刚节点设计.docx

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二、钢屋架节点设计
1、设计资料
某工业厂房跨度为24米、柱距为6米,采用钢屋盖体系(钢屋架+大型屋面板()),
屋架形式如下图所示。屋架杆件采用角钢双拼,上弦杆、下弦杆分别为相同截面杆,节点为焊缝连接,厂房柱子上段截面为450X450,屋架采用Q235钢,焊条为E43型,手工焊。
梯形钢屋架荷载标准值如下:
(1)永久荷载:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层水泥砂浆找平层20mm厚保温层
一毡二油隔汽层水泥砂浆找平层预应力混凝土大型屋面板
屋架及支撑自重:按经验公式q=+
(2)可变荷载:屋面活荷载标准值雪荷载标准值积灰荷载标准值
梯形屋架形式和几何尺寸
2、支撑布置图如下图所示:
下弦支撑
上弦支撑
2X
SXGl
C^x!^
XG3
XG3
匚1 -
XG2
XG2
XG3
XG2
XG3
CC1
XG1C
60^=-f600
八=600
XG3
XG2
XG2
CCC2
SXG1XG3
XG3
TccT
3S
xg3
cel
6000
6000
6000
6000
6000
6000
6000x12
6000x12
70
1-1
6000
6000
2-2
梯形屋架支撑布置
3、荷载计算
(1)永久荷载
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层

水泥砂浆找平层20mm厚

保温层

一毡二油隔汽层

水泥砂浆找平层

预应力混凝土大型屋面板

屋架及支撑自重:按经验公式q=+

悬挂管道

永久荷载标准值总计永久荷载设计值总计
(2)可变荷载:
可变荷载中,屋面荷载和雪荷载不同时选取,计算时应选用较大者,。
屋面活荷载标准值
积灰荷载标准值
可变荷载标准值总计
可变荷载设计值总计 =
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。
(3)荷载组合
计算屋架杆内力时,应考虑如下三种荷载组合:
全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载及可变荷载:F=(+)=
全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载:F]==:F2==
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:F3==:F4=(+)=
①为使用节点荷载情况,③为施工阶段荷载情况。
4、内力计算
屋架的三种荷载组合作用下的计算简图如下图所示
I:i c. 〔I ?
MOD *现口 *SmO * ・ 3000 *3QQQ *3QQQ, ^000
己4000
屋架计算简图
通过结构力学求解器得F=1的屋架各杆件的内力系数(F=l作用于全跨、左半跨、右半跨)。
然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果如下表所示:
5、截面设计
①下弦杆采用等截面,按cd杆件的最大设计内力设计,即N=。由屋架节点板厚度参考可知:支座节点板刚度取14mm;其余节点板与垫板厚度取12mm。
L°x=3000mm,l°y=23700/2=11850mm(因跨中有通长系杆),所需截面面积为:
N
A= ===
f
选用2L140X90X12,因loy>>lox,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图所示。
查表:A=,ix=,iy=
xy
九=lox=型=<350

x
九=loy=史5=<350

y
②腹杆df与fI在f节点处不断开,采用通常杆。
最大拉力: NfI=,Ndf=
最大压力:NfI=-,Ndf=-
再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面内的计算长度取节点中心间距lox=2121mm屋架平面外计算长度根据支撑布置取:
lOy=1(+)=300X(+)=
2
选用2匚63x5,查角钢规格表得
A=,ix=,iy=
xy
入=l/i==
xoxx
入=1/i==
yoyy
因入x>Ny需求9,查表得9=
xyxx
压应力:o=N/9A=44430/=
x
拉应力:。=N/A=132640/=
竖杆dG
N=-
l===216cm,l=l=270cm
oxoy
由于杆件内力娇小,按九二[九]=150选择,需要的回转半径为:
=
=
l216
i=o^=
x[九]150
l270
吟=
[九]150
查型钢表,选截面的i和i较上述计算的略大些。选用2匚63x4,其几何参数为:
xy
A=,ix=,iy=
九== =<150

x
l270
九== =<150

y
因九〉九,只需求9,查表得9=,贝V:
xy x x
。=N/9A=68660/=
x
所选截面满足要求
6、节点设计
d节点(即43号节点)
设计步骤:由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸,即作和[,然后根据1的大小按比例绘制出节点板的形状和尺寸,最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。
用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f学=160MPa。
由于dG和df杆件内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取hf=5m
下弦节点d(43号节点)
根据构造要求,确定节点板尺寸如上所示。,
Hf=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差AN=-=,较大的肢背处的焊缝应力为:
tf=(342-12)=<160MPa
焊缝满足要求
二)楼梯设计
1、
〔ioJOD
■.-
三)柱下基础设计
1、设计资料
已知某房屋室内外高差为450mm,,基础顶标高为-。进行桩基础设计时,采用高强混凝土预应力预制管桩,桩径为400mm,,桩长约18米。已知边柱截面为400x400,柱底内力设计
值如下:N=1787kN,MX=56kN・m、M=3kN・m,V=7kN,V=119kN。基
X y x y
础为桩基础。
2、桩数估算和平面布置
①桩数估算
1787+G
850
(图4-1)承台计算平面尺寸详图
。(,桩的中心距不小于4d=,,桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm。按四根桩布置,边长为200+200+1600+200+200=2400mm=。)承台和上覆土重(取重度为
24kN/m3)G==。则桩基数量为(图4-1)。
1787+
850
=,取四根。
②单桩承载力验算,轴心竖向荷载作用要求:NkvR。
Nk=
1787+
4
=<R=850kN
由于是偏心受荷情况,还要满足:Nkmax<,满足要求。kmax