1、設(shè)計(jì)資料(1)某車間跨度為 30m,廠房總長度102m,柱距6m,車間內(nèi)設(shè)有兩臺 50/10t中級工 作制軟鉤橋式吊車，地區(qū)計(jì)算溫度高于-20C,無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為6度，屋架下弦標(biāo)高為18m；采用1.5 6 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，n級防水，卷材屋面，桁架 采用梯形鋼桁架，兩端錢支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面尺寸為450%50mm,混凝土強(qiáng)度等級為C25,屋架采用的鋼材及焊條為：鋼材采用Q345鋼，焊條為E50型。(2)屋架計(jì)算跨度L。 =30000-2 150=29700(3)跨中及端部高度：本設(shè)計(jì)為無楝屋蓋體系，采用平坡梯形屋架，取屋架在30m軸線處的端部高度h =2000m

2、m ,屋架的中部高度h=3500mm.二、結(jié)構(gòu)形式與布置屋架桿件的幾彳S尺寸如圖1所示屋架支撐布置見圖 2所示:柔性累桿剛性系桿000 9 DOS006 寸屋架上弦橫向水平支撐布置0009 0009J r M rj rl /Jrj T00 9 000 9 (wo 9剛性系桿屋架卜弦橫向水平支探布置LXn 11三、荷載與內(nèi)力計(jì)算1、荷載計(jì)算20.4kN/m2永久荷載: 改性瀝青防水層20厚1:2.5水泥砂漿找平層20.4kN/m0.9kN/m2150厚加氣混凝土保溫層預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）1.4kN/m 2懸掛管道0.10N/m2屋架和支撐自重為 20.120+0.011x30=0.

3、45kN/m總和3.65kN/m2可變荷載基本風(fēng)壓：0.40 kN/m2基本雪壓：(不與活荷載同時(shí)考慮)0.5kN/m2積灰荷載0.7kN/m2不上人屋面活荷載0.7kN/m 2總和1.4kN/m2永久荷載設(shè)計(jì)值1.2 3.65KN/ m2 =4.38KN/ m2可變荷載設(shè)計(jì)值1.4 M.4KN/ m2 =1.96KN/ m2屋面坡度不大，對荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對屋面為吸力，重屋蓋可不考 慮。2.荷載組合：設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮以下三種組合：組合一全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦荷載 P=(4.38KN/ m2+1.96KN/ m2) K5 6=57.06KN組合二全跨永久荷載+半跨可變荷

4、載屋架上弦荷載 P1=4.38KN/ m2 X1.5 6=39.42KNP2=1.96KN/ m2 X1.5 6=17.64KN組合三全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷載屋架上弦荷載 P3=0.45KN/ m2 X1.2 1.5 6=4.86KNP4=(1.4 K2+0.7 僅4) K5 6=23.94KN四、內(nèi)力計(jì)算用圖解法或數(shù)解法皆可算出屋架桿件在全跨荷載作用下的內(nèi)力，如表4.1所示。桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)桿件內(nèi)力桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)桿件內(nèi)力上弦AB00斜腹桿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豎桿Aa-0.56-27.665豎桿Jg-0.90-42.755Cb,

6、Ec-1.01-50.3Ie-1.43-71.426Gd-0.97-49.294Kf0.031.002五、桿件設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力為580.4kN,選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為 二12mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度為14mm。5.1 上弦桿整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。上弦IJ、JK桿件的內(nèi)力最大，即N= -1160.8KN ,屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)軸線長度lox=150.8cm ,上弦橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)長度10y=300cm根據(jù)屋架上弦桿平面內(nèi)和平面外計(jì)算長度關(guān)系，采用等穩(wěn)定性原則，上弦截面選用兩個(gè)不等邊角鋼，短肢相并。假定長細(xì)比 入=60,查附錄表4.2,可得穩(wěn)定系數(shù)丫 =0.807 (由雙角鋼組 成的T形和十

7、字形截面均屬于b類)，則截面幾何特性為* N2A =1160.8*1000/(215*0.807)=6690.3 mm1150.8-=2.51cm603()().=5cm.60根據(jù)截面幾何特性查角鋼規(guī)格表，選用 2L 160 X 100 X 14,肢背間距a=12mm ,則竺強(qiáng)士 14by則與”3.7”1()0.i.4 .：,1-10.56 X 3001G 一心/3。廬 X1QI + 52.7 x 1G4 ,由于%加# = %，只驗(yàn)算繞K軸的整體檢定T杳表也,:0.339,則b=N/ 0 A=119.30MP215Mp故所選截面合適。填板在每個(gè)節(jié)間放一塊，則填板間距h =竽 _ 75/lrm

8、40i = 40 X 5.08 = 203+2cm滿足要求。5.2下弦桿整個(gè)下弦采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的桿de計(jì)算，即 N=1112.6kN.de桿平面內(nèi)的計(jì)算長度lox=300cm ;平面外的計(jì)算長度取縱向水平支撐點(diǎn)與系桿或系桿與系桿間的距離loy=29700/2=1485cm下弦桿是拉桿，則所需截面面積為/ N 1112.6 X 1()3 97A = = 5174p9zu/r = 51.75cm，;215因lox Moy ,故用不等邊角鋼，短肢相并，選用 2140 X 90 X 12,此時(shí)4=5280mm ,5=2.54cm,乙尸6.89cm按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算Lt300XT -= 1

9、18.11 A = 35()iT2.54L% =處=L = 215,53 A = 3502- yb . 3 JN 11126 * in3a = - = 210,72V/ / = 2152V/?rmi2A 52.S x HI2/1填板每個(gè)間距放一塊，則填板間距八=等=150rm = 8( x 4J4 = 351勿加滿足 要求5.3 端斜桿aB桿件軸力 n=580.4kn,計(jì)算長度 lox=loy=2535mm,因?yàn)閘ox=loy ,故采用不等邊角鋼，長肢相并，使任,選用2140X90X10,貝(JA=44,6cm zr=4.47cmf zz/=3.73cm25；k5 _1.47253.556.7

10、 A = 1503.73=68 A = 150f?29因-=9.0 %,故由%二按b類截面查表得p=07：16,得o =N/。A=181.75MP215Mp5.4 腹桿eg和gk兩桿在g節(jié)點(diǎn)處不斷開，采用連續(xù)桿件。桿件軸力=108.65kN,=76.96kN ,內(nèi)力不大。如果考慮半跨荷載組合，則該腹桿受壓，因此按受壓長細(xì)比控制截面。再分式桁架中的斜腹桿平面內(nèi)計(jì)算長度取節(jié)點(diǎn)中心間距1OX =230.6cm；平面外計(jì)算長度近似取為loy =461.1cm.選用等邊角鋼組成的雙角鋼270X5,則/l=13*74cm t 16cm t *?/=3.31cm、心230.6C% Q 1 c 107 = 1

11、/0、心461.1一% = = 139 A = 150115,8 X 10313.74 x 102ZqO - O J-=84.3N/mtri2 f = 215N/胃/5.5 豎桿Ie 桿件軸力 N=-71.43kN, lox =0.8X 319=255.2cm, loy =319cm 內(nèi)力較小，按入=150選擇截面，需要的回轉(zhuǎn)半徑為255.2_=L70c?, 150 319=23d150查型鋼表，選截面的和較上述計(jì)算值略大。選用2L63X5,其幾何特性為74=12.286cm2r 7/=l,94cm, ，=3.04cmAx = 131.54 Al = 150iiT L94L、319.1、% =

12、1= o n4 = 104,97 A 15。二”,故由按b類截面查表得通產(chǎn)03表 得= g =().38 x 12.286 x 1()2!六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)6.1下弦節(jié)點(diǎn)b設(shè)計(jì)步驟：由腹桿內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸；然后根據(jù)”的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸；最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：用E50型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值慳 200N/m m21） Bb 桿設(shè)Bb桿的肢背和肢尖焊縫為 8mm和6mm （注釋：這里肢背焊縫焊腳尺寸大于肢尖焊縫焊腳尺寸，主要是因?yàn)橹澈缚p承擔(dān)的力較大） ，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）為肢背心1 =最今+ 2M

13、=147.875mm取 150mm,肢尖 lW2 = 2；產(chǎn) + 2% =87.9mm，取 90mm2） bD 桿設(shè)bD桿的肢背和肢尖焊縫為 8mm和6mm,則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）為肢背Li129.6mm,取 130mm“洌斗2卜 一86.6mm,取 90mm3)Cb桿4)出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為360mm x 445mm 。Cbh, = 5?n m桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取 根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪下弦節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為44.5cm, 九f=GT，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差 N = 一 % = 7

14、72.6 - 31M454.2k，V受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為2/3 x 454.2 x 10,2 / 心Tf = - =83.3A7n?n 井 J 2 x 07 x G x (445 -2 x 6)/1弦桿的焊縫強(qiáng)度滿足要求。6.2上弦節(jié)點(diǎn)BBb桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)b相同。aB桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述同樣方法計(jì)算。1） aB 桿N=-580.4kN設(shè)aB桿的肢背和肢尖焊縫焊腳尺寸為10mm和6mm,則所需的焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）為+ 2h!二158.9mm,取 160mm肢尖，匕2 =“洌斗2h .行+ L.126mm，取 130mm8mm。用槽焊縫把上0.82)為了便于在上弦

15、上擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背P與上弦垂直，節(jié)點(diǎn)弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。槽焊縫作為兩條角焊縫進(jìn)行計(jì)算，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以 的折減系數(shù)。計(jì)算時(shí)可略去桁架上弦坡度的影響，而假定集中荷載 集中荷載P=50.3kN由槽焊縫單獨(dú)承受，上弦兩相鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受。肢背焊腳尺寸2J *2 12/i7=12mm肢尖焊腳尺寸根據(jù)畫出的節(jié)點(diǎn)詳圖(參考課本 P208圖7.51)確定上弦與節(jié)點(diǎn)板間的焊縫長度為460mm.上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力為pif) T v 10.% = - _山1 -r-TT-tv l3AN/mui2 2 X 275.2=550.4mm2）弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算上弦

16、與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，由于節(jié)點(diǎn)荷載較小，驗(yàn)算可以省略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按照上弦內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫=8mm,節(jié)點(diǎn)板長度為500mm,則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為500-10 2x8 = 221mm.TfGM0.15 x U43.3 x 10fi ,=-T-二 QSAX/mnr2 工().7 x 8 x 2246 x 0.15 X 1143.3 x IO3 x (100 - 25)2 x 0.7 x 8 x 2242=137x3A/m?7j則焊縫強(qiáng)度為7 = V(Y5T)2 + 685=692V/mm2因桁架的跨度較大，需將桁架分成兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)

17、和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊縫。腹板與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同。6.4 支座節(jié)點(diǎn)A為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面至支座底板頂面的距離不宜小于下弦角鋼水平肢寬度和130mm。本設(shè)計(jì)中取160mm.在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為14mm.支座節(jié)點(diǎn)桿端焊縫采用相鄰節(jié)點(diǎn)板上同一桿件的焊縫長度，按構(gòu)造要求選擇節(jié)點(diǎn)板尺寸。1）支座底板的計(jì)算支座反力為笈w=503kN,混凝土強(qiáng)度C20, /19.6N/ee:所需底板掙面積,503 x IO，An =9,6=523

18、.9c,門,錨栓直徑取d=25mm ,錨栓孔直徑為50mm ,則所需底板毛面積3 14 x 52,4 = 4rtp + A（）= 523.9 + 2 x 4 x 5 H= 583,5c?“按構(gòu)造要求采用底板面積為伐xb = 2S x 1相=7H加聲，墊板采用一100X100X20,孔徑26mln,實(shí)際底板凈面枳|3 14x5Aft = 784- 2x4x5 -=724.4仃工支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩相鄰邊支撐而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為M =的。2其中，底板實(shí)際應(yīng)力503 x 1032q =7 = 694N/msFy 724.4 x 11）2 f兩相鄰支撐之間的對角線長度為1214（140 ）2 + （140 ） 18.9cm，V 22兩相鄰支撐的相交點(diǎn)