钢结构36m单层厂房屋盖设计

1、目 录一、设计资料11.基础资料12.荷载1二、钢屋架设计计算21.材料选择22.屋架形式及几何尺寸23.支撑布置24.支撑布置情况2三、荷载和内力计算41.荷载计算42.荷载组合43.内力计算5四、截面选择71.上弦72.下弦83.斜腹杆8五、节点设计131.下弦节点“b”142.上弦节点“B”153.屋脊节点“M”164.支座节点“a”17六、绘制施工图19参考文献20一、设计资料1.基础资料某单跨单层厂房，跨度L=36m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架采用梯形钢桁架，铰接于混凝土柱上，上柱截面尺寸为400×400，屋面采用1.5×6.0m太空轻质

2、大型屋面板。屋面坡度i=1/11，雪荷载为0.3kN/m2，钢材采用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆=150，屋架拉杆=350。图1 柱网布置图2.荷载（1）永久荷载（标准值）大型屋面板 0.5+0.001×433=0.933kN/m2防水层 0.10kN/m2屋架及支撑自重 0.15kN/m2悬挂管道 0.05kN/m2（2）可变荷载（标准值） 屋面活荷载 编号33，应选择0.6kN/m2； 雪荷载 0.30kN/m2二、钢屋架设计计算1.材料选择根据荷载性质，钢材可采用Q235-BF，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯

3、试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用E43型，手工焊。2.屋架形式及几何尺寸 根据编组情况，编号33应选择跨度屋面坡度因屋面采用大型屋面板，屋面坡屋，故宜采用梯形屋架。屋架计算跨度应取屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关，当梯形屋架与柱铰接时，屋架端部高度取1.62.2m,本设计取2.0m,中部高度根据坡度计算得为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。屋架跨中起拱。3.支撑布置根据车间长度、屋架跨度、荷载情况以及吊车设置情况，布置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通

4、长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ2，其它编号均为GWJl。4.支撑布置情况根据厂房长度（54<60m）、跨度及荷载情况，设置两道上、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，该水平支撑的规格与中间柱间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，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置（上弦横向水平支撑布置如图2所示，屋架下弦水平支撑布置如图3所示，1-1、2-2剖面

5、图如图4所示）：图2 上弦横向水平支撑布置图图3 屋架下弦水平支撑布置图图4 1-1、2-2剖面图三、荷载和内力计算 一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆可考虑半跨组合，在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。1.荷载计算 大型屋面板 0.933kN/m2防水层 0.10kN/m2屋架及支撑自重 0.15kN/m2悬挂管道 0.05kN/m2 恒荷载总和 1.23kN/m2 屋面活荷载 0.60kN/m22.荷载组合进行荷载组合时，按永久荷载效应的组合，荷载分项系数，按可变荷载效应控制的组合，荷载系数，屋面活荷载或雪荷载分项系数，组合数

6、，应考虑以下三种组合：第一种：全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点荷载设计值：按可变荷载效应控制组合：,按永久荷载效应控制的组合：故节点荷载取F=20.84KN 第二种：全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：按永久荷载效应控制的组合 按可变荷载效应控制的组合 故全跨节点永久荷载设计值取为F1=14.94KN半跨可变荷载设计值： 故半跨节点可变荷载设计值取为F2=7.56kN第三种：全跨桁架包括支撑自重，半跨屋面板自重，半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时 对结构有利时 故全跨节点屋架与支撑自重设计值取为F3=1.62 KN半跨节点屋面板自重及活荷

7、载设计值： 3.内力计算用结构力学求解器可算出全跨荷载作用下屋架杆件的内力，其内力设计值见表1（其中F=20.84KN,F1=14.94KN,F2=7.56KN,F3=1.62KN,F4=17.64KN）,屋架几何尺寸及内力图如图5：表1 杆件内力表杆件名称杆件内力系数（F=1作用在）计算杆件内力（KN）全跨（1）左半跨（2）右半跨（3）上弦杆AB0000BC,CD-13.9-10.45-4.08-289.676DE,EF-23.11-16.78-7.49-481.612FG,GH-28.38-19.74-10.22-591.439HI,IJ-30.77-20.22-12.48-641.247

8、JK-30.95-18.82-14.36-644.998KL,LM-31.41-19.27-14.37-654.584下弦杆ab7.315.582.05152.3404bc1914.065.86380cd26.0618.558.89543.0904de29.7620.1611.36620.1984ef30.9719.6313.4645.4148fg29.3315.8915.9611.2372竖杆Aa-0.5-0.50-11.25Cb，Ec-1-10-22.5Gd，Ie-1-10-22.5Kf-1.51-1.50-33.8994Ll-1-10-22.5斜腹杆aB-13.63-10.39-3.82

9、-284.049Bb11.318.363.5235.7004bD-9.72-6.87-3.37-202.565Dc7.555.013157.342c F-6.21-3.73-2.97-129.416Fd4.52.262.6493.78d H-3.29-1.11-2.58-68.6574He1.93-0.062.3543.6006e J-0.771.18-2.3-41.8194Jf-0.33-2.132.13-38.1078fl2.344.45-2.576.4148l M3.065.16-2.4989.1684kl0.650.64014.5494图5 屋架几何尺寸及内力图四、截面选择 腹杆最大内

10、力-268.82KN， 查表7.4，选用中间节点板厚度为t=8mm,支座节点板厚度为10mm。 1.上弦 整个上弦不改变截面，按最大内力计算： 查附表选2L 双角钢T型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比 填板每个节间放一块（满足范围内不少于两块） 2.下弦 下弦也不改变截面，按最大内力计算。 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm,可不考虑螺栓孔削弱。 选2L 填板每个节间放一块3.斜腹杆 （6）杆件F-d N=93.78KN，=0.8305.1=244.1cm，=305.1cm。选用2636，A=1458mm2，=1.91cm，=2.91cm 填板放两块，（7）杆件d-

11、H N=-68.66KN，lox=0.8332.9=266.3cm，loy=332.9cm。选用2755，A=1482mm2，=2.32cm，=3.35cm 由查表 0.464填板放三块，（8）杆件H-e N=43.60KN，lox=0.8330.1=264.1cm，loy=330.1cm。内力不大按受压杆长细比控制截面选用2L755，A=1482mm2，=2.32cm，=3.35cm 填板放三块，（9）杆件e-J N=41.82KN，lox=0.8354.1=283.3cm，loy=354.1cm。内力不大按受压杆长细比控制截面选用2755，A=1482mm2，=2.32cm，=3.35cm

12、 填板放三块，（10）杆件J-f N=38.11KN，lox=0.8352.9=282.3cm，loy=352.9cm。内力不大按受压杆长细比控制截面选用2755，A=1482mm2，=2.32cm，=3.35cm 由查表 0.426填板放三块，（11）杆件K-h N=14.55KN，lox=0.8213.7=171cm，loy=213.7cm。内力不大按受压杆长细比控制截面选用2635，A=1228mm2，=1.94cm，=2.89cm 填板放两块，（12）杆件f-h：N=76.41KN，杆件h-M：N=89.17按受压杆控制截面（跨中腹杆在半跨作用下，内力变号） lox=235.2cm，l

13、oy=470.4cm选用2755，A=1482mm2，=2.32cm，=3.35cm 填板放三块，。 整理可得表2： 表2 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表名称杆件编号内力/kN计算长度/cm截面规格截面面积/回转半径/cm容许长细比填板数计算应力上弦ML-654.58 151.0300.02L140×90×1044.602.564.47150每节间1207.0下弦ef645.41300.01500.02L140×90×836.002.594.50350每节间1179.3腹杆aB-284.05259.9259.92L100×80×8

14、27.802.373.411502167.5Bb235.70215.9269.62L75×617.602.313.383502133.9bD-202.56226.1282.62L80×6 18.802.473.581502181.0Dc157.34225.3281.62L63×614.581.912.913502107.9cF-129.42244.9306.12L75×617.602.313.381503152.6Fd93.78244.1305.12L63×614.581.912.91350264.3dH-68.66266.3332.92L75

15、×514.822.323.35150399.8He43.60264.1330.12L75×514.822.323.351503 29.4eJ-41.82283.3354.12L75×514.822.323.35150328.2Jf-38.11282.3352.92L75×514.822.323.35150360.4fl76.41235.2470.42L75×514.822.323.35150360.2lM 89.17235.2470.42L75×514.822.323.35150360.2kl14.55171.0213.72L63&#

16、215;512.281.942.89150211.8五、节点设计已知采用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为1.下弦节点“b”设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸取 ，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）则所需焊缝长度为 腹杆“Db”杆的肢背和肢尖焊缝的焊脚尺寸取 ，则所需的焊缝长度： 肢背焊缝应力为 节点图如图6所示：图6 下弦节点b2.上弦节点“B” ， ， 节点图如图7所示：图 7 上弦节点“B”3.屋脊节点“M”拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L140×90×10，弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合

17、，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度，一般为（设）拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度为： 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度： 拼接角钢总长度为：，取拼接角钢长度为420mm。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算 偏心距e=140-25=115mm,设肢尖焊缝焊脚高度，取节点板长度为420mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 屋脊节点“M”如图8所示：图8 屋脊节点“M”4.支座节点“a”（1）底板计算支反力 混凝土强度C20， 所需底板净面积： 锚杆直径取d=25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积： 按构造要求采用底板面积为:a×b=20×20=40cm2>320.0cm2 底板实际应力： ,查表4.8得 则所需底板厚度： （2）加劲肋与底板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力为，加劲肋高度与支座节点板高度相同，厚度取与中间节点板相同（即-390×140×12）。采用hf=6mm，验算焊缝应力对V： 对M： （3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算取hf=8mm，实际焊缝总长度：焊缝设计应力： 支座节点图如图8所示：图8 支座节