厂房钢屋架计算书

.. .. ..一、设计资料厂房总长90ｍ，跨度根据不同学号为 24m。1、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 C30，屋面坡度为 i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 8度，屋架下弦标高为 18ｍ；厂房内桥式吊车为 2台150/30 t（中级工作制），锻锤为2台５t。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、焊条为：学号为单号用 Q235钢，焊条为E43型。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：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.11L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为=0.35KN/m2，施工活荷载标准值与雪荷载不同时考虑 ，而是取两者的较大值 ；积灰荷载根据不同学号按附表取 ：0.7KN/m2；③屋面个构造层的荷载标准值 ：三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2水泥砂浆找平层 0.4KN/m2保温层 0.5KN/m2一毡二油隔气层 0.05KN/m2. 专业.专注 ... .. ..水泥砂浆找平层 0.3KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2二、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L0＝24000－300＝23700mm；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：15081508150815081508150815091508GHIF0ABCD09605099930292383903295513319528823127359262510拱108299a起1501350cegI1500×8=12000g.24米跨屋架几何尺寸1.01.01.01.01.01.01.01.00.5GHIFDEABC-15.262-14.71-14.710-13.53-10.00-8.724.0++06+00.0.43..41+0085761.8..5.7-2.11..881-0-1-108.8----3.53.65.17.17+4.7+14+15+15+11acegIh.24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值. 专业.专注 ... .. ..1.01.01.01.01.01.01.01.00.5GHIH'FG'EF'E'D-7.D'ABC-7.3838-C'B'4-959-4.25-9.059-2.4706.0.00+4+0-01-0-0-007.-40.11..0.+2+11061002-05310.1.+....02...3.9-+4450570.0.120..571-05-73.5.80.3.066-113240--+3.48+8.0+9.34+8.44.73++5.31+++1.25+6+3.53acegIig'e'c'a'i.24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值支撑布置：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。. 专业.专注 ... .. ..四、屋架节点荷载. 专业.专注 ... .. ..屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算 ：荷载计算表表1荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2）预应力混凝土大型屋面板1.451.451.35=1.958三毡四油（上铺绿豆沙）防水0.40.41.35=0.54层水泥砂浆找平层0.40.41.35=0.54保温层0.50.51.35=0.675一毡二油隔气层0.050.051.35=0.068找平层0.30.31.35=0.405屋架和支撑自重q=0.12+0.011L=0.3840.3841.35=0.518永久荷载总和3.4844.704屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载0.90.91.4=1.26可变荷载总和1.62.24计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）F＝（4.704+2.24）×1.5×62＝.496kN全跨永久荷载F1=4.704×1.5×426＝.336kN. 专业.专注 ... .. ..半垮节点可变荷载F2＝2.24×1.5×206＝.16kN全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.518×1.5×46.＝662KN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（1.958+1.12）×1.5×276.＝702KN五﹑屋架杆件内力计算表2屋架杆件内力组合表内力系数（F=1）第一种第二种组合第二种组合杆件计杆件名称全跨左半跨右半组合F×①F1×①×①×①算内力1+F3+F3+①②③F×①F2×②+F2×F4×②F4×③（kNAB0.0000.0000.0000.000.000.000.000.000.000上BC;CD-8.72-6.25-2.47-544.9-495.1-418.9-213.7-109.08-544.9弦DE;EF-13.53-9.04-4.49-845.5-755.0-663.3-313.5-187.46-845.5杆FG;GH-15.26-9.17-6.09-953.6-830.9-768.8-325.1-239.85-953.6HI-14.71-7.38-7.38-919.3-771.5-771.5-273.0-273.02-919.3下ac4.733.481.25295.61270.41225.45118.4556.68295.61弦ce11.538.03.53720.58649.41559.30275.37151.54720.58eg14.659.345.31915.57808.52727.27327.03215.40915.57杆gi15.178.446.73948.06812.39777.91304.53257.16948.06. 专业.专注 ... .. ..aB-8.87-6.53-2.34-554.3-507.1-422.6-222.2-106.17-554.3斜Bc6.884.76-2.12429.97387.23248.53163.94-26.65429.97cD-5.44-3.14-2.02-339.9-293.6-271.0-112.3-81.32-339.9腹De3.701.901.80231.24194.95192.9369.8867.11231.24eF-2.460.71-1.75-153.7-89.83-139.48.20-59.95-153.7杆Fg1.11-0.451.5669.3737.9278.44-7.2948.3978.44gH0.021.55-1.531.2532.09-30.0043.03-42.29-42.29Hi-1.08-2.471.39-67.50-95.52-17.70-73.4633.47-95.52Aa-0.5-0.50-31.25-31.25-21.17-16.18-2.33-31.25竖Cc-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50杆Ee-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Gg-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ii00.970.970.0019.5619.5626.8726.8726.87六、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=-953.69KN，l0x=150.8cm，l0y=300.0cm(取两块大型屋面板的宽度之和为横向支撑间距，即l0y；取每个上弦杆的长度为 l0x)。2l0x≈l0y，故截面应选择不等边角钢截面。假定λ=60，则=0.807，Areq=N/ f=554300/（0.807×215）=3194.72mm2iyreq=lox/λ=1508/60=25.13mmiyreq=loy/ ＝3000/60＝50mm由附表7.6选2L125×80×10，短肢相并，肢背间距a=10. 专业.专注 ... .. ..A=2×19.7×100=3940mm2、ix=22.6mm、iy=61.1mm截面验算：x＝lox/ix＝1508/22.6=79.87<［］＝150(满足)y＝loy/iy=3000/61.1=49.10<［］＝150(满足)b/t=125/10=12.5 ＜0.58×3000/125=13.92所以近似取 yz= y=49.10＜ x=79.87，max= x=79.87查表4.2得 ＝0.688由N/ A=554300/(0.688×3940)＝204.48N/ mm2<215(满足)故上弦杆采用2L125×80×10短肢相并，如下图：（2）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=948.06KN计算lox＝300cm loy=1800/2=1200cm由附表7.6选2L125×80×12短肢相并a=10A＝2×23.4＝46.8cm2，ix ＝2.24cm ，iy＝6.16cm＝N/An=948060/4680=202.58N/ mm2<215(满足). 专业.专注 ... .. ..x＝lox/ix＝300/2.24=133.93<［］＝350(满足)y＝loy/iy=1200/6.16=194.81<［］＝350(满足)故下弦杆采用2L125×80×12短肢相并，如下图：（3）斜腹杆gH按压杆计算：N=-42.29KN，l0x=0.8×339.6=271.68cm，l0y=339.6cm，选用截面2L63×6 a=10截面几何特性：几何面积：A=14.58cm2回转半径：ix=1.93cm，iy=2.98cm长细比：lox271.68140.76150x1.93ixloy339.6113.9150y2.98iyb/t=63/6=10.5＜0.58×339.6/6.3=31.3故，yz（y10.475634/3396262）116.0x140.76因x>y，只需求x，查表得x=0.342. 专业.专注 ... .. ..则 ＝N/ xA=42290/0.342×1458=84.81N/ mm2<215(满足)按拉杆计算：N=43.03KN＝N/A=43030/1458=29.52 （满足）所以采用等肢角钢 2L63×6，如下图所示（4）腹杆aBN=-554.3KN，l0x=0.8l=0.8×2535=2028mm，l0y=2535mm选用截面2L90×12a=10截面几何特性：几何面积：A=40.62cm2回转半径：ix=2.71cm，iy=4.17cm长细比：lox202.8x74.8150ix2.71loy253.5y60.8150iy4.17. 专业.专注 ... .. ..b/t=90/12=7.5＜0.58×253.5/9=16.3故，yz（y10.475904/25352122）62.8x74.8因x>y，只需求x，查表得x=0.722则＝N/xA=554300/0.722×2<215(满足)4062=189N/mm所以选择截面为2L90×12的等肢角钢，肢背间距为a=10mm，如下图：（5）腹杆BcN=429.97KN，l0x=0.8×260.8=208.6cm，l0y=260.8cm选用截面2L90×8 a=10截面集合特性：几何面积：A=21.28cm2回转半径：ix=2.79cm，iy=4.05cm长细比：lox208.6x76.77150ix2.79loy208.6y51.51150iy4.05. 专业.专注 ... .. ..承载力验算：＝N/A=429970/2128=202.05N/mm2<215(满足)所以选择截面为2L90×8的等肢角钢，肢背间距为a=10mm，如下图：其余截面选择见下表：屋架杆件截面选用表计算长度计算内力设杆截面应力杆件计值容许长件l0x(ml0y(m所用截面积（N/填板数名称（kN(cm2)cm2细比[λ]号m)m)））上弦FG-953.62204.每节间1508300039.4150杆、9L125×80×10481. 专业.专注 ... .. ..GH下弦12002202.每节间gi948.06150046.8350杆0L125×80×12581-554.3189.aB253525352L90×1240.621502400202.Bc429.97208626082L90×827.88350205-339.9127.cD228728592L90×1240.6215028282.9De231.24228728592L90×827.8835024-153.762.5eF250331292L90×1240.621502腹杆4628.1Fg78.44249531192L90×827.883350284.8gH-42.29271733962L63×614.5815031Hi-95.52269633702L63×614.58189.1503939.9Aa-31.25199019902L63×614.5815029Cc-62.50183222902L63×614.5875.41502. 专业.专注 ... .. ..784.3Ee-62.50207225902L63×614.581503898.0Gg-62.50231228902L63×614.581503918.4Ii26.87289128912L63×614.5820033七、节点设计选用E43焊条，则焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值为：ffw160N/mm，设计时考虑无引弧的影响。腹杆最大内力554.3KN，查表7.4选用中间节点板厚度12mm，支座节点板厚度14mm。①、上弦“B”节点（见附图）计算腹杆的杆端焊缝。NBa=-554.34KN；NBc=429.97KN；设“Ba”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为 hf=10mm和hf=8mm肢背：lw2554340/320.710160210184.98取190mm肢尖：lw1554340/320.7816028119.11取120mm设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为 hf=8mm和hf=6mm肢背：lw2429970/320.7816028179.68取190mm肢尖：lw1429970/320.7616026118.64取120mm验算上弦杆与节点板的连接. 专业.专注 ... .. ..假定上弦杆的形心线至肢背的距离为 30mm，上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背 10mm，肢背采用塞焊缝。hf1 t/2 12/2 6mm，由斜杆焊缝确定的节点板尺寸 ，得节点板长度是：410mm，则焊缝的计算长度为lw1 lw2 410 12 398mm。则肢背焊缝强度为：f

22F/20.7hf1lw62496/20.7639818.69N/mm1.22160195.2N/mm肢尖焊缝承担上弦杆内力差 N 544.97KN,e 125 30 95mm偏心力矩M= Ne 544970×95=36.41×106N/mm选择hf2 10mm，则ff

54497086.89N/220.710448mm636.41106136.59N220.7104482/mm则肢尖焊缝强度为：(f)22(136.59)286.89222f1.22141.72N/mm160N/mmf都满足要求。②下弦节点“c”NcD=-339.9KN；NBc=429.97KN；NCc=-62.50KN计算腹板与节点板的连接焊缝B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取 hf1=10mm，hf2=8mm，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背：lw2429970/320.710160210147.97取160mm. 专业.专注 ... .. ..肢尖：lw1429970/320.781602895.98取100mm腹杆cD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：hf1=10mm，hf2=8mm肢背：lw2339900/320.710160210121.16取130mm肢背：w1339900/320.781602879.22取90mmlCc杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为 5mm。验算下弦杆与节点板的连接内力差ΔN=720.58-295.61=424.97KN 。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，得实际节点板长度为 430mm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为 6mm，则计算长度lw=430-12=418cm。肢背焊缝应力为：242497022320.741880.68N/mm160N/mm6③屋脊节点弦杆杆端受力不大按照构造要求设置焊缝 ，取hf=5mm。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸 。上弦杆采用2L125×80×12拼接角钢采用与上线相同 的角钢，热弯成型，拼接角钢除倒棱 外，竖肢需切去10 10 5 25mm，取 25mm，切肢后剩余高度为 h- =75mm，角焊缝用hf=8mm，按轴心受压等强度设计。拼接角钢全截面承载力为N＝xAf0.7084680215712.4KN则上弦杆件与拼接角钢肢尖在街头一侧的焊缝长度为N712400lwffw636.1mm0.7hf0.710160. 专业.专注 ... .. ..共有四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：lw636.1179.0mm204采用拼接角钢半长为179+5=184mm，总长l=2184=368mm，取实际长度为2200=400mm。④、支座节点“a”NAa=-31.25KN、NaB=-554.3KN、Nac=295.611、 腹杆焊缝设计aB肢背取190mm，hf1=10mm 肢尖取120mm，hf2=8mm。Aa杆内力较小取构造要求，hf2=5mm，肢尖肢背取l=70mm。ac杆设肢背焊缝厚度 hf1=8mm，hf2=6mm肢背：lw2295610/320.7816028125.98取140mm肢尖：lw1295610/320.761602685.31取100mm2、根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝 ，节点板采用—390×280×12。为便于施焊。且在支座设加劲肋—140×12，高度为290mm。（1）板底计算支座反力：R=8×62.5=500KN柱采用C30混凝土fc2，所需板底净面积为14.3N/mmAn=500000/14.3=349.65cm 2锚栓直径采用d=25mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板面积：A=An+A0=349.65+2×3×5+3.14×52/4=419.28cm2按构造要求采用底板面积 a×b=28×28=784cm2>419.28cm