钢结构屋架设计

1、一丶设计资料厂房总长60，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度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=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于20，无需抗震设防。2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）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檩体系。用1.5×6.0预应力混凝土屋板。荷载：屋架及支撑自重：q=0.384KN/m²屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m²，雪荷载的基本雪

2、压标准值为 =0.7 KN/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/，活荷载总和=0.7 KN/4、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g=1.2；屋面活荷载活雪荷载：q=1.4，组合值系数=0.7）F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN

3、按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数g=1.35；屋面活荷载活雪荷载：q=1.4，组合值系数=0.7）F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN二丶屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度L02400030023700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取3190mm，下端起拱50mm。屋架几何尺寸如图1所示：g . 24米跨屋架几何尺寸h . 24米跨

4、屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值i . 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值三丶支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。四、杆件界面设计（1） 上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算：Nmax=-580.3KN，l0x=150.8cm，l0y=301.6cm故截面应选择等边角钢截面。假定=50，则=0.856，Areq=N/f=5803/（0.856×215）31.5 cm2i=lox/=150.8/50=3

5、.02cmi= l/301.6/506.03cm 由附表7.6选2L110×10, 肢背间距a=10mmA=2×19.26=38.52cm2、ix=3.05cm、iy=4.52cm截面验算：l/ i150.8/3.05=49.4<150(满足) l/ i=301.6/4.52=66.7<150(满足)b/t=10/1=100.58×301.6/10=17.5 ,故查表得0.7528由N/A=5803/(0.7528×38.52)=200.1N/mm²f=215 N/mm²故上弦杆采用2 L110×10 （2） 下

6、弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=576.9 KN计算l300cm l=1185cmAnqeq=N/f=26.83cm2由附表7.6选2 L100×8 , a=10mmA2×15.6431.28 cm，i 3.08cm ，i4.48cm =5769/31.28=185N/< 215 N/ (满足)l/ i300/3.08=97.4<350(满足) l/ i=1185/4.48=264.5<350(满足)故下弦杆采用2 L100×8（3）腹杆aB N=-336.7KN，l0x=l0y=253cm 选用截面2L90×8, a=10mm

7、截面几何特性：几何面积：A=27.88cm2回转半径：ix=2.76cm，iy=4.09cmb/t=9/0.8=11.250.58×253/9=16.3查表得=0.610则=3367/0.610×27.88=198N/< 215 N/ (满足)所以选择截面为2L90×8的等肢角钢，肢背间距为a=10mm（3） 腹杆Bc N=262.1KN，l0x=0.8×261.3=209cm，l0y=261.3cm选2 L70×5, a=10mmA2×6.8813.76 cm，i 2.16cm ，i3.24cm =2621/13.76= 19

8、0.5N/< 215 N/ (满足)l/ i209/2.16=96.8<350(满足) l/ i=261.3/3.24=80.6<350(满足) 选用截面2L70×5 ， a=10mm （5）腹杆 FgN=43KN, lox=loy=0.8×312.4=249.9cm选2L56×5，A=2×5.42=10.84cm²满足最小角钢要求i 1.72cm ，i2.69cm 满足要求 满足要求。 （6）腹杆gHN=0.46KN, lox=0.8×339=271.2cm，loy=339cm选2L63×5，i 1.94

9、cm ，i2.97cm =lox/ix=139.8150 满足=loy/iy=114.1150 满足。 （7）腹杆HiN=-40.9KN lox=0.8×339=271.2cm，loy=339cm选2L63×5，i 1.94cm ，i2.97cm =lox/ix=139.8150 满足=loy/iy=114.1150 满足。按第二种荷载组合NHi压力略微增加，但其值小，可满足要求。 （8）腹杆IiN=78.2KN lox =0.9×319=287.1cm选2L63×5，十字相连 ，A=12.28， i 2.45cm =lox/ix=117.2350 满足

10、 承载力验算：=782/12.28=63.7N/mm2< 215(满足)所以选择截面为2L63×5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杆件名称杆件号内力设计值（kN）计算长度所用截面截面积(cm2)计算应力（N/cm2）容许长细比填板数l0x(mm)l0y(mm)上弦杆FG、GH-953.69150830002 L125×80×1039.4204.48150每节间1下弦杆gi948.061500120002 L125×80×1246.8202.58350每节间1腹杆aB-554.34253525352L

11、90×1240.62189.001502Bc429.97208626082L90×827.88202.053502cD-339.98228728592L90×1240.62127.21502De231.24228728592L90×827.8882.943502eF-153.74250331292L90×1240.6262.561502Fg78.44249531192L90×827.8828.133502gH-42.29271733962L63×614.5884.811503Hi-95.52269633702L63×

12、;614.58189.91503Aa-31.25199019902L63×614.5839.991502Cc-62.50183222902L63×614.5875.471502Ee-62.50207225902L63×614.5884.381503Gg-62.50231228902L63×614.5898.091503Ii26.87289128912L63×614.5818.432003五、节点设计 （1）屋脊节点。竖杆Ii杆端焊缝按构造取和为5mm和80mm。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

13、可不做计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力N的15%进行计算，即：N=0.15×562=84.3(kN).其产生的偏心弯矩M=Ne=4215000（Nmm）现取节点板尺寸如图所示。设肢尖焊脚尺寸=6mm，则焊缝计算长度=2002×165=183（mm）。验算肢尖焊缝强度： =91.9（N/mm）<=160N/mm（满足要求）上弦杆起拱后坡度为。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内力计算。设角焊缝焊脚尺寸=t2=102=8（mm）。则接头一侧需要的焊缝计算长度为： 拼接角钢的总长度为：取=400mm拼接角钢竖肢需切去的高度为： =取=25m

14、m，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，则接头一侧所需要的焊缝计算长度为： 拼接角钢的总长度为： 取l=540mm，拼接角钢水平肢较宽，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。竖肢因切肢后余留高度较小，不设安装螺栓。拼接角钢竖肢需切去的高度为： （mm）取=20mm，即竖肢余留高度为80mm。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330×10×380。（3） 支座节点。根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用380×12×440. 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90×10，高度与节点板相同，亦为440mm。 1）底板计算。支座反力： 根据构造需要，取底板尺寸为280mm×380mm。锚栓采用2M24，并用图示U形缺口。柱采用的C20混凝土。作用于底板的压应