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1、、设计资料(1) 某车间跨度为30m，厂房总长度102m，柱距6m,车间内设有两台50/10t中级工 作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架 下弦标高为18m；采用1.5x6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，II级防水，卷材屋面，桁架 采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450x450mm，混凝土强度 等级为C25，屋架采用的钢材及焊条为：钢材采用Q345钢，焊条为E50型。(2) 屋架计算跨度L。=30000-2x150=29700(3) 跨中及端部高度：本设计为无檩屋盖体系，采用平坡梯形屋架，取屋架在30m轴 线处的端部高度h
2、=2000mm，屋架的中部高度h=3500mm.二、结构形式与布置屋架杆件的几何尺寸如图1所示15015000屋架支撑布置见图2所示:000 9 OOS poor 寸 f 17 f T二 00S P8S P000 9刚性系杆柔性系杆屋架上弦横向水平支择布置刚性系杆柔性系杆000 9 000 9 (MXJ g0009 0009屋架卜弦横向水平支挥布置11一11三、荷载与内力计算1、荷载计算永久荷载:0.4kN/m2改性沥青防水层20厚1:2.5水泥砂浆找平层0.4kN/m2150厚加气混凝土保温层0.9kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m2悬挂管道0.10N/m2屋架和支撑
3、自重为0.120+0.011x30=0.45kN/m2总和3.65kN/m2可变荷载1.2x3.65KN/E=4.38KN/E1.4x1.4KN/E=1.96KN/E基本雪压：(不与活荷载同时考虑)0.5kN/m2积灰荷载0.7kN/m2不上人屋面活荷载0.7kN/m2总和L4kN/m20.40 kN/m2基本风压:永久荷载设计值可变荷载设计值屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考 虑。2.荷载组合：设计屋架时应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦荷载 P=(4.38KN/E+1.96KN/E) x1.5x6=57.06KN组合二全跨永久荷
4、载+半跨可变荷载屋架上弦荷载 P1=4.38KN/x1.5x6=39.42KNP2=1.96KN/Ex1.5x6=17.64KN组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载 P3=0.45KN/Ex1.2x1.5x6=4.86KNP4=(1.4x1.2+0.7x1.4)x1.5x6=23.94KN四、内力计算用图解法或数解法皆可算出屋架杆件在全跨荷载作用下的内力，如表4.1所示。杆件名称内力系数(F=1)杆件内力杆件名称内力系数(F=1)杆件内力上弦AB00斜腹杆aB-15.34-580.402BC, CD-15.35-580.905Bb8.82442.12DE,
5、 EF-18.19-9140975bD-7.55-379.755FG, GH-21.53-1082.96Dc5.36271.112HI-22.36-1124.71cF-4.22-212.755IJ, JK-22.73-1143.32Fd2.62131.775下弦ab6.33318.333dH-1.51-75.963bc15.36772.608He0.2914.588cd20.211016.566eg1.5376.99de22.131112.635gK2.17108.654ef21.241067.868gI0.5124.645竖杆Aa-0.56-27.665竖杆Jg-0.90-42.755Cb,
6、 Ec-1.01-50.3Ie-1.43-71.426Gd-0.97-49.294Kf0.031.002 30m(a)(b)图2.4竖向支撑的布置五、杆件设计腹杆最大内力为580.4kN，选用中间节点板厚度为=12mm，支座节点板厚度为14mm。5.1上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算。上弦IJ、JK杆件的内力最大，即N= -1160.8KN,屋架平面内取节点轴线长度lox=150.8cm，上弦横向水平支撑的节点长度l oy=300cm根据屋架上弦杆平面内和平面外计算长度关系，采用等稳定性原则，上弦截面选用两个不等 边角钢，短肢相并。假定长细比A =60，查附录表4.2，可得稳定系数Y
7、=0.807(由双角钢组 成的T形和十字形截面均属于b类)，则截面几何特性为fA*=N =1160.8*1000/(215*0.807)=6690.3mm 2性=2.5如60300=而=bcm根据截面几何特性查角钢规格表选用2L160X100X14,肢背间距a=12mm，则4=6942mm 嘉=2.80cm,霜=7.86cm按所选角钢进行验算150.8二 53.S52.80300=38.177.86满足长细比小于等于入=150的要求。由于双角钢属于单轴对称截面，绕对称轴屈曲时伴随有扭转，人，应取考虑扭转效应的换算 长细比入好，对于短肢相并的不等边双角钢截面611600.56Zrw().56 x
8、 300=11.43 , 7 = 10.5bi16 160/.3002 x 1.42=,x 订(+ 52.7 x 164 J14 加/则板=畦(】+器=44.44由于柿心=相，只验算绕x轴的整体稳定，查表所=0.839,则o =N/ A=119.30MP215MP故所选截面合适。填板在每个节间放一块，则填板间距，1 =衅=7Acm 40/ = 4。x 5.08 = 203.2cm满足要求。5.2下弦杆整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的杆de计算，即N=1112.6kN.de杆平面内的计算长度lox=300cm；平面外的计算长度取纵向水平支撑点与系杆或系杆与系杆间的距离loy=29700/2
9、=1485cm下弦杆是拉杆，则所需截面面积为4 N1112.6x1()3_.4 = = 5174.9z?i)n=5Lf 215因loXy，故用不等边角钢，短肢相并，选用2L140X90X12,此时4=52S0mm2,祐=2.54cm,顷=6.89cm按所选角钢进行验算300 2?54 1485 689=118.11 A = 350丝_ N _ 1112.6 x 1。3 _ A 52.H x 1 画一=21353 A = 35021().7N/fnm2 f =填板每个间距放一块，则填板间距h =哗=150cm 80? = 80 x 4.44 = 355.2cm,满足 要求5.3端斜杆aB杆件轴力
10、N=580.4KN,计算长度lox=loy=2535mm,因为lox=loy，故采用不等边角钢，长肢相并，使.”，选用2L140X90X10，则A二44.6cm七 si佗=4.47cm,标=3.73cm、 伪 253.5 .Ajr = = 567 A 15(如 4.1,、253.5、_,易=工= 68 A - 15。iy O- V因A#9=9.() L0/1,09/1(+行。4凯切b20.48 x 253,5巾，=13.52,所以9八- 1.09 x 9168 x 1253.52 x L02X#M 故由人产按b类截面杳表得户0.716得 o =N/ A=181.75MP215MP5.4腹杆eg
11、和gk两杆在g节点处不断开，采用连续杆件。,.,% nrr, , _ , ra . . . _.,、_杆件轴力 =108.65kN,=76.96kN，内力不大。如果考虑半跨荷载组合，则该腹杆受压，因此按受压长细比控制截面。再分式桁架中的斜腹杆平面内计算长度取节点中心间 距1 ox=230.6cm；平面外计算长度近似取为loy=461.1cm.选用等边角钢组成的双角钢2口70/4 1374cm , z-p2.16cm ? z3.31cmg 230.6 八_ rvl 竺=亏彷=1。7囚= 150Ml b 1461.1q = 139 A 150 O O -LX5顶易一厂一134nini:检:黑=84
12、.3叫血萨/ = 215N/5.5竖杆Ie杆件轴力N=-71.43kN， lox=0.8X319=255.2cm，loy =319cm内力较小，按入=150选择截面，需要的回转半径为255.2 1,70cm15031.91502,13cm查型钢表，选截面的和较上述计算值略大。选用2L63X5,其几何特性为A =12.286cm2r r=1.94cmT 7=3.04cm=131-54 A = 150255.2L94=104.97 七,故由山按b类截面查表得=038,得71.43 x 1030.38 x 12.286 x 102NT =9尤A153N/mm2 / = 215N/mm2六、节点设计
13、6.1下弦节点b条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸；然后根据的大小按 比例绘出节点板的形状和尺寸；最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。先算腹杆与节点板的连接焊缝：用E5。型焊1） Bb 杆设Bb杆的肢背和肢尖焊缝为8mm和6mm （注释：这里肢背焊缝焊脚尺寸大于肢尖焊缝焊 脚尺寸，主要是因为肢背焊缝承担的力较大），则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）为二、| K 147.875mm取 150mm,肢尖切=-0浏 矽 87.9mm，取，帅2） bD 杆设bD杆的肢背和肢尖焊缝为8mm和6mm，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）为肢背W. z s 129.6mm,取 13施 86.6mm，取90mm3) Cb 杆hf = 5m mCb杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取4）根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘 出节点详图，从而确定节点板尺寸为360mm X445
