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钢结构设计

                    钢结构设计               
               
一、设计资料
柱距为6m，厂房总长度为90m，选用1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。采用梯形钢屋架，钢材选用Q235－B，焊条选用E43型，手工焊。屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面450mm×450mm，混凝土标号为C20。屋架跨度按附表1确定。
二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置
本设计为无檩屋盖，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度为L0=L-300=26700mm，端部高度取H0=1990mm，中部高度取H=3490mm（为L0/8.5）,屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按L/500考虑）。根据建荷载性质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆。
    屋架形式及几何尺寸如下图：
铁水预处理
三、荷载和内力计算
1、荷载计算：
    装修及管道荷载                                                  0.94 KN/m2
    预应力混凝土大型屋面板（含灌缝）                                1.41 KN/m2
    屋架和支撑自重                      （0.12 +0.011L=0.12+0.011×30=0.45KN/m2
哺乳衣                                                                                                         
    恒载总和                                                        2.80 KN/m2
    活荷载（或雪荷载）                                              0.62 KN/m2
    积灰荷载                                                        0.50 KN/m2
                                                                                                           
    活载总和                                                        1.12 KN/m2
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。
2、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+全跨可变荷载：
（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载：
               
半跨节点可变荷载：
               
（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载
全跨节点屋架自重：
半跨接点屋面板自重及活荷载：
（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
    3、内力计算
    屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图2.14所示。
    由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数（F＝1作用于全跨、左半跨和右半
跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合计算结果见下表：
杆件名称
内力系数(F=1)
第一种组合F×①
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力(kN)
全跨①
左半跨②
右半跨③
F1×①+F2×②
F1×①＋F2×③
F3×①＋F4×②
F3×①＋F4×③
上弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
0
0
BC、CD
-11.29
-8.46
-3.46
-543.5
-503.4
-433.0
-277.3
-272.8
-543.5
DE、EF
-18.19
-13.05
-6.28
-875.6
-803.0
-707.5
-425.0
-256.2
-875.6
FG、GH
-21.58
-14.61
-8.52
-1038.7
-940.4
-854.4
-482.5
-330.6
-1038.7
HI
-22.43
-13.98
-10.33
-1079.6
-960.4
-908.9
-471.4
-271.0
-1079.6
IJ、JK
-22.9
-14.45
-10.33
-1102.3
-983.0
-924.9
-485.7
-382.9
-1102.3
下弦
ab
6.02
4.6
1.75
289.8
269.7
229.5
147.7
76.6
289.8
bc
15.18
11.15
4.93
730.7
671.1
715.6
361.2
205.8
730.7
cd
20.14
14.07
7.42
969.4
885.8
高效煤粉锅炉
789.9
461.1
295.3
969.4
de
22.15
14.45
9.42
1066.2
957.5
886.5
481.6
356.1
1066.2
ef
21.3
11.66
11.77
1025.3
889.2
890.8
407.4
410.1
1025.3
斜腹杆
aB
-11.32
-8.63
-3.28
-544.9
毛刷制作
-506.9
-431.4
-277.2
-143.8
-544.9
Bb
9.05
6.64
2.95
435.6
401.6
349.6
215.2
123.1
435.6
bD
-7.56
-5.23
-2.85
-363.9
-331.0
-297.5
-171.8
-112.5
-363.9
Dc
5.55
3.5
2.51
267.2
238.3
224.3
117.7
93.0
267.2
cF
-4.27
-2.27
-2.45
-205.6
-177.3
-179.9
-80.0
-84.5
-205.6
Fd
2.74
0.95
2.18
131.9
106.7
124.0
38.7
69.4
131.9
dH
-1.57
0.19
-2.14
-75.6
-50.8
-83.7
-3.9
-62.0
-83.6
He
0.36
-1.23
1.94
17.4
-5.2
40.0
-21.7
50.4
50.4
-21.7
eg
1.56
3.44
-2.3
75.1
101.7
20.7
94.4
-48.9
101.7
-48.9
gK
2.28
4.16
-2.3
109.8
136.3
45.1
116.3
-44.9
136.3
-44.9
gI
0.65
0.65
0
31.3
31.3
22.2
19.8
3.6
31.3
竖杆
Aa
-0.5
-0.5
0
-24.1
-24.1
-17.1
-15.2
-2.8
-24.1
Cb、Ec
-1
-1
0
-48.2
-48.2
-17.1
-30.5
-5.5
-48.2
Gd
-1
-1
0
-48.2
-48.2
-17.1
-30.5
-5.5
-48.2
Jg
-1
-1
0
-48.2
-48.2
-17.1
-30.5
-5.5
-48.2
Ie
-1.5
-1.5
0
-72.2
-72.2
-51.1
-45.7
-5.5
-72.2
Kf
0.17
0.09
0.09
8.2
7.1
7.1
3.2
3.2
8.2
太空袋
                                                  上表数据保留小数点后一位 
四、截面选择
腹杆最大轴力为544.9KN，可选用中间节点板厚t=12mm，支座节点板厚t=14mm。
（1）上弦杆
整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即
                  N= -1102.3kN
上弦杆计算长度：
屋架平面内：为节间轴线长度，即
屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即
=3×1.508=4.524m
根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：
设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，得（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），则需要的截面积为:
需要的回转半径：
               
               
根据需要A、、查角钢表，选用2∟180×110×14，肢背间距a=12mm，则：
A=7800，=30.8mm，=88.0mm
验算：
             
由于[]=150，所以满足细长比要求。
    因为，只需求，查表得=0.847，则
故所选截面符合要求。
（2）下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算.
                    N=1066.2kN
,(因跨中含有通长系杆),所需截面为:
选用2∟180×110×12,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图
     
故所选截面符合要求。
(3)  腹杆
⑴杆件Aa
N=-24.1KN，lox=199cm，loy=199cm 。
由于内力较小，可按长细比选择截面。
选2L63×5, A=12.3cm2，=1.94cm，=3.04cm
由于
所以
由查b类截面的
填板放两块
⑵端斜杆aB
杆件轴力: N= -544.9kN
计算长度:
因为,故采用不等肢角钢,长肢相并,使.选用2∟140×90×10,则 
A=44.6cm，，
   
     
由于
所以
由查b类截面的
填板放两块
⑶杆件Bb
N=435.6KN，lox=0.8260.8=208.6cm，loy=260.8cm。
选用2L806，A=21.2cm2，=2.47cm，=3.73cm
填板放两块
⑷杆件C-b、E-c、G-d、J-g
此四根杆件受力相同而且较小，以最不利杆件G-d（长度最大）确定断面。由于受力较小，可按长细比选择截面。
N=-48.2KN，lox=0.8×289.0=231.2cm，loy=289.0cm。
选用2L50×5，A=9.6cm2，=1.72>1.54cm，=2.77>1.93cm
     
由于 
所以 
由查b类截面的
杆件C-b长度l=229.0cm，放2块填板。
略大于
杆件E-c长度l=259.0cm、杆件G-d长度l=289.0cm。各放3块填板
略大于
杆件J-g长度l=159.5，放1块填板
略大于
在实际工程中，节点板宽度较大，故仍可用。
    ⑸竖杆
         
由于杆件内力较小，按酸洗工艺选择，则需要的回转半径为
查型钢表，选截面的和较上述计算的和略大。选用2∟63×5，其几何特征为
因>，只需求，查表得=0.38，则
符合要求。
⑹腹杆
此杆可在g点处不断开，采用通杆。
最大拉力：
最大压力：
在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度：
选用2∟63×5，查表有：
因>，只需求，查表得=0.31，则
         
符合要求。
   
⑺杆件Kf
该竖腹杆内力为8.2 KN，可按长细比控制截面。为了便于连接垂直支撑，截面采用十字形截面。
lo=0.9349.0=314.1cm
选用2L635，A=12.3cm2，=2.45cm
填板放5块。
其余杆件截面选择见表1。需注意的是除上面已经计算的杆件外，其余杆件lox=0.8 l，，loy=l。
                屋架杆件截面选用表    附表一

本文发布于:2024-09-22 22:32:33，感谢您对本站的认可！

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