梯形屋架設(shè)計(jì)24米

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1、24米跨梯形屋架設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 某車間跨度24米，長度192米，柱距6米。車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)20/5T中級工作制吊車。計(jì)算溫度高于-20℃，地震設(shè)防烈度為7度。采用3.0×6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，8cm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度為i=1/10。雪荷載為0.4KN/m2，積灰荷載為0.75KN/m2。屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400×400，混凝土標(biāo)號為C20。要求設(shè)計(jì)屋架并繪制屋架施圖。 二、屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置 本例題為無檁屋蓋方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架計(jì)算跨度為L0=L-300=23700mm，端部高度取H0=1990mm

2、，中部高度取H=2790mm（為L0/8.5）,屋架桿件幾何長度見附圖1（跨中起拱按L/500考慮）。根據(jù)建造地區(qū)的計(jì)算溫度和荷載性質(zhì)，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43型，手工焊。根據(jù)車間長度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下、弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見附圖2。因連接孔和連接零件上的區(qū)別圖中給出了W1、W2和W3等三種編號。 附圖1：屋架桿件幾何長度及設(shè)計(jì)內(nèi)力 附圖2：屋面支撐布置圖 三、荷載和內(nèi)力計(jì)算 1、荷載計(jì)算： 二氈三油上鋪小石子

3、 0.35 KN/m2 找平層（2cm厚） 0.40 KN/m2 泡沫混凝土保溫層（8cm厚） 0.50 KN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（含灌縫） 1.40 KN/m2 懸掛管道 0.10 KN/m

4、2 屋架和支撐自重 （0.12 +0.011L）=0.12+0.011×24=0.384 KN/m2 恒載總和 3.134 KN/m2 活荷載（或雪荷載）

5、 0.50 KN/m2 積灰荷載 0.75 KN/m2 由于屋面坡度不大，對荷載的影響較小，未予考慮。風(fēng)荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。 2、荷載組合 一般考慮全跨荷載，對跨中部分斜桿（一般為跨中每側(cè)各兩根斜腹桿）可考慮半跨組合，本例題在計(jì)算桿件截面時(shí)，將這些腹桿均按壓桿控制長細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。 節(jié)點(diǎn)荷載： 組合一： Fd=(1.2×3.134+1.4×0.4+1

6、.4×0.9×0.75)×6×3.0=94.78KN 組合二： Fd=(1.35×3.134+1.4×0.7×0.4+1.4×0.9×0.75) ×6×3.0=100.22KN 節(jié)點(diǎn)荷載取100.22KN，支座反力 Rd=4Fd=4×100.22=400.9KN 3、內(nèi)力計(jì)算 用圖解法或數(shù)解法均可計(jì)算出全跨荷載作用下，屋架的桿件內(nèi)力。其內(nèi)力設(shè)計(jì)值見附圖1。 四、截面選擇 腹桿最大軸力為574.56KN，查表8.4，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚t=8mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚t=10mm。 1、上弦 整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。 Nmax=-738.92KN，lox=301.5cm，lo

7、y=301.5cm (l1取兩塊屋面板寬度)。 選用2L140×10，A=54.7cm2，=4.34cm，=6.05cm 由于 所以 由查b類截面的 填板每節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊） 2、下弦 整個(gè)下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。 Nmax=759.46KN，lox=600.0cm，loy=600cm ，連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100mm（de節(jié)間），可不考慮螺栓孔的削弱。 選用2L180×110×10（短肢相并），A=56.8cm2，=3.13cm，=8.56cm 填板每節(jié)間放一塊 3、腹桿 ①

8、 桿件A-F、C-G： NAF=-50.2KN，lox=161.2cm，loy=201.5cm ; NCG =100.22KN，lox =208cm，loy =260cm。 由于內(nèi)力較小，可按長細(xì)比選擇截面，按內(nèi)力較大者計(jì)算。 選2L63×6, A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm 由于 所以 由查b類截面的 填板放兩塊 ② 桿件E-H： N=46.8KN 該桿件內(nèi)力較小，按長細(xì)比控制截面。為了便于連接垂直支撐，截面采用十字行截面。 lo =0.9320=288cm 選用2L10010 , A=38.52 cm2，

9、＝3.84。 ③ 桿件B-F： N=-574.56KN，lox=366.3cm，loy=366.3cm。 選用2L18011010（長肢相并），A=56.8cm2，=5.81cm，=4.23cm 由于 ， 故 由查表得， 填板放兩塊 。 ④ 桿件B-G： N=301.06KN，lox=302.4cm，loy=378cm。 選用2L636，A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm 填板放兩塊 。 ⑤ 桿件D-G、D-H： N=-119.36KN，lox=333.6cm，loy=417.3cm。 選用2L806

10、，A=18.8cm2，=2.47cm，=3.58cm 由于 ， 故 由查表得（b類截面） 填板四塊 屋架桿件截面選用表 表一 桿 件 名 稱 桿 件 號 內(nèi)力設(shè)計(jì)值 N(KN) 計(jì)算長度(m) 選用截面 截面積A(cm2) 計(jì)算應(yīng)力 （N/mm2） 容許長細(xì)比[] 桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫（mm） 填板數(shù) l0x l0y 上 弦 桿 A-B D-E -738.92 301.5 301.5 2L140×10 54.7 179.2 150 2 下 弦 桿 G

11、-H 759.46 600 600 2L180×110×10 56.8 133.7 250 1 腹 桿 A-F -50.12 161.2 201.5 2L63×6 14.58 67.9 150 2 C-G -100.22 208 260 2L63×6 14.58 135.8 150 2 E-H 46.8 288 288 2L100×10 38.52 1.62 200 4 B-F -574.56 366.3 366.3 2L180×110×10 56.8 175.6 150 2 B-

12、G 301.06 302.4 378 2L63×6 14.58 206.5 250 2 D-G -59.68 333.6 417.3 2L80×6 18.8 176 150 4 D-H -16.84 333.6 417.3 2L80×6 18.8 49.6 150 4 五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1、下弦節(jié)點(diǎn)“G” 先計(jì)算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：B-G桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取hf1=8mm，hf2=6mm，則所需焊縫長度： 肢背： 用140mm 肢尖： 用100

13、mm 腹桿C-G和D-G桿件的內(nèi)力較小，焊縫按構(gòu)造采用，肢背：hf1=6mm, lw1取80mm 肢尖：hf2=6mm, lw2取80mm 其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，內(nèi)力差ΔN=NGH-NFG=759.46-434.66=342.8KN。由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量得實(shí)際節(jié)點(diǎn)板長度為63cm，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為6mm，則計(jì)算長度lw=63-1.2=61.8cm。肢背焊縫應(yīng)力為： 附圖3 下弦“G”節(jié)點(diǎn) 2、上弦“B”節(jié)點(diǎn)（見附圖4）

14、同樣先計(jì)算腹桿B-F、B-G的桿端焊縫，方法同上。由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得節(jié)點(diǎn)板長度為81cm。現(xiàn)驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載F=100.22KN，hf=t/2=4mm，lw1=81-0.8=80.2cm 肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差ΔN=NBC-NAB=676.98-0=676.98KN，偏心距e=10-2.8=7.2cm，偏心力矩M=ΔN·e=676.98×7.2=4874KN·cm，采用hf2=10mm，lw2=81-2=79cm，則 對ΔN： 對M： 附圖4 上弦“B”節(jié)點(diǎn)

15、 3、屋脊“E”節(jié)點(diǎn)（附圖5） ①計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： E-H桿件內(nèi)力較小，按構(gòu)造設(shè)置焊縫，即取hf1=6mm，hf2=6mm, lw1 =80mm, lw2 =80mm。 ②驗(yàn)算弦桿和節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得節(jié)點(diǎn)板長度為 40cm。節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，節(jié)點(diǎn)豎向集中荷載, hf =t/2=4mm，lw1 =40-0.8cm。 肢尖焊縫內(nèi)力差ΔN=0,可按構(gòu)造要求設(shè)置焊縫。 ③拼接計(jì)算：拼接角鋼采用與弦桿截面相同的2L100×12，焊腳尺寸hf取8mm，則拼接角鋼除

16、到角外，豎肢需切去 Δ=t+hf+5=12+8=5=25mm，按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度 共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度為 拼接角鋼總長度為 取拼接角鋼長度為600mm。 附圖5 屋脊節(jié)點(diǎn)“E” 4、支座節(jié)點(diǎn)“F”（附圖6） ①、腹桿桿端焊縫計(jì)： B-F桿由前面計(jì)算結(jié)果取肢背及肢尖角焊縫尺寸分別為：hf1=8mm，hf2=6mm, lw1 =220mm, lw2 =170mm。 A-F桿件內(nèi)力較小，按構(gòu)造設(shè)置焊縫，即肢背及肢尖角焊縫尺寸均為6mm，焊縫長度為lw=80mm。 ②驗(yàn)算弦桿

17、焊縫：由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得節(jié)點(diǎn)板長度為42 cm。肢背及肢尖焊角尺寸均取為8mm，則計(jì)算長度lw1 = 42-1.6=40.4cm。肢背焊縫應(yīng)力為： ③、底板計(jì)算 支反力Rd=400.9KN，fc=10N/mm2，所需底板凈面積： 取錨栓直徑d=24mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板面積為： 按構(gòu)造要求采用底板面積為a×b=26×26=676>470.5cm2，底板凈面積為： 墊板采用100×20×100，孔徑26mm。底板實(shí)際應(yīng)力為： ，查表5.8，，則 所需底板厚度 用t=24mm，底板尺寸為-280×24×280。 ④、加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算 一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力為，，加勁肋高度低于A-F桿下端18mm，厚度取與中間節(jié)點(diǎn)板相同為10mm。采用hf=6mm，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力 對V： 對M： ⑤、節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算 取hf=8mm，實(shí)際焊縫總長度： 焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力： 其余節(jié)點(diǎn)見施工圖。