梯形屋架,廠房總長度:90m,柱距6m,跨度:24公尺,端部高度2m。跨中高度3.2m,屋面坡度i=1:10,材料為q235b。
由於採用大型屋面板和油氈防水屋面,故選用平坡梯形鋼屋架,未考慮起拱時的上弦坡度i=1/10。屋架跨度l=24m,每端支座縮排0.15m,計算跨度l0=l-2*0.
15m=23.7m;端部高度取h0=2m,中部高度h=3.2m;起拱按f=l0/500,取50mm,起拱後的上弦坡度為1/9.
6。配合大型屋面板尺寸(1.5*6m),採用鋼屋架間距b=6m,上弦節間尺寸1.5m。選用屋架的桿件布置和尺寸如施工圖所示。
(1) 荷載計算:
荷載與雪荷載不會同時出現,故取兩者較大的活荷載計算:
永久荷載標準值:
防水層0.35 kn/m2
找平層0.40 kn/m2
保溫層(80mm厚0.50 kn/m2
鋼屋架自重1.4 kn/m2
小計2.65 kn/m2
可變荷載標準值
屋面活荷載0.70 kn/m2
積灰荷載0.5 kn/m2
總計: 1.20 kn/m2
(2) 桿件內力組合
組合一:全跨永久荷載+全跨可變荷載
q=3.85kn/m2
f=(2.65+1.2)×1.5×6=34.65 kn/m2
桿件組合內力 n=34.65 k(kn)
組合一:全跨永久荷載+半跨可變荷載
2.65×1.5×6=23.85 kn/m2
1.2×1.5×6=10.8 kn/m2
(3) 內力計算
(1)上弦杆截面設計
整個上弦杆採用同一截面,按最大內力計算n=-527.74kn(壓力)
計算長度:屋架平面內取節間軸線長度=1.508m
屋架平面內取節間軸線長度=2×1.508=3.016m
因為:2= ,故截面宜選用兩個不等肢角鋼,且短肢相並。
設 ,查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積:
a=n/φf=527.74×103/0.807×215=3041 mm2
需要迴轉半徑:
ix=loy/λ=1508/60=2.51cm
iy=loy/λ=3016/60=5.03cm
根據需要的a , , ,查角鋼型鋼表,選用2l160×100×10,
a=50.6 ix=2.85 cm iy=7.78cm
按所選角鋼進行驗算:
λx=/ ix=150.8/2.85=53
λy=/ iy=301.6/7.78=39
滿足長細比=150的要求。
由於,只需求出,
查軸心受壓構件的穩定係數表:。
σ=n/φxa=527.74/0.842×3041
=206.1n/mm2﹤215 n/mm2所選截面合適。
(2)下弦杆截面計算:
整個桿件採用同一截面,按最大內力計算:n=524.86kn(拉力)
計算長度:屋架平面內取節間軸線長度=300cm
屋架平面內取節間軸線長度=2×300=600cm
計算需要淨截面面積:
an=n/ f=524.86×103/215=2441 mm2
選用2l100×80×7(短肢相並),
a=24.6 ix=2.35cm iy=4.78cm
按所選角鋼進行驗算:
λx=/ ix=300/2.35=154.5<λ=350
λy=/ iy=600/4.78=125.5<λ=350
σ=n/ a=524.86×103/2460
=214.6n/mm2﹤215 n/mm2所選截面滿足要求。
(3) 端斜桿ab
桿件軸力:n= -311.4kn (壓力)
麵內和麵外的計算長度係數均為1.0,所以計算長度: ===254.3cm 以為=,故採用不等肢雙角鋼,長肢相並,使
an=n/ f=311.4×103/215=1448.4mm2
選用2l125×80×10
a=39.42
λx=/ ix=254.3/3.98=63.9<λ=150 屬於b類截面
λy=/ iy=254.3/3.31=76.8<λ=150 屬於b類截面
由於λy=76.8 查表
σ=n/φya=311.4×103/0.71×3942
=121.7n/ mm2﹤215 n/ mm2 所選截面滿足要求
(4) 斜腹杆
桿件軸力:n= 37.35 (壓力)
再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面內的計算長度取節點中心間距,an=n/ f=37.35×103/215=173.7 mm2
選用2l25×16×3,查角鋼規格表得
a=2.32 ix=0.44cm iy=1.16cm
λy=/ iy=230.1/1.16=138<λ=150
由於,只需求。查表=0.31,則
σ=n/φya=48.2×103/0.31×232=670n/mm2>215 n/mm2
(5) 豎腹杆:
桿件軸力 n= 37.1kn(拉力)。
根據螺栓排布要求,中間豎桿最小應當選用2l63×5的角鋼,並採用十字的截面。 a=1229
所選截面滿足要求。
重點設計「b」「b」「i」「e」「a」五個典型節點,其餘節點設計類同,用e43焊條時,角焊縫的抗拉,抗壓和抗剪強度設計值,最小焊縫長度不應小於8hf。
(1)下弦節點「b」
「bb」杆。
桿件軸力n=233.9kn ,截面為2l63×5 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, 。
肢背焊縫焊腳尺寸取:
所需焊縫長度:
l1=(αn/2×0.7×hf1×fyw)+2×hf1
=(0.7×301.5×103/2×0.7×6×160)+2×6=169mm
取l1=169<62 hf1 =372mm。
肢尖焊縫焊腳尺寸取:
所需焊縫長度:
l2=(bn/2×0.7×hf2×fyw)+2×hf2
=(0.3×301.5×103/2×0.7×5×160)+2×5=90.7mm
取l2=90.7≥max(10 hf250+2 hf2) =60mm。
「bd」杆
桿件軸力n= -188.2kn ,截面為2l80×7 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, 。
肢背焊縫焊腳尺寸取:
所需焊縫長度:
l1=(αn/2×0.7×hf1×fyw)+2×hf1
=(0.7×243×103/2×0.7×8×160)+2×8=105mm
取l1=105<62 hf1 =62×8=496 mm。
肢尖焊縫焊腳尺寸取:
所需焊縫長度:
l2=(bn/2×0.7×hf2×fyw)+2×hf2
=(0.3×243×103/2×0.7×6×160)+2×6=66mm
取l2=66≤62 hf2 =62×6=372 mm
「cb」杆
桿件軸力n= -34.7kn
因其內力很小,焊縫尺寸可按構造確定,取焊腳尺寸,焊縫長度:。
下弦與節點板的接焊縫
焊縫受力為左右兩下弦杆的內力差:
△n=(8)-(2)= 398.8-171.6=227.2kn
取肢尖與肢背的焊腳尺寸:
肢背所需焊縫長度:
l1=(0.75×227.2×103/2×0.7×6×160)+2×6
=138.8mm , 取l1=140mm。
肢尖所需焊縫長度:
l2=(0.25×227.2×103/2×0.7×6×160)+2×6
=54.3mm , 取l2=60mm。
(2)上弦節點「b」
「bb」杆
「bb」杆與節點板的焊縫尺寸和節點,「b」相同。
「ab」杆
桿件軸力n=-316.9kn ,截面為2l125×80×10 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, ,角焊縫強度設計值:。
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