1、- 1 -钢 屋 架 设 计 计 算 书(B 组甲)一、题目：设计某车间（无吊车、无天窗、无振动设备）二、设计资料1. 车间柱网布置图（30m240m ）2. 屋架支撑与钢筋混凝土柱顶3. 屋面采用 1.56m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 （屋面板不考虑作为支撑用）4. 柱距 6m，厂房跨度 L=24m。5. 柱网布置6. 选用钢材 Q235B，焊条 E43 型，手工焊。图 1 柱网布置图三、屋架布置及几何尺寸图 2 屋架几何尺寸- 2 -屋架计算跨度=30000-300=29700mm。屋架在 30m 轴线处的端部高度取 H0=1990mm。跨中高度 H= 3490mm。四、支撑布置屋架
2、支撑布置见图 3 所示。图 3 屋架支撑布置图- 3 -说明：图 3 中与横向水平支撑连接的屋架编号为 GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为 GWJ-1。五、荷载计算及内力计算1、 荷载计算汇总表注：非轻型屋盖不考虑风荷载的作用。永久荷载和可变荷载引起的屋架上弦节点荷载设计值：a) 使用阶段P(恒)=3.2641.56=29.376 kNP(活)=0.981.56=8.82 kNb) 施工阶段P(恒)=0.6241.56=5.616 kNP(活)=(1.68+0.98)1.56=23.94 kN2、 荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1） 全跨永久荷载+全跨可
3、变荷载（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载（3） 全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载以上 1） ，2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。3、 内力计算该设计采用内力系数法计算了屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数(如图 4 所示)，并列于表 1。根据算得的节点荷载和杆力系数，利用表 1 进行杆件的内力计算组合并求出各杆的最不利内力，计算过程和结果如表 1。表 1 杆力组合表 项次 荷载名称标准值KN/m2设计值KN/m2 备注1 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1.4 1.68 沿屋面坡向分布2 二毡三油加绿豆沙 0.4 0.48 沿屋面坡向分布3 找平层 2cm 厚
4、0.4 0.48 沿屋面坡向分布4 钢屋架及支撑自重 0.52 0.624 沿水平面分布恒载总和 2.72 3.2645 活载 0.7 0.98 取屋面均布活载活载总和 0.7 0.98- 4 -杆内力系数 内力值使用阶段 施工阶段P=1 P 恒P 活P 活P恒P活P活在左半跨在右半跨 全跨全跨恒载在左半跨在右半跨全跨恒载在左半跨在右半跨杆 件名 称 计算内力KN组合项目AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +BD -6.120 -3.262 -8.572 -301.664 -125.773 -53.393 -29.323 -214.062 -93.086 -432.263 +DF -
5、8.129 -4.023 -12.36 -452.153 -177.074 -93.442 -43.694 -292.036 -160.761 -734.673 +FH -7.061 -6.439 -13.28 -491.841 -162.933 -126.981 -47.175 -273.664 -210.423 -789.762 +上弦杆HI -7.045 -5.428 -11.45 -487.756 -168.937 -135.728 -51.273 -287.654 -198.437 -780.567 +ac 4.320 1.090 4.1 163.881 70.163 25.408
6、15.543 115.674 41.889 278.452 +ce 7.612 3.081 9.756 389.477 155.315 71.818 36.940 258.034 118.403 603.715 +eg 8.345 4.636 11.962 478.133 180.750 118.045 45.334 281.348 178.454 765.923 +下弦杆gi 7.946 3.787 11.87 475.671 182.32 119.78 46.56 282.34 180.56 768.876 +aB -5.641 -2.043 -7.684 -307.137 -131.49
7、2 -47.622 -29.130 -216.784 -78.512 -487.251 +Bc 4.236 1.988 5.808 232.152 92.308 43.077 22.018 152.183 71.019 387.537 +cD -2.612 -1.776 -4.409 -176.232 -61.375 -41.399 -16.715 -101.186 -68.252 -279.006 +De 1.245 2.543 3.792 111.599 28.485 36.597 10.584 46.961 60.335 176.681 +eF -0.047 -1.534 -1.572
8、-62.834 -1.096 -35.548 -5.959 -1.806 -58.606 -99.478 +Fg -1.123 1.357 0.334 13.145 -24.245 31.867 1.289 -40.967 56.534 54.980 +gH 1.913 -1.200 0.713 28.499 44.592 -27.972 2.703 73.747 -46.11676.39173.65+ +斜腹杆Hi -1.441 1.724 0.283 8.313 -12.71 15.206 1.589 -34.498 41.273-32.90928.80+ +Aa -0.5 0 -0.5
9、-19.986 -11.655 0 -1.896 -19.215 0 -32.651 +竖杆CcEeGgIi-1 0 -1 -40.971 -25.31 0 -3.791 -38.43 0 -66.294 +图 4 上弦左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数六、杆件截面设计- 5 -1、 上弦杆截面计算整个上弦杆不改变截面，取上弦最大设计杆力（IK 杆）计算。 N = 868.882kN（压力） ， 。根据腹杆最大设计杆力 ，查cmlx8.50cmly6.3010 )(35.46压 力kaB钢结构设计手册 ，取中间节点板厚度 t=10mm，支座节点板厚度 t=12mm。因为 ，故截面宜选用两个不等
10、肢角钢，且短肢相并。如图 5 所示。yxl02yyxx10图 5 上弦截面设 ，查轴心受压构件的稳定系数表60807.需要截面积 235082187.mfNAS需要回转半径clix.605 cliy03.5610根据需要的 AS、 ix 、i y ，查角钢型钢表，选用 2 ，A S= 50.6 c , ix = 2.85 cm , 10iy = 7.69cm(节点板厚 10mm)。按所选角钢进行验算，查轴心受压构件的稳定系数表， ，故 015.831502xli .842x满足要求。226.4(/)15/84xNNmfNmA验算对称轴 y 的稳定承载力。因 ，换算长细比1 1/60.6/.30
11、.6/1.5oybtlb，查轴心受压构件的稳定2 2014 413.3.7()3.7()5. 57yyzlbt 系数表， ，故 .8y32286.10.(/)15/2yNNmfNmA 满足要求。垫板每节间放置一块（满足 范围内不少于两块） ，垫板间距 =150.8/2=75.4cm ，满足要求。 （详见图 9）s垫板每节间放置四块， =289/5cm=57.8 cm As，满足要求。底板承受的实际均布反力 32.05.7(/)78496cRqNfA节点板和加筋肋将底板分层四块相同的两相邻边支承板，它们的对角线长度 a1及内角顶点到对角线的距离 b1分别为，21()am10.59()bamb1/
12、a1=0.5，由此查表得 =0.058，两相邻边支承板单位板宽的最大弯矩为220.58.7983()MqNA所需底板厚度为（取 t=20mm）613.()2t mf实取底板尺寸为 -28028020。 加筋肋与节点板的焊缝计算焊缝长度等于加劲肋高度，也等于节点板高度。由图 14 量得焊缝长度为 492mm，计算长度 lw= 492-12-15=465（mm）(设焊脚尺寸 hf=6mm)，每块加劲肋近似地按承受 R/4 计算，R/4 作用点到焊缝的距离为 e=（140-9-15）/2+15=74.5（mm） 。则焊缝所受剪力 V 及弯矩 M 为381.965.44RVkN71MemAA焊缝强度验
13、算 3 3222 2269.067140()()()()1(/)0.71.0.764565wffwfw Nmhlhl 满足要求。 加筋肋和节点板与底板的焊缝计算上述零件与底板连接焊缝的总计算长度为（图 14） （设 hf=8mm）280(125)4810()wl m- 15 -所需焊脚尺寸为 381.9602.8()1.207.274f wfRh mlhf 尚应满足角焊缝的构造要求：hf,min=1.5 =1.5 =7(mm)，thf,min=1.2t=1.212=14.4（mm） ，实取 hf=8mm。其他节点构造详见施工图- 16 -图 14 支座节点“a”7. 节点板计算 节点板在受压腹杆的压力作用下的计算所有无竖杆相连的节点板，受压腹杆杆端中点至弦杆的净距离 c 与节点板厚度 t 之比，均小于或等于 。所有与竖杆相连的节点板，c/t 均小于或等于 ，因而节点板的稳定均能保证。23510yf 2351yf 所有节点板在拉杆的拉力作用下，也都满足教材式（7.42）的要求，因而节点板的强度均能保证。此外，节点板边缘与腹杆轴线间的夹角均大于 15，斜腹杆与弦杆的夹角均在 3060之间，节点板的自由边长度与厚度之比均小于 ，都满足构造要求，节点板均安全可靠。60235/yf八、屋架施工图详见 A1 附图3206-7815节 点 4
