普通钢屋架

普通钢屋架设计一主要设计参数某车间跨度30m，长度90m，柱距6m,车间内设有30/50t中级桥式吊车，在使用温度为-29℃，采用,65.1mm预应力混凝土钢筋大型面板，10㎝厚沥青珍珠岩保温层。卷材屋面，屋面坡度1/10，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400×400m,混凝土型号20C。二设计内容1.钢材及焊条的选择：根据题目所给的参数使用温度为-29℃，连接方法及载荷条件性质，按设计规范要求，屋架的刚才选用Q235，焊条采用E43型，手工焊2.屋架形式，尺寸由于采用,65.1mm预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，故采用平坡梯形屋架，屋架的尺寸如下：屋架计算跨度：L0=L-300=29700㎜；屋架端部高度取：H0=2000㎜；跨中高度：H=H0+i2L0=2000+29700/2×0.1=3485≈3490m屋架高跨比：H／L。=5.81297003490为了使屋架节点受荷，配合1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间为3m的人字形式，紧在跨中，考虑腹杆的角度，采用再分杆式，屋架跨中起拱60m。3.荷载和内力计算荷载计算预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝）2/68.14.12.1mkn防水层（三毡四油，上铺小石子）2/48.04.02.1mkNmm20厚水泥砂浆找平层2/48.04.02.1mkNmm80厚泡沫混凝土保温层2/60.050.02.1mkN屋架和支撑自重2/54.045.02.1mkN屋面雪荷载2/56.040.04.1mkN可变载荷屋面使用载荷：2/98.07.04.1mkN荷载总重=2/16.4mkN计算屋架时应考虑下列三种载荷组合情况：⑴全跨永久载荷+全跨可变载荷节点荷载2/44.3765.116.4PmkN⑵全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载节点荷载P左=2/44.3765.116.4mkNP右=2/8.2865.198.016.4mkN）（⑶屋架和支撑自重+（左）半跨屋面板重+（右）半跨施工荷载（取等于屋面使用荷载）节点荷载P左=2/8.2865.198.068.154.0mkN）（P右=2/86.465.154.0mkN5.杆件设计5.1上弦杆：整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计。N＝-1086.06kN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度508.1lloox在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取oyl为支撑点间的距离，mm522.4508.12507.1loy根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N＝-541.84kN，查表得，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设60l，查Q235钢的稳定系数表，可得0.807（由双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类），则需要的截面积：26259.5mm215173.50506.1086NAf需要的回转半径：2oxmm1.5260508.1lix，2oymm4.5760522.4liy根据需要A、yxii、查角钢规格表，选用2L180×110×12，肢背间距a＝12mm，则A＝67.422cm，cm10.3ix，cm.748iy按所选角钢进行验算：48.6531.01508iloxxx76.514.874522iloyyy满足长细比≤][＝150的要求。由于xy，只需求y。查表y＝0.847，则aaaMP215MP19.901MP7426847.01086060ANy所选截面合适，上弦截面如图所示：图7.上弦截面5.2下弦杆：整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的de杆计算。NkN10569201056.92N3000mmlox，mm14850229700llooy（因跨中有通长系杆），所需截面积为:2249.16cmmm91.9154215105690NAf选用2L180×110×10，因oxoyll〉〉，故用不等肢角钢，短肢相并。A＝56.82cm49.162cm，3.13cmix，cm71.8iy35077.6913.3300iloxxx35049.17071.81485iloyyy取j=1，则：aajsMP215MP77.156742611056920ANy所以满足要求。下弦截面如图：图8.下弦截面5.3端斜杆aB:杆件轴力：NkN541840541.84N计算长度：mmlloyox2530因为oyoxll，故采用不等肢角钢，长肢相并，使yiix。选用2L140×90×8。则:A＝36.002cm，2x4.50cim，2y3.77cim22.654.503052iloxxx38.6877.32530iloyyy由于xy，只需求y。查表y＝0.760，则:aaMP215198.03MP3600760.0541840ANy\所选截面合适。5.4腹杆eg－gK:此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。最大拉力：kNNkNNeggK89.104,13.136最大压力：kNNkNNeggK59.50,20.48再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距cmlox1.230，在桁架平面外的计算长度：cmNNll76.454)59.5020.4825.075.0(2.460)25.075.0(1210选用2L63×5，查角钢规格表得A＝12.292cm，4cm9.1ix，3.04cmiy150118.61.94230.1iloxxx150149.5940.376.454iloyyy由于xy，只需求y。查表y＝0.31，则aaMP215MP79.132122931.050590ANy拉应力：aaMP215MP76.1101229136130AN5.5竖杆Ie：NkN6909069.09N255.2cm319.00.80.8llox，cmoy319l由于杆件内力较小，按150][选择，需要的回转半径为cmlioxx70.11502.255][cmlioyy13.21500.319][查型钢表，选截面的xi和yi较上述计算的xi和yi略大些。选用2L63×4，其几何特性为：A＝9.962cm，1.96cmix，3.02cmiy150130.201.96255.2iloxxx150105.6620.3319.1iloyyy由于xy，只需求y。查表y＝0.39，则:aaMP215205.72MP9.96386.069090ANx6.节点设计6.1支座设计：6.1.1支座节点“a”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度14mm。（1）支座底板的计算：支座反力：NR477810设支座底板的平面尺寸采用mmmm400280，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为265520234280mm。验算柱顶混凝土的抗压强度：MPafMPaARcn6.929.765520477810式中：cf－混凝土强度设计值，对C25混凝土，MPafc6.9。支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：222aM式中：－底板下的平均应力，即=8.49MPa，2a－两边支承之间的对角线长度，即mma6.172110)214140(2222－系数，由22/ba查表确定。2b为两边支承的相交点到对角线2a的垂直距离。由此得：49.06.1728.84,8.846.172133110222abmmb查表得2＝0.0546。则单位宽度的最大弯矩为：mmNaM63.138096.17249.80546.02222底板厚度：mmfMt63.1921563.1380966，取t＝22mm所以底板尺寸为22234280。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算一个加肋的连焊缝风所承受的内力取为cmkNVeMkNRV36.79465.645.119,45.11944778104加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同（12140495）。采用mmhf6，验算焊缝应力：对V:MPaf44.29)12495(67.02119450对M:MPaf06.206)12495(67.0225.2110794360062）—（应力验算:MPaMPafff16045.15144.29)22.106.206(2222）（（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力NR477810，其中每块加劲肋各传NR119452.5/4，节点板传递NR238905/2。节点板与底板的连接焊缝长度mmlw536)12280(2，所需焊脚尺寸为mmflRhwfwf3.322.11605367.023890522.17.02/，取mmhf6。每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为mmlw156)1220110(2—所需焊缝尺寸mmflRhwfwf5.622.11601567.0119452.522.17.04/所以取mmhf8。节点如图:图9.下弦节点“a”6.1.2下弦节点b已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160wffMpa=。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝mmmmhf68和，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：肢背：mmlw1728216087.02420950321，取180mm。肢尖：mmlw1616216067.02420950312，取120mm。设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝mmmmhf68和，则所需的焊缝长度为：肢背：mmlw1508216087.02360750321，取160mm。肢尖：mmlw1016216067.02360750312，取110mm。“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取mmhf5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为360mm×445mm。图10.下弦节点“b”下弦与节点板连接的焊缝长度为44.5cm，mmhf6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差47kN.430302.45733.92—N，受力较大的肢背处的焊缝应力为MPafMPawf16078.91244560.7243047032＝）—（，焊缝强度满足要求。6.1.3下弦节点c设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝mmmmhf68和，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）：肢背：mmlw111.818216087.02257540321，取120mm。肢尖：mmlw59.96216067.02257540312，取80mm。设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝mmmmhf68和，则所需的焊缝长度为：肢背：mmlw91.198216087.02202110321，取100mm。肢尖：mmlw49.596216067.02020211312，取60mm。“Ec”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取mmhf5。根据上面求得的