钢筋结构焊接钢屋架设计书.doc

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1、钢结构焊接钢屋架设计书1设计资料根据下列资料选择屋架杆件截面和设计屋架的节点:屋架跨度L=30m,屋架间距b=6m;屋架支座高度H0=2m;屋架坡度i=1/12;屋架上弦间距长度d=3m.屋面采用1.5×6.0m预应力钢筋混凝土屋面板和卷材屋面(由二毡三油防水层、2cm厚水泥砂浆找平层及8cm厚的泡沫混凝土保温层组成),屋架选用梯形钢屋架,跨中高度H=3.0m,屋架简支在钢筋混凝土柱顶上.当地基本雪压为S0=0.7KN/m2.屋架上弦平面利用屋面板(用埋固的小钢板和上弦杆焊柱)代替水平支撑,在屋架

2、下弦平面的端部几两侧面端面布置水平及竖直支撑.设计规:《钢结构设计规》(GB50017—2003);《建筑结构荷载》(GB50009—2001).2荷载计算2.1恒载标准值:防水层(二毡三油上铺小石子)0.35KN/m2沿屋面坡向分布.找平层(2cm水泥砂浆)0.4KN/m2沿屋面坡向分布.保温层(8cm泡沫混凝土)0.5KN/m2沿屋面坡向分布.预应力混凝土屋面板(包括灌缝)1.5KN/m2沿屋面坡向分布.屋架自重(包括支撑)按经验公式计算.q=0.12+0.011L(L单位用m)=0.12+0

3、.011×30=0.45KN/m2沿水平投影面分布.因屋面坡度很小,故以上各项可直接相加得:恒荷载标准值为:3.1KN/m2.恒载设计值:3.1×1.2=3.72KN/m2.活载标准值:2.2屋面均布活荷载屋面均布荷载(不上人的屋面)0.7KN/m2沿水平投影面分布.雪载:S=urS0(因屋面与水平的倾角a=4.760<150,故屋面积雪分布系数ur=1.0).S=1.0×0.7=0.7KN/m2沿水平投影面分布.风载:因a=4.760<150,风载体型系数us=对屋面为吸力(-0.6),故可不考

4、虑风载影响.活载设计值:0.7×1.4(活载分项系数)=0.98KN/m2.在屋架力计算时,节点荷载由屋面恒载和均布活载组合而成.已知屋架上弦节间水平长度为3m,屋架间距为6m.2.3设计屋架荷载组合:(1)全跨恒载+全跨活载屋架上弦节点荷载:P=(3.72+0.98)×3×6=84.6KN.(2)屋架及支撑自重+半跨屋面板+半跨荷载(作用在左半跨)P左=[(0.45+1.5)×1.2+0.7×1.4]×3×6=59.76KN;P右=0.45×1.2×3×6=9.72KN.(3)全跨恒载+半跨活载

5、(作用在左半跨)P左=(3.72+0.98)×3×6=84.6KN;P右=3.72×3×6=66.96KN.经过计算,这种荷载组合所产生的杆件力对本屋架的杆件不起控制作用,故未列入。3力计算图1.1为屋架计算简图,杆件力用各杆件之间的三角关系求得:图1.1屋架计算简图屋架上弦除了承受轴心压力外,尚承受节间集中荷载而产生的弯矩,其值为:第一节间M=0.8M0=中间节间M=0.6M0=中间节间M=-0.6M0=-屋架在上述第一种和第二种荷载组合作用下的计算简图如图1.1所示.在全跨恒荷载和全跨活载作用

6、下,屋架弦杆、竖杆和靠近支座斜杆的力均较大.在屋架及支撑自重和半跨屋面板与活载作用下,靠近跨中、的斜杆力可能发生变号,故要注意.计算结果列于表中.表中列入控制设计的杆件力.4杆件截面选择4.1上弦杆截面选择按受力最大的弦杆设计,沿跨度全长截面保持不变.上弦杆B4为压弯杆件:N=-1018.72KN;MX=19.035KN·m.LX=300cm;LY=150;(由于上弦杆和屋面板埋设小钢板并牢固焊接,可代替水平支撑,故上弦杆平面外的计算长度LY=150cm).假设的步骤作用不大,可直接估计选出截面进

7、行验算.选用,A=43.3×2=86.6;W1X=234.4×2=468.8;W2X=90.95×2=181.9;iX=4.92cm;iy=7.07cm;(节点板厚选用t=12mm).(1)按公式验算弯矩作用平面的稳定性由第5章表5.1查得截面塑性发展系数=1.05;=1.2;由附录4查得压杆稳定系数:;.此处节间弦杆相当于两端支撑有端弯矩和横向荷载同时作用,且使构件产生反向曲率的情况,根据规等效弯矩系数.将以上数据代入下式,验算弯矩作用平面的稳定性:对于这种T形截面压弯杆件,还应验算截面另一侧,

8、即所以可保证弦杆弯矩作用平面的稳定性.(1)按下式验算弯矩作用平面外的稳定性由附录4查得=0.957;对于双角钢T形截面的整体稳定性系数:将以上数据代入下式,验算弯矩作用平面外的稳定性所以可保证弦杆弯矩作用平面外的稳定性.(1)强度验算由于上弦杆两端的弯矩比较大,同时(图1.2)较小.因此,尚需按下式验算节点负弯矩截面无翼缘一边的强度:因BC,BD的弯矩值和DE的相同,而轴心力均小于DE,为了简化制造工作,故可采用与DE相同的截面尺寸而不必验算.上弦杆AB,N=0,M=25.38K

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