天津21米梯形钢屋架设计书.docx

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1、一、设计资料天津地区一单跨物资仓库，长96米，跨度为21米，钢筋混泥土柱（400X400）,柱距6米，混凝土标号为C30,采用无楝屋盖体系，梯形钢屋架。屋面檐口离地面高度13.5米,设计温度高于-20。屋面坡度i=l：10,采用L5mX6.Om预应力混凝土大型屋面板，标准值为1.4kN11620厚水泥砂浆找平层，标准值为0.4kN11泡沫混凝土保温隔热层，标准值为0.3kN11八层做法卷材屋面防水层，标准值为0.35kNm 19kNmj由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。o屋面积灰荷载0.45kNm2,雪荷载为0.40kNm2,风荷载为0.5kN屋架被支

2、在钢筋混凝土柱上，上柱截面为40OmInX400mm。其他资料参照相关标准规定。根据天津地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型,手工焊。二、屋架形式及尺寸无樵屋盖，i=l10,采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度为Lo=L-3OO=2O7OOmm,端部高度取Ho=I99Omnb中部高度取H=Ho+l2iL=1990+0.IX21002=3040mm,屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板L5m的宽度，腹杆体系大局部采用下弦间长为3.Om的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。屋架杆件

3、几何长度（单位：mm）三、屋盖支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。附图2：屋面支撑布置图（单位：mm）四、荷载计算与组合1、荷载计算永久荷载设计值：防水层（八层做法）0.35kNm2l.2=0.42kNm2找平层（2

4、Omm厚水泥砂浆）0.4kN11l2X1.2=0.48kNm2泡沫混凝土保温层0.35kNm21.2=0.42kNm2预应力混凝土大型屋面板L40kN11fXL2=1.68kNm2钢屋架和支撑自重（012+0.011X21）X1.2=0.42kN/m，3.387kNma可变荷载设计值：雪荷载0.40kNm2X1.4=0.56kNm2积灰荷载O45kNtfXL4=0.63kN1122、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载。恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值4及%分别为：%=3.18X1.5X6=28.62k

5、NP话=1.19X1.5X6=10.71kN施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载(取屋面活荷载数值)即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋面板时，那么不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值为和外分别为：%=0.42X1.5X6=3.78kNPir=(1.68+0.63)1.56=20.79kN1l五、内力计算采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节点荷载和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力。杆

6、力组合表杆件名称杆力系数内力值计算杆内力组合程P=I使用阶段施工阶段Pt11X3P活XlP活X2P恒X3P活XlP活义2在左半跨在右半跨全跨全跨恒载在左半跨右跨在半全跨恒载在左半跨在右半跨123456789I-.弦AB-0.02-0.01-0.03-0.86-0.21-0.11-0.11-0.42-0.21-1.184+5+6BC-5.33-2.17-7.5-214.65-57.08-23.24-28.35-110.81-45.11-294.984+5+6CD-5.33-2.17-7.5-214.65-57.08-23.24-28.35-110.81-45.11-294.984+5+6DE-7

7、.35-3.94-11.29-323.12-78.72-42.20-42.68-152.81-81.91-444.044+5+6EF-7.35-3.94-11.29-323.12-78.72-42.20-42.68-152.81-81.91-444.044+5+6FG-6.86-5.32-12.18-348.59-73.47-56.98-46.04-142.62-110.60-479.044+5+6GH-6.86-5.32-12.18-348.59-73.47-56.98-46.04-142.62-110.60-479.044+5+6卜弦ab3.021.094.11117.6332.3411.

8、6715.5462.7922.66161.654+5+6be6.683.099.77279.6271.5433.0936.93138.8864.24384.254+5+6cd7.334.6411.97342.5878.5049.6945.25152.3996.47470.784+5+6de5.895.8811.77336.8663.0862.9744.49122.45122.25462.914+5+6斜杆aB-5.62-2.03-7.65-218.94-60.19-21.74-28.92-116.84-42.20-300.874+5+6Bb3.931.845.77165.1442.0919.7

9、121.8181.7038.25226.934+5+6bD-2.62-1.77-4.39-125.64-28.06-18.96-16.59-54.47-36.80-172.664+5+6Dc1.191.562.7578.7112.7416.7110.4024.7432.43108.164+5+6CF-0.05-1.51-1.56-44.65-0.54-16.17-5.90-1.04-31.39-61.354+5+6Fd-1.061.350.298.30-11.3514.461.10-22.0428.07-20.9429.177+87+9dll2.11-1.330.7822.3222.60-14

10、.242.9543.87-27.65-24.7046.827+87+9竖杆Aa-0.53-0.01-0.54-15.45-5.68-0.11-2.04-11.02-0.21-21.244+5+6Cb-0.990-0.99-28.33-10.600.00-3.74-20.580.00-38.944+5+6Ec-0.980-0.98-28.05-10.500.00-3.70-20.370.00-38.544+5+6Gd-0.970-0.97-27.76-10390.00-3.67-20.170.00-38.154+5+6He-0.06-0.06-0.12-3.43-0.64-0.64-0.45-1

11、.25-1.25-4.724+5+6六、杆件截面选择1、上弦FG、GH整个上弦不变截面，取上弦最大设计杆力计算。N=-479.04kN,l0x=1508mm,l0y=l=3016mm（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取L为两块屋面板宽）。根据腹杆最大设计杆力NHB=-300.87kN,取中间节点板厚度t=10mm,支座节点板厚t=12mm先由非对称轴选择截面，假设入=60,由附表4-2查得夕=0.807（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），需要的截面面积:AT0,479.04 XIO3 0.807215=2761 mm2=27. 61cm2一般角钢厚度W15mm,属第一组，故取/=2

12、15Nmm2o需要的回转半径为cm噤= 503cm上弦应采用两不等边角钢以短边相连组成的T形截面。根据需要的A,、匕、小查附表7-5,选用2L140X90X10（短边相连）：=42.4cm2,/=2.56cm,/=6.77cm（节点板厚10mm）,）=150o验算=2=1=58.9WO,%=0.810A2.56= 139 Nmm2 f =215 Nmm2oTV479.04IO30.814240验算对称轴y的稳定承载力:b1t=14/1=140.56公=（）56x3O1.6=已6414换算长细比九=3.74（1+9一r）=3.7W（l+叫S）=54Vm=I50,查附表4-2,vt52.7%；15

13、2.71449v=0.836;故，v=JLss4790413=135Nmm2=215Nmm%yA0.8364240满足要求。垫板每节间放置一块（满足L范围内不少于两块），ld=150.8/2=75.4cm40i=404. 47=178.8cm（i为4.47CIn）O2、下弦Cd下弦也不改变截面，采用最大设计杆力计算，N=470.78kN,lx=3OOOmm,lz=2O7OO2=10350mm,需要的净截面面积为A_N470.78IO3_Qlon2_Q12An=2190nun21.9cmf215选用2L140X90X10（短边相连）：A=42.4cm2,ix=2.56cm,iv=6.77cmo验算：在节点设计时，将位于下弦杆连接支撑的螺栓孔包在节点板内，且使栓孔中心到节点板近端边缘距离不小于100cm,故截面验算中不考虑栓孔对截面的削弱，按毛截面验算（=350）=117（2.56v=-=153Z16.77Nmm2 f =215 NmmoN470.78103A4240满足要