钢筋结构屋架设计说明

1、一设计资料厂房总长60m,跨度为24m,屋架间距b=6m,端部高度H= 1990mm,中部髙度 H=3190mm1、结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C20,屋面 坡度为i=l：10； L为屋架跨度。地区计算温度髙于一2(TC,无需抗震设防。2. 屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及力系数(节点荷载P=l0作用下杆件 的力)如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊3. 屋盖结构及荷载采用无楝体系。用1.5X6. 0预应力混凝土屋板。荷载：屋架及支撑自重：q二0384KN/n)2 屋面活荷载：活荷载标准值为0. 7 KN/m2 ,雪荷载的基本雪压标准值

2、为二0.7KN/m2 ,活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值 屋面个构造层的恒荷载标准值：水泥砂浆找平层0. 4KN/m2保温层0.4KN/m2预应力混凝土屋面板1. 6KN/m2永久荷载总和=2. 784KN/m活荷载总和二0.7 KN/m24、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合计算(永久荷载：荷载分项系数Yg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：Yq=1.4,组合值系数巾二0.7)F二2 KN按永久荷载效应控制的组合计算(永久荷载：荷载分项系数Yg=1.35；屋面 活荷载活雪荷载：Yq=1.4,组合值系数1)二0.7)F二故取节点

3、荷载设计值为F=38. 2 KN,支座反力R=8F=305. 6 KN二、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无楝体系平破梯形屋架。屋面坡度i=l/10； 屋架计算跨度Lo = 24OOO-3OO = 237OOmm；端部高度取H= 1990mm,跨中高度取 3190nun,下端起拱 50mm0屋架几何尺寸如图1所示：000h24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的力值O1O1A1?53/*D49/LG2XgGG1(HaGG1XcaX3JXU1OJ為匕/说、LGZVIX7诚XXoCJX临y2S2XXXXX031GrlGGl。工CCL桁架上弦示意图15*6000= 9000DMi C 一

4、一 M G 一G的介加皿介 mm FimnLG1D；.uuuyuuuLUUUM UUU9 uuuguuu桁架下弦示意图四、杆件界面设计(1) 上弦杆整个上弦不改变截面，按最大力计算：Na =-580. 3KN, 10 =150. 8cm, 1沪301. 6cm故截面应选择等边角钢截面。 假定入=50,则0=0.856, 孑N/pf=5803/ （0. 856X215） 31.5 cm2i yrrq=lJ X =150. 8/50=3. 02cmi 叭广 lov/l =301. 6/50=6. 03cm由附表7. 6选2L110X10，肢背间距a=10mmA=2X 19. 26=38. 52cm

5、、ix=3. 05cm、iy=4. 52cm截面验算：人=1加/ -=150.8/3. 05=49.衣2 =150（满足）Av = lov/ i =301. 6/4. 52=66. 7 几=150（满足）0.415/b/t=10/l=10 ，故九ax = yz查表得卩=0. 7528由 N/A=5803/（0. 7528X38. 52）=200. lN/mm2 f=215 N/mm2故上弦杆采用2 L110X10（2）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大力2576.9 KN计算1 处=300cm1 ov = 1185cmAnqcq=N/f=26. 83cmJ由附表 7.6 选 2 L100X8

6、, a=10mmA=2X 15. 64 = 31.28 cm2 , i v =3. 08cm , i=4. 48cmcr= N/ A, =5769/31. 28= 185N/ mm2 215 N/mm2 （满足）入=1负/ i.v =300/3. 08=97. 4 2 =350（满足）人=1。、./ i y =1185/4. 48=264. 5 2 =350（满足）故下弦杆采用2 L100X8（3）腹杆aBN=-336. 7KN, lOx=lOy=253cin选用截面2L90X& a=10mm 截面几何特性：几何面积：A=27. 88cm2回转半径：i=2. 76cm, iy=4. 09cm长

7、细比：& =亠二=917刀=1502.76753 S人=61.921 = 150y 4.09Lb/t二9/0. 8=11. 250. 58X253/9=16. 30.415Z?4=66人=917oy查表得歼0.610则 o=N / =3367/0. 610X27. 88=198N/mm2 215 N/mm2 （满足）所以选择截面为2L90X8的等肢角钢，肢背间距为a=10mm（3）腹杆BeN=262. 1KN, lOx=0. 8X261. 3=209cm, lOy=261. 3cm 选 2 L70X5, a=10mmA = 2X6. 88=13. 76 cm2 , i v =2. 16cm ,

8、 i =3. 24cm丫zcr=N/An =2621/13. 76= 190. 5N/wh2 215 N/ww2 （满足）& =1负/ i 乂 =209/2. 16=96. 8 2 =350（满足）心=1。,/ iy=261. 3/3. 24=80. 6=0. 8X339=271. 2cm, If339cm选 2L63X5, i v = 1.94cm, i =2. 97cm2x=lOI/ix=139.8 150 满足2v=loy/i =11/1. 1 150 满足。(7) 腹杆HiN=-40. 9KN Lx=0. 8X339=271. 2cm, ly=339cm选 2L63X5, i v =

9、1.94cm, i v =2. 97cm/lJ=lox/ix=139.8 150 满足Av=loy/i =114. 1 150 满足。按第二种荷载组合血压力略微增加，但其值小，可满足要求。(8) 腹杆IiN=78. 2KN lox =0.9X319=287. lcm选 2L63X5,十字相连，A=12. 28, ir =2. 45cm=1,/1=117. 2 350 满足承载力验算：b=N / / =782/12. 28=63. 7N/mm2 215(满足)所以选择截面为2L63X5的等肢角钢，肢背间距为a=10mm其余截面选择见下表:屋架杆件截面选用表件称 杆名杆件号力设计 值(kN)计算长

10、度所用截面截面 积(cm2)计算 应力(N/cm)容许长 细比 X填板数lox (m m)loy (mm)上弦 杆FGGH-953. 69150830002L125X80X1039.4204.48150每节间1下弦 杆gi948. 061500120002L125X80X1246.8202.58350每节间1腹杆aB-554.34253525352L90X1240. 62189.001502Be429. 97208626082L90X827. 88202.053502cD-339. 98228728592L90X1240. 62127.21502De231.24228728592L90X827

11、. 8882.943502eF-153. 74250331292L90X1240. 6262.561502Fg7& 44249531192L90X827. 882& 133502gH-42. 29271733962L63X614. 5884.811503Hi-95. 52269633702L63X614. 58189.91503Aa-31.25199019902L63X614. 5839.991502Cc-62. 50183222902L63X614. 5875.471502Ee-62. 50207225902L63X614. 5884.381503Gg-62. 50231228902L63X

12、614. 589&091503Ii26. 87289128912L63X614. 581&432003五、节点设计(1) 屋脊节点o竖杆Ii杆端焊缝按构造取心和为5mm和80mnu上弦与节 点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅承受屋面板传来的集中荷载，一般可不做计算。角钢肢尖焊缝应取上弦力N的15%进行计算，即：VN=O. 15 X 562=84. 3 (kN).其产生的偏心弯矩 V Ne= 84.3xlO3 x50=4215000(N mm)现取节点板尺寸如图所示。设肢尖焊脚尺寸心2=6mm,则焊缝计算长度/M.2 =200-2X16-5=183 (mm)。验算肢尖焊缝强度：，6M、

13、2+/ _ If6x4215000984.3 xlO3、0/ x 2 x 0.7 x hHg ) 2x0.7Ay2H2 丿1.22x2x0.7x6 xl832 J,2x0.7x6x183 丿=91.9 (N/mm2 ) /；v=160N/mni2 (满足要求)上弦杆起拱后坡度为%6。拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成型。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受力计算。设角焊缝焊脚尺寸hf =1-2=10-2=8 (mm)。则接头一侧需要的焊缝计算长度为:562x104x0.7x8x160=156.8(/77/7?)=376.4(”)拼接角钢的总长度为:/ = 2(/w, + 2/?z) + = 2x(

14、156.8 + 2x8)+ 10 + 2x取1=400mm拼接角钢竖肢需切去的髙度为：V = t + ht +5 = 10+8 + 5 = 23(“)取V=25mm,竖肢余留高度为75,mm。(2) 下弦拼接节点。拼接角钢采用与下弦相同截面。拼接角钢一侧的焊缝 长度按与杆件等强设计。设角焊缝焊脚尺寸/?/=/-2 = 8-2 = 6),则接头一 侧所需要的焊缝计算长度为：/.=对=3皿心215 =4x0.7/；4x0.7x6x160拼接角钢的总长度为：/ = 2 (/“. +/i/)+a = 2x (250.2 + 2 x 6) +10 = 534.4伽)取1=540mm,拼接角钢水平肢较宽，

15、故采用斜切，不但便于焊接，且可增 加焊缝长度，水平肢上的安装螺栓孔，待屋架拼装完后可用于连接屋架下 弦横向水平支撑。竖肢因切肢后余留髙度较小，不设安装螺栓。拼接角钢竖肢需切去的髙度为：V = / + 力 + 5 = 8 + 6+5 = 19 （mm）取V=20nun,即竖肢余留高度为80mm0取两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm,竖杆杆端至节点中心则取90mm （按工程惯例梯形屋架通常取下弦节点中心至各腹杆下端的距离为5mm的 倍数,各腹杆的角钢长度亦取5mm或10mm的倍数，而让上弦节点中心至腹 杆上端的距离为不规则尾数）。节点板按布置腹杆杆端焊缝需要，采用一 330X10X380。（3

16、）支座节点。根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用一380X12X440. 为便于施焊，取底板上表面至下线轴线的距离为160mm,且在支座中线处设加劲 肋一90X10,髙度与节点板相同，亦为440mmo1）底板计算。支座反力：R = 8F = 305 6kN根据构造需要，取底板尺寸为280nunX380mmo锚栓采用2M24,并用图示U形缺口。柱采用的C20混凝土 fcc = ON/nufJ作用于底板的压应力为（垂 直于屋架方向的底板长度偏安全地仅取加劲肋部分）：p = = = 568N / nun2 1640mm取值）空竺“6.2N/加205取 20mm2）加劲肋计算。对加劲肋和节点板间的两条竖直焊缝进行验算：设 hf = 6mm ,取焊缝最大计算长度 lw = 60/?f = 60 x 6 = 360nun 425nun（实际焊缝长度）=76.4 伙N)R 305.6V =44M=Ve = 84.3 x 52.5 = 4425.8伙JV mm)6MPt x2x0.7x/?z/h.N+ 2xO.7/zz/m.6x4452x10J.22x2x0.7x6x36