7章例题

设计钢结构第七章单层厂房结构例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题【例7.1】简支人字形屋架设计。1．设计资料人字形屋架跨度30m,屋架间距12m,铰支于钢筋温凝土柱上.厂房长度96m。屋面材料为长尺压型钢板,屋面坡度1/10,轧制H型钢模条(见例5.4)的水平间距为5m，基本风压为0.50kN/m2，屋面离地面高度约为20m,雪荷载为0.20kN/m2。钢材采用Q235-B,焊条采用E43型。2．屋架尺寸，支撑布置屋架计算跨度L0＝L-300＝29700mm，端部及中部高度均取作2000mm。屋架扦件几何长度见图7.42，支撑布置见图7.43。3．荷载、内力计算及内力组合(1)永久荷载(水平投影面)第七章例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题(1)永久荷载（水平投影面）压型钢板檩条(约为0.5kN/m)屋架及支撑自重2221010.150.15100.100.010.30kNmkNmLkNm合计0.551kN/m2(2)因屋架受荷水平投影面积超过60m2，故屋面均布活荷载取为(水平投影面)0.30kN/m2。大于雪荷载，故不考虑雪荷载。(3)风荷载：风荷载高度变化系数为1.25，屋面迎风面的体形系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压的设计值(垂直于屋面)为设计钢结构第七章单层厂房结构例题12迎风面：背风面：21221.40.61.250.500.5251.40.51.250.500.4375kNmkNm和垂直于水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比控制在350以内。(4)上弦节点集中荷载的设计值由式(1.29)的组合为：1.20.5511.40.3051264.87QkN(5)内力计算跨度中央每侧各两根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。设计钢结构第七章单层厂房结构例题4．杆件截面选择腹杆最大内力N＝-273.3kN，因本屋架最大内力所在节点无竖腹杆又无加劲肋加强，应将最大压力乘以1.25（等于-342kN），查表7.4，选用中间节点板厚度t＝10mm。(1)上弦整个上弦不改变截面,按最大内力计算。Nmax=-682kN，lox＝loy＝502.5cm。选用TMl95×300×10×16,A=68.35cm25.03,7.26,3.4.xyicmicmzcm因杆件较少，以数解法(截面法、节点法)求出各杆件内力，见图7.42。设计钢结构第七章单层厂房结构例题1222222222200502.599.91505.03502.569.21507.261412oxxxoyyyyxyzyzyzliliei其中：2222200222222222003.40.86.7626.765.037.2684.77xytezcmieiicm设计钢结构第七章单层厂房结构例题23334122201.1519.51.61.0301.653.9733025.784.7768.3753.9725.72759.9tiiiztkIbtcmIiAIIl212222169.22759.9269.22759.9416.7684.7769.22759.972.2399.9yxx由查的（b类）x0.555x3222682101802150.55568.3510xNNmmfNmmA设计钢结构第七章单层厂房结构例题（2）下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。Nmax=-682kN，lox＝502.5cm，loy＝1500cm。3200722.56103361215502.52.0125015006250xxyyNAmmflicmlicm选用TWl25×250×9×14,A=46.09cm202.99,6.29,2.08.xyicmicmzcm设计钢结构第七章单层厂房结构例题322722.561046.0910157NNmmA502.5168.13502.991500238.53506.29xy212.552.39,2.20xyAcmicmicm，。（3）斜腹杆①杆件a-2:N=+238.7kN,lox＝loy＝293.9cm。0293.91342502.20xxyyli322238.7101225195215NNmmfNmmA选用2∠90×7，设计钢结构第七章单层厂房结构例题填放板两块，98.080801.43114.4alcmicm00269.196.81502.78336.482.71504.07xxxyyylili224.62.78,4.07xyAcmicmicm，。选用2└90×7，因为090.58336.412.860.5821.70.79ylbtb①杆件b-2:N=-273.3kN,lox＝0.8l＝0.8×336.4=269.1cm。l0y=l=336.4cm设计钢结构第七章单层厂房结构例题所以4422220.4750.4759182.7187.3150336.40.7yzyoyblt,0.578()xyzxxb由查类3222273.310192.22150.57824.610NNmmfNmmA填放板两块，112.140402.78111.2alcmicm①杆件b-3:N=+149.0kN,lox＝0.8l＝0.8×305.2=244.2cm，l0y=l=305.2cm选用2└50×5，29.61.53,2.45xyAcmicmicm，。设计钢结构第七章单层厂房结构例题00244.21603501.53305.2124.63502.45xxxyyylili322149.010960155.2215NNmmfNmmA填放板两块，107.780801.53122.4alcmicm其余杆件截面见表7.6。需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度l0=0.9l。5.节点设计由于上弦杆腹板厚度10mm，下弦杆腹板厚度9mm，故支座节点和中间节点板厚度均采用10mm.设计钢结构第七章单层厂房结构例题（1）下弦节点“2”（图7.44）先算腹板与节点板的连接焊缝，a-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度：126,5ffhmmhmm3123238.71012130.4,14020.76160wlmmmm用肢背肢尖3113238.7101081,9020.75160wlmmmm用腹杆b-2杆端焊缝同理计算，肢背用6-150，肢尖用5-100。验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差ΔN＝396kN，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是55.0cm（加引弧板施焊），厚度9mm。此对接焊缝设计钢结构第七章单层厂房结构例题承受剪力V＝396kN，弯矩M＝396×10.5＝4158kN·cm：剪应力：3221.51.5396101201255509wvwVNmmfNmmlt弯曲应力：422241581091.6185195006wtMNmmfNmmW(2)上弦节点“b”(图7.45)此上弦节点连接b-2和b-3两根腹杆,经计算，b-2杆端焊缝为：肢背6-150，肢尖5-100；而b-3杆端焊缝为：肢背6-90，肢尖5-60(见表7.6)。由于上弦杆腹板较宽，经用大样图核实，此节点可以将腹杆直接焊在腹板上，而不必另加节点板(图7.45)。设计钢结构第七章单层厂房结构例题设计钢结构第七章单层厂房结构例题上弦节点“c”的构造与节点“b”类似。(3)屋脊节点“d”(拼接节点)(图7.46)腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接，水平盖板(宽340mm，厚16mm)和竖向拼接板(宽120mm，厚10mm)与T字钢弦杆的翼缘和腹板等强度连接，计算如下：设计钢结构第七章单层厂房结构例题翼缘焊缝，（采用）12fhmm316215103210321038420.712160wNkNlmm翼＝300＝设计钢结构第七章单层厂房结构例题水平盖板长：238410219.5412856870Lmm腹板焊缝（采用）12fhmm319516102153851021520.78160wNkNlmm腹＝＝385竖向拼接板的内侧不能焊接，将其端部切斜以便施焊。竖向拼接板长L＝500mm，其端部和外侧纵焊缝已超过需要的焊缝长度。(4)支座节点“a”(图7.47)设计钢结构第七章单层厂房结构例题弦杆与支座节点板的对接焊统计算，此焊缝承受：191.8kN191.8163069kNcmVNMNe设计钢结构第七章单层厂房结构例题3221.51.5191.810721254202010wvwVNmmfNmmlt4222306910115185110420206wtMNmmfNmmW正应力杆端焊缝计算从略。现计算底板及加劲肋等。底板计算：支反力R＝194.61kN，fc＝9.6N/mm2，所需底板净面积:32194.6110202.79.6nAcm剪应力设计钢结构第七章单层厂房结构例题锚拴直径取d＝24mm，锚栓孔直径为50mm,则所需底板面积：2203.145202.7235252.34nAAAcm按构造要求采用底板面积a×b＝28×28＝784cm2＞252.3cm2,锚栓垫板采用-100×100×20,孔径26mm。底板实际应力：223221113.145784235734.44194.61102.65734.410101402191295.52nAcmqNmmammabmm设计钢结构第七章单层厂房结构例题110.5,4.80.056ba查表，＝，则2210.0562.651915414MqaNmm＝所需底板厚度：66541412.6205Mtmmf按构造取t＝20mm。底扳尺寸为-280×280×20。加劲肋与节点板连接焊缝计算：一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为设计钢结构第七章单层厂房结构例题194.6148.654413.548.65328.42RVkNMVeNcm3248.651021.920.76264fNmm加劲肋高度、厚度取与支座节点板相同，断面为－316×135×10。采用hf＝6mm,验算焊缝应力，焊缝计算长度lw＝316-2×20-2×6＝264mm对V对M4226328.41033.720.76264fNmm设计钢结构第七章单层厂房结构例题222233.721.9351601.22wtNmmfNmm22811.52120.694.8lcm节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算：取hf=6mm,实际的焊缝总长度：焊缝设计应力：322194.6110491.22195.20.76948wffNmmfNmm