18米跨度钢结构带节点详图.docx

一、设计资料：1.某厂房总长度60m，跨度为18m.，柱距6m。车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.56.0m。计算最低温度-200C。采用1.56.0m预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。28000061 a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/1.35=1.89kN/m2三毡四油防水层 0.4kN/1.35=0.54kN/m2找平层（20mm厚） 0.4kN/1.35=0.54kN/m2泡沫混凝土保温层 （80mm） 0.48kN/1.35=0.648kN/m2钢屋架和支撑自重 （0.12+0.01130）1.35=0.608kN/管道荷载 0.10.35=0.135 kN/永久荷载总和 4.361 kN/屋面活荷载 0.51.4=0.7kN/积灰荷载 0.51.4=0.7kN/可变荷载总和 1.4 kN/ 2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=（4.361+1.4）1.56=51.849kN 2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.3611.56=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.41.56=12.6 kN3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=0.6081.56=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.5）1.56=21.51 kN屋架杆件内组合表注：表内负责表示压力：正值表示拉力。 表1杆件名称内力系数(F=1)第一种组 合F第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN全跨左半全跨右半全跨F1F1F3F3上弦AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BCD-6.22-4.37-1.85-332.82-300.19-255.72-126.17-65.81-332.82DEF-8.99-5.64-3.36-481.13-421.91-381.71-166.04-111.48-481.13FG-9.10-4.55-4.55-486.96-406.68-406.68-140.44-140.44-486.96下弦a-c3.472.540.93185.65169.19140.8972.7434.34185.65c-e7.965.332.64425.97379.45332.03155.0390.68425.97e-g9.285.313.97496.43426.45402.72159.27127.08496.43斜腹杆aB-6.50-4.75-1.75-347.86-317.02-264.00-136.31-64.34-347.86Bc4.743.161.58253.54225.65197.8392.0054.25253.54cD-3.38-1.86-1.52-180.94-154.12-148.09-56.28-48.09-180.94De1.880.541.34100.7977.0991.2719.4538.69100.79eF-0.690.62-1.31-36.92-13.89-47.7612.34-33.63-47.7612.34Fg-0.46-1.631.17-24.72-45.364.07-40.6726.41-45.364.07竖杆Aa-0.50-0.500.00-26.75-26.75-17.93-13.70-1.73-26.75Cc-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-27.40-27.40-53.50Ee-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-27.40-27.40-53.50Gg0.810.460.4143.4437.2336.2813.8212.5343.441、上弦杆(FG杆)；整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=486.96kN（压）。上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(详见图3)。腹杆最大内力N=347.86KN，查表9.6.4，节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。设=60，查附录4得需要截面积需要回转半径：， 根据需要A、的查角钢型钢规格表(附录8)，选2L1258010，A=3942，=2.26cm、=6.11cm，按所选角钢进行验算：， 满足允许长细比：23.09cm2,。按所选角钢进行截面验算，取， ，所选取的截面满足要求。3、端斜杆(aB杆)：杆件轴力：N=347.86KN(压)，计算长度:因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。选用角钢2L125807，详见图5所示。A=28.19cm2,。截面刚度和稳定性验算：， ，因为，只求：，所需截面合适。4、斜腹杆(eF、fg)杆件内力：二杆可以选择内力较大杆件进行计算。计算长度：, 内力较小，按选择，需要的回转半径为： 。查型钢表(附录8)，选项截面的和比上述计算的和略大些。选用2L635，得截面几何特性：A=12.286cm2,， ，因为，只求：查附表4.2得，所需截面合适。5、中竖杆(Ee杆)：杆件轴力：N=53.50KN(压)，计算长度: , 内力较小，按选择，需要的回转半径为： 。查型钢表(附录8)，选项截面的和比上述计算的和略大些,选用2L565，得截面几何特性：A=10.83cm2,， ，因为，只求：查附表4.2得，所需截面合适。其余各杆件的截面选择计算过程不作一一列出，计算结果详见表2。杆件截面选择表 表2杆件内 力/KN截 面 规 格面 积/cm2计算长度/cm回转半径/cm应力/(N/mm2)上弦-486.96短肢相并2L125X80X1039.42150.75301.52.266.11132.741500.771160.22下弦496.43短肢相并2L125X80X728.19300.00600.002.2986.04130.55150-176.1aB-347.86长肢相并2L125X80X728.19253.00253.004.023.3375.981500.714172.83Bc253.54T形截面2L63X512.29209.04261.301.942.96107.75150-206.30cD-180.94T形截面2L75X514.82229.12286.402.323.4390.101500.620196.92De100.79T形截面2L50X52.96229.12286.401.532.45149.75150-104.88eF-47.76T形截面2L63X512.29249.92312.401.942.96128.821500.39398.8812.34Fg-45.36T形截面2L63X512.29249.92312.401.942.96128.821500.39393.914.07Aa-26.75T形截面2L70X512.29199.00199.001.532.45130.071500.38771.93Cc-53.50T形截面2L56X510.83183.20229.001.722.69106.511500.51496.11Ee-53.50T形截面2L56X510.83207.20259.001.722.69120.471500.435113.56Gg43.44T形截面2L63X512.29260.10260.101.942.96134.07150-35.35五、节点设计：本设计采用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。各杆件内力由表1查得，最小焊缝长度应小于8。1、下弦节点c点(详见图7)：(1)、斜杆Bc与节点的连接焊缝计算:N=253.54KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(2)、斜杆Dc与节点的连接焊缝计算:N=180.94KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(3)、竖杆Cc与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度(4)、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N=425.97KN-186.65=239.32KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(5)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mm420mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=425.97KN-186.65=239.32KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：焊缝强度满足要求。2、下弦节点e点(详见图7-1)：(1)、斜杆eD与节点的连接焊缝计算:N=100.79KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(2)、斜杆eF与节点的连接焊缝计算:N=47.76KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm.所需焊缝长度为:肢背:取肢尖：取(3)、竖杆eE与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度(4)、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N=496.43KN-425.97KN=70.46KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(5)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为230mm330mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=496.43KN-425.97KN=70.46KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：焊缝强度满足要求。3、上弦节点B点如(详见图8)：(1)、斜杆Bc与节点板连接焊缝计算，与下弦节点c中的cB杆计算相同。(2)、斜杆Ba与节点板连接焊缝计算，N=347.86KN设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为：10mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背:取肢尖：取(3)、上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：(节点板厚度)=12mm=6mm，上弦与节点板间焊缝长度为400mm。节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必须验算。肢尖焊缝验算为：，满足要求。(4)、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mm410mm。4、屋脊节点“G”(详见图9)：(1)、弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施工焊接，需将拼接角钢的尖角削除，且截支垂直肢的一部分宽度(一般为t+5mm)。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。N=486.96KN，设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则所需焊缝计算长度为(一条焊缝)：，取拼接角钢的长度取：2150mm+50=350mm(2)、弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定节点荷载，验算从略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，N=486.96KN15%=73.044KN。设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，节点板长度为300mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为：，焊缝应力为：，满足要求。(3)、中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=53.5KN，此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度。5、下弦跨中节点“g”(详见图10)：(1)、弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=496.43KN。设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为：，取。拼接角钢长度不小于2150mm+10=310mm。肢尖节切去=t+5=7+8+5=20mm,截面削弱A=207=140mm2。 (切去部分满足要求)。(2)、弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算，N=496.43KN15%=77.465KN。设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为：肢背:取。肢尖：按构造要求。(3)、腹杆与接点板连接焊接缝计算：计算过程与以上几个节点相同，本设计省略计算(因内力较小可按构造要求)。因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。6、端部支座节点a(详见图11)为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度同端部节点板为12mm。(1)、支座底板计算：支座反力R=53.50KN5+20.553.50KN=321KN取加筋肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm380mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为：。验算柱项混凝土的抗压强度： (满足)。式中：为混凝土强度设计值，对C30混凝土，。底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加筋肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相仿边自由的板，第块板的单位宽度的最大弯矩为：式中，为底板下的平均应力为：。为两支承边之间的对角线长度：为系数，由查表8.4.1而定，b1为两支承边的相交点到对角线的垂直距离(如图11所示)。由相似三角形的关系，得：，查表得。底板厚度，取t=15mm。(2)、加筋肋与节点板的连接焊缝计算：加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似，偏于安全地假定一个加劲肋的受力为桁架支座反力的1/4，则焊缝受力：设焊缝尺寸为6mm，焊缝长度210mm,加筋肋肋不210mm即可。(3)、节点板加筋肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=321KN，其中每块加劲肋各传1/4R=80.25KN，节点板传递R/2=40.125KN。节点板与底板的连接焊缝长度：所需焊脚尺寸：，取=6mm每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为：所需焊脚尺寸：，取=6mm。节点板、加筋肋与底板的连接焊缝总长度：，验算焊缝应力：，满足要求。六、施工图(详见施工图纸)：