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24m普通梯形钢屋架设计
开 始 设 计
1、设计资料
1)某厂房跨度为24m,总长90m,柱距6m,屋架下弦标高为18m。
2)屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,上45柱截面400×400,混凝土强度等级为C30。
3)屋面采用1.5×6m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)该车间所属地区为北京市
5)采用梯形钢屋架
考虑静载:①预应力钢筋混凝土屋面板(包括嵌缝)、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm厚、④ 支撑重量
考虑活载:活载(雪荷载)积灰荷载
6)钢材选用Q345钢,焊条为E50型。
2、屋架形式和几何尺寸
屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度
i=(3040-1990)/10500=1/10;
屋架计算跨度L0=24000-300=23700mm;
端部高度取H=1990mm,中部高度取H=3190mm(约1/7。4)。屋架几何尺寸如图1所示:
图1:24米跨屋架几何尺寸
3、支撑布置
由于房屋长度有90米,故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。(如图2所示)
4、屋架节点荷载
屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算:
荷载计算表 荷载名称 标准值(KN/m^2) 预应力钢筋混泥土屋面板 1.4 二毡三油加绿豆沙 0.4 找平层2cm厚 0.4 屋架及支撑重量 0.12+0.011×24=0.384 永久荷载总和 2.58 屋面活载(大于雪荷载) 0.7 可变荷载总和 0.7 计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况
1) 满载(全跨静荷载加全跨活荷载)
节点荷载
由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.2,屋面活荷载γQ1=1.4,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9,则节点荷载设计值为
F=(1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×6=45.7992kN
由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.35,屋面活荷载γQ1=1.4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9,则节点荷载设计值为
F=(1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×60=46.593 kN
2) 全跨静荷载和(左)半跨活荷
由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.2,屋面活荷载γQ1=1.4,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9
全垮节点永久荷载
F1=(1.2×2.584)×1.5×6=27.9072kN
半垮节点可变荷载
F2=(1.4×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×6=17.892kN
由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.35,屋面活荷载γQ1=1.4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9
全垮节点永久荷载
F1=(1.35×2.55)×1.5×6=31.347 kN
半垮节点可变荷载
F2=(1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×6=31.347kN
故应取P=46.23kN
3) 全跨屋架和支撑自重、(左)半跨屋面板荷载、(左)半跨活荷载+集灰荷载
由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.2,屋面活荷载γQ1=1.4,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9
全跨屋架和支撑自重
F3=1.2×0.384×1.5×6=4.4172Kn
半跨屋面板自重及半跨活荷载
F4=(1.2×1.4+0.7×1.4)×1.5×6=23.94kN
由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γG=1.35,屋面活荷载γQ1=1.4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γQ2=1.4,ψ2=0.9
全跨屋架和支撑自重
F3=1.35×0.384×1.5×6=4.617kN
半跨屋面板自重及半跨活荷载
F4=(1.35×1.4+1.4×0.7×0.7)×1.5×6=23.184kN
5﹑屋架杆件内力计算
见附表1
6﹑选择杆件截面
按腹杆最大内力N=-413.28KN,查表7.6,选中间节点板厚度为8mm,支座节点板厚度10mm。
上弦杆
整个上弦杆采用等截面,按最大内力N=-711.01KN计算
在屋架平面内:为节间轴线长度,即 l=l。=150.8cm,
l=301.6cm
=0.659 A=N/f=711010/(0.659×310×100)=34.803cm
假定=70 i=l/=150.8/70=2.54cm
i=l/=301.6/70=5.08cm
由附表9选2 125×80×1
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