49KN, 肢背(mml mml w w 452316077.02/524907.0'= 取肢尖(mml mml w w 301016077.02/524903.0'= 取鋼結構課程設計 土木 070341 07034135 王旭 （4）下弦桿焊縫驗算 下弦桿與節點連接焊縫承受兩相鄰下弦桿內力之差。 DN = 605 .

12、17 - 248 .26 = 356 .91KN 根據節點放樣得節點板尺寸為 600×400 肢背焊縫驗算： t f = 0.75DN /(2 ´ 0.7h f lw ) = 0.75´ 356910 /(2 ´ 0.7 ´ 7 ´ 600- 12 = 45.62 < f fw = 160N / mm2 其節點圖如下： 2、上弦節點 D Dc 桿焊縫計算與下弦節點“c”相同。 （1）De 桿焊縫計算 N=194.20KN,設 h f = 7mm， 肢背 ' lw = 0.65 ´ N 2 ´ 0.7

13、h f f fw = 0.65 ´ 194200 2 ´ 0.7 ´ 7 ´ 160 = 81mm 取 l w = 110mm 肢尖 ' lw = 0.35N 2 ´ 0.7h f f fw = 43mm, 取lw = 70mm （2）上弦桿焊縫驗算 肢背處用槽焊縫連接，槽焊縫按兩條焊縫計算， h 'f = t / 2 = 12/ 2 = 6mm，焊縫設計強度應 乘折減系數 0.8。 節點板尺寸為 380×310，設肢尖焊縫 h f =7mm,假設集中荷載 P 與上弦桿垂直，忽略屋架上 弦坡度影響。 第 11 頁（共

14、12 頁） 鋼結構課程設計 土木 070341 07034135 王旭 肢背焊縫驗算： t 'f = (K1DN )2 + (P / 2 ´ 1.22)2 ' 2 ´ 0.7h 'f l w = (0.75´ 356910 2 + (52.4864/ 2 ´ 1.22 2 (2 ´ 0.7 ´ 6 ´ (380 - 12 ´ = 86.6 < 0.8 f fw = 128N / m m2 肢尖焊縫驗算： 1 103 t 'f = (0.25´ 356910 2 + (

15、52.4864/ 2) ´ 1.22 2 2 ´ 0.7 ´ 7 ´ (380 - 12 ´ 1 103 = 44.17 < f fw = 160N / m m2 其節點圖如下： 零件 號 截面 長度 （mm） 正 數量 反 每米 重量(Kg 小計 共計 第 12 頁（共 12 頁） 鋼結構課程設計 土木 070341 07034135 王旭 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 L180×110×10 L140×90×

16、;10 L110 ×10 L140×90×40 L100×10 L100×10 L110×10 L100×10 L100×10 L110×10 L100×10 L110×10 L110×10 L110×10 L110×10 L110×10 L180×110×10 -120×12 70×12 70×12 70×12 70×12 70×12 12030 11830 186

17、5 2202 2334 2100 2539 2533 2400 2819 2789 2700 3126 2990 3000 600 800 300 120 100 110 120 100 2 2 4 2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 1 1 8 30 2 16 14 8 2 2 52.928 34.95 16.69 636.7238 413.4585 31.12685 76.9599 35.29008 31.752 42.37591 38.29896 36.288 47.04911 42.16968 45.063 52.17294 49.9031 50.07 10.014 42.3424 3.39 0.7908 0.659 0.7249 0.7908 0.659 1273.448 826.917 124.5074 153.9198 141.1603 127