30m焊接钢屋架设计图和计算书

焊接钢屋架设计目录1.设计资料............................................................................................-1-2.结构形式与布置................................................................................-1-3.荷载计算............................................................................................-1-4.内力计算............................................................................................-3-5.杆件设计............................................................................................-4-5.1上弦杆.......................................................................................-4-5.2.下弦杆.......................................................................................-6-5.3.斜腹杆.......................................................................................-7-5.4.竖杆............................................................................................-9-6.节点设计..........................................................................................-11-6.1杆件与节点板的连接焊缝.....................................................-11-6.2弦杆与节点的连接焊接.........................................................-12-6.3节点板计算............................................................................-16-6.4节点大样图.............................................................................-16-7.屋架施工图（主要部分），及材料表............................................-17-参考文献........................................................................................-0--1-焊接钢屋架设计1.设计资料⑴钢屋架跨度为30m.屋架间距b=6m;屋架支座高度Ho=2m,屋架坡度i=1/12；屋架上弦节间长度d=3m.⑵屋面采用1.5m×6.0m,预应力钢筋混凝土屋面板和卷材屋面(由二毡三油防水层，2cm厚水泥砂浆找平层及8cm厚的泡沫混凝土保温层组成)。屋面坡度i=1/12.屋架选用梯形钢屋架，跨中高度H=3.25m，屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，上柱截面取为400mm×400mm,混凝土标号为C20,当地基本雪压为0.7KN/.钢材采用Q235，B级，焊条采用E43型，手工焊.屋架上弦平面利用屋面板，用埋固的小钢板和上弦杆焊住，代替水平支撑，在屋架下弦平面的端部及两侧面端面布置水平及竖直支撑.设计规范：《钢结构设计规范》(GB50017-2003);《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001).⑶屋架计算跨度：lo=30m－2×0.15m=29.7m.⑷跨中及端部高度，此设计为无檩屋盖方案，采用平板梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度ho=2.0m.屋架的中间高度h=3.25m.则屋架在29.7m处，两端的高度ho=2.0125m.屋架跨中起拱按lo/500考虑，取60mm.2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸附图－1所示根据厂房长度取84m＞60m,跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑，因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，设水平支撑的规格与中间柱网的支撑的规格有所不同，在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于是屋架跨中和两端各设一道垂直支梯.梯形钢屋架支撑布置附图—1所示.3.荷载计算恒载标准值：防水层(二毡三油上铺小石子)0.35KN/,沿屋面坡向分布。找平层(20mm厚水泥砂浆)0.4KN/沿屋面坡向分布.保温层(8cm泡沫混凝土)0.45KN/沿屋面坡向分布.预应力混凝土屋面板(包括灌缝)1.4KN/沿屋面坡向分布屋架自重(包括支撑)按经验公式计算l=0.12＋0.011L=0.12＋0.011×30=0.45KN/沿水平投影面分布.活荷载标准值：屋面均部活荷载(不上人的屋面)0.7KN/沿水平投影面分布.-2-雪载S=μSo(因屋面与水平面的倾角α=arctan1/12=4.76＜15,故屋面积雪分布系数μ=1.0)风载：因α=4.76＜15，风载体型系数μ=对屋面为吸力，故可不考虑风载影响.屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大荷载标准值进行计算，因二者均为0.KN/故可取其一，如屋面活荷载0.7KN/进行计算.荷载计算如表－1表-1荷载计算表荷载名称计算式标准值kN/m2设计值kN/m2备注防水层（二毡三油上铺小石子）0.350.42沿屋面坡向分布水泥砂浆找平层（20mm厚）0.02×200.40.48沿屋面坡向分布泡沫混凝土保温层（80mm厚）0.450.54沿屋面坡向分布预应力混凝土屋面板（含灌缝）1.41.68沿屋面坡向分布屋架和支撑自重（0.12+0.011×21）0.450.0.54沿水平分布恒载总和3.053.66屋面均布活荷载0.70.7沿水平面分布，计算中取二者中的较大值雪荷载0.70.7可变荷载总和0.70.98注：由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。荷载计算及汇总表设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：⑴全跨永久荷载＋全跨可变荷载F=(3.66＋0.98)×3×6=83.52KN⑵全跨永久荷载＋半跨可变荷载全跨节点永久荷载：1F=3.66×3×6=65.88KN半跨节点可变荷载：2F=0.98×3×6=17.64⑶全跨屋架（包括支撑）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活荷载：全跨节点屋架自重：3F=0.54×3×6=9.72半跨节点屋面板自重及活荷载：4F=(1.68＋0.54＋0.98)×3×6=57.6KN⑴、⑵为使用节点荷载情况.⑶为施工阶段荷载情况.-3-4.内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图－1所示.abcdABDCEFF/2FFFFFFFFFF/2585060006000600058502970020003250（a）abcdABDCEFF/2FFFFFFFFFF/2FFFFFF/2585060006000600058502970020003250（b）abcdABDCEFF/2FFFFFFFFFF/2FFFFFF/2585060006000600058502970020003250（c）图-1屋架的计算简图由图解法或数解法解得F=1的屋架的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如表－2所示：-4-表－2屋架构件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F×①第二种组合第三种组合计算杆件内力（KN）全跨①左半跨②右半跨③1F×①＋2F×②1F×①＋2F×③3F×①＋4F×②3F×①＋4F×③上弦ABBCCDDEEF0-9.41-9.45-11.91-11.920-7.06-7.10-7.94-7.950-3.52-3.52-5.95-5.950-785.92-789.26-994.72-995.560-744.47-747.81-924.69-925.530-682.02-684.66-889.59-890.250-498.12-500.81-573.11-573.780-294.22-294.61-458.49-458.580-785.92-789.26-994.72-995.56下弦abbccd5.9111.3211.424.608.096.851.974.856.85493.60945.45953.80470.49888.47873.18424.10831.32873.18322.41576.01505.56170.92389.39505.56493.60945.45953.80斜腹杆aBBbbDDccF-7.434.40-2.560.750.67-5.783.10-1.36-0.231.58-2.481.96-1.801.471.37-620.55367.49-213.8162.6455.96-591.45344.56-192.6445.3572.01-533.24255.30-200.4075.3468.31-4.5.15221.33-103.22-5.9697.52-215.07155.66-128.5691.9678.98-620.55367.49-213.8191.9697.52竖杆AaCbEcFd-0.50-1.00-1.00-0.02-0.50-1.00-1.0000000-41.76-83.52-83.521.67-41.76-83.52-83.521.32-32.94-65.88-65.881.32-33.66-67.32-67.320.19-5.35-9.72-9.720.19-41.76-83.52-83.521.67屋架上弦杆除了承受轴心压力外，尚承受节点间集中荷载而产生的弯矩，其值为：第一节间：M=0.8Mo=0.8×41.76×3/4=25.06KNm中间节间：M=0.6Mo=0.6×41.76×3/4=18.80KNm中间节点：M=-0.6Mo=-18.80KNm在全跨恒载和全跨活载作用下，屋架弦杆，竖杆和靠近支座斜杆的内力均比较大，在屋架及支撑自重和半跨屋面板与活荷载作用下，靠近跨中的斜杆的内力可能发生变号.5.杆件设计5.1上弦杆按受力最大的弦杆设计，沿跨度全长截面保持不变。上弦杆EF为压弯杆件：N=－995.56KNM=18.80KN.mlox=3000mm,loy=1500mm(由于上弦杆和屋面板埋设小钢板并牢固焊接，可代替水平支撑，故上弦杆平面外的计算长度loy=1500mm)-5-腹杆最大内力N=－620.55KN，查表得，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm.设λ=90，查Q235钢的稳定系数表，可得φ=0.621，b类截面，则所需截面积为：A=fN=215621.01056.9953=7456.52mm需要的回转半径：oxxli=3000/90=33.3mm,oyyli=1500/90=16.67mm根据需要A，xi,yi查角钢规格表，选用2∟160×14,肢背间距a=12mm,则A=43.