芬克式屋架模板

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1、1. 设计资料某车间厂房总长度约为60米,跨度为15m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀 性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形芬克式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋 架间距为 6m, 屋架下弦标高为 9 米， 其两端铰支于钢筋混凝土柱上， 上柱截面尺寸为 400mmX 400mm，混泥土强度等级为C30。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为 1.22.6米。结构的重要度系数为Y =1.0，屋面的恒荷载的标准值为2.0KN/m?。屋面的活荷载 为0.45KN/m?,不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B, 焊条采用 E

2、43 型。图 1 屋架形式和几何尺寸3.支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑， 在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两 端设纵向水平支撑。 支撑的布置见图 2 。aiat1iaX6tts.u5XXXagaBgaEaBXXX.6000.6000.6000.6000.6000、6000.6000.6000、6000E叩0EDloo图 2 支撑的布置图所以在檩条跨中设4. 檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2.582m。因屋架间距为6.0m,5. 荷载标准值上弦节点恒荷载标准值P1

3、=2 X 2.582 X 6 X 3/ V 10=29.6KN上弦节点雪荷载标准值P2=0.45 X 2.582 X 6X 3/ V 10=6.7KN6. 内力组合内力组合见表1屋架杆件内力组合表 表1杆 件 名 称杆件编 号恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利荷 载(kN)内力 系数恒载 内力 (kN)活载 内力 (kN)内力 系数半跨活 载内力(kN)1.2 恒+1.4 活(kN)1.2 恒+1.4半跨活 (kN)123452+32+5上 弦 杆1-7.875233.1-56.76-5.51-36.92-359.18-331.41-359.182-6.3-186.49-42.21-3.9

4、4-26.38-282.88-232.72-282.883-6.3-186.49-42.21-3.94-26.38-282.88-232.72-282.889000-2.36-15.830-22.16-22.16下 弦 杆77.5022250.255.2535.18336.75315.65336.7584.50133.230.152.2515.08202.05180.95202.05100002.2515.08021.1121.11腹 杆4-1.575-46.62T0.55-1.58-10.55-70.71-70.71-70.715-1-29.6-6.7-1-6.7-44.9-44.9-44.

5、962.1262.7914.212.1214.2195.2495.2495.24屋架各杆件的角钢背面的距离 Z表-47.截面的选择屋架杆件的选择验算表表-2杆 件 编 号内力N(kN)截面规 格截 面 面 积几 何 长 度计 算 长 度Lx计 算 长 度Ly回 转 半 径lx回 转 半 径ly长细 比入x长 细 比入y长细比入yz稳 定 系 数强度稳定性容 许 长 细 比强 度 设 计 值上1-359.12L100*50025825825830489.858.560.60.3391.31521弦杆81482226799105下7336.72L100*46640840840830483.354.

6、3136.03521弦杆514522263505斜4-70.71L70*810712812812821.3121.081.683.90.3370.01521腹0444238439905杆5-44.9L70*810712812812821.3121.081.683.90.3370.015210444238439905695.242L75*82304084084082.23140.391.493.80.3339.1152102228596093058. 节点设计8.1 杆件焊缝尺寸的计算 屋架杆件的焊缝计算表-3杆件名称杆件编号截面规格(mm)杆件内力(kN)肢背焊缝尺寸Hf1(mm)肢背焊角长度

7、LW(mm)肢尖焊角尺寸Hf1(mm)肢尖焊缝长度Lw(mm)上弦杆12L100*14-359.188110580下弦杆72L100*14336.758100660腹杆4L70*8-70.715405405L70*8-44.954054062L75*895.245405408.2 形心距离的确定屋架各杆件的角钢背面的距离Z。如图表-4,表中Z。为杆件重心线至角钢背面的距离杆件名称杆件截面重心距离Z0(mm)轴线距离Z0(mm)备注上弦杆2L100*1431.425下弦杆2L100*1431.425腹杆4L70*820.3155L70*820.31562L75*821.5158.3节点的设计8.

8、3.1支座节点N = -359.1SKNN = 29.6 KN产、ft%1刊N=336.75KN图 5 支座节点 ”1”(1) 上弦杆的节点连接计算A. 支座底板的计算支座反力 R=4P= 4*29.6KN= 118.4KN设 a,b 取 240mm，则 a1= V 2*120=169cm, b1=a1/2=84.5cm 锚栓孔径 d=50mmA0=5256.6mm2底板的承压面积 A=240*240-5256.6=52343.4mm2 底板下的应力q=R/An=52343.4mm2=2.32v B Cfc=15底板的最大弯矩M=Bqa,由于b1/a1=0.5取B =0.06M=0.06*2.

9、32*1692=3975.69N.mm支座厚度 t=V 6M/f=V 6*3975.69/204.25=10.81,取 16mm 加劲肋计算加劲肋厚度取与节点相同。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算： 假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即%X118.4=29.6KN焊缝受剪力V=29.6KN，弯矩M=29.6X240/4=177.6KN.mm,设焊缝丄：二5匕，焊缝计算长度:= 167-20 X 2 - 2hf = 167 - 40 - 10 = L17mm由焊缝的应力公式得、( V )2 +(6M)2(2xO.7xhfxlJ2xO.7x0fhfxlw2=(29.6X 108/2 X 0.

10、7x5x117)2 + (6 X 15932.8 X 10b/2 X 0.7 X 1.22 X 5 X II72)l22N=96.8口二：L = 药 口一B. 支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力R=118.4KN设焊缝二:二朮G支座底板的连接焊缝的长度为：刀 1 =2X(2402h)+4X(1205102h)w f f=804mm由公式得,由公式得,t 二R/0.7B hl=118.4X 108/0.7X 1.22X8X804=113.02mmfw=0.95X 160=152mm，满ff fwf足要求。C. 上弦杆与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝：节点板与上弦角钢肢背采用槽焊

11、缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的集 中荷载P=29.6KN.节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦的内力差U。节点1的槽 焊缝= 其中,为节点板的厚度Lw = 500 2hf = 500 2X5 = 490mm由公式 o 二pcos a /2X0.7h l =91.79X 103/(2 0 . 7 X 5 X 490)=17 . 58mm2fW=0.95Xff1 wf160=152N/mm2t =psin a /2X0. 7h l=36.71X103/(2X0.7X5X490)=9.26mm2fw=0.95X160=152N/mm2ff1 wf758)2 + 9.2 62=17.13N

12、/mm2fw =0.95X16=152N/mm21.22 f可见塞焊缝一般不控制，仅需验算肢尖焊缝。角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸:二二沁币计算长度Lw = 500 2hf = 490mmL =5002hf=490mm wf上弦杆的内力差N=392.91KN,偏心距M=Ne, e=65mm,则由公式得,6M= 6x392.9ixi08x65=83.i6N/mm22X0.7X5X49022X0.7X5X4902t N 392.91X108 i02.48N/mnff2X0.7X5X4902X0.7X5X490rf匸=l(83-16)2 + 102.482=138.27N/mm2fwf-0.95X16T5

13、2N/mm2可见,肢尖焊缝满足要求。(2) 上弦弦间节点板的计算为便于上弦节点搁置屋面板，节点板的上边缘缩进肢背10mm，采用塞焊缝，按2条角焊A. 上弦杆肢背与节点板的连接焊缝节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=29.6KN。节点板 与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦的内力差二药。节点2的槽焊缝hf1 = 0.5ti = 5mm, 其中，为节点板的厚度。l =110-2h=110-2x5=100mmwf由公式。=Pcos a = 29.6Xcos18.435 =139.83N/mm 2 fw =0.95Xl6=152N/mm2f 2X0.7hf1lw

14、2X0.7X100X5fo = psin a= 29,6Xsini8-435 =73.28N/mm 2 fw =0.95Xl6=152N/mm2f2X0.7hf1lw2X0.7X100X5f可见塞焊缝一般不控制。B. 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝 角焊缝的焊角尺寸hf2 = 5mm,计算长度 l =500-2h=110-2x5=100mm wf上弦杆的内力差N=29.6KN,偏心距M=Ne, e=65mm,则由公式得,6M = 6x29.6xi08x65=i64.9iN/mm229.6X1082X0.7X5X10022X0.7X5X1002=42.29N/mm22X0.7X5X1002X0.7

15、X5X100T?f = (i6491)2 + 42.292=141.63N/mm2fwf=0.95Xl6=152N/mm2可见，肢尖焊缝满足要求。对于其他上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于1号节点,而其所受的节点集中力和弦杆轴向内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。(3) 下弦节点”5”sL11图 7 下弦节点”5”A. 下弦杆与节点板的连接焊缝下弦与节点板连接的焊缝长度为 180mm,h f1 = 0.5t1 = 5mm, 内力差 N=44.97KN 受力较大的肢背处焊缝应力为t = N= 44.9x0.7x103 = 26.41N/mm2Vfwf 2X0.7

16、X5X1702X0.7X5X170f故按构造满焊即可。由于下弦其他节点的节点板尺寸长均不小于5号节点板,故其所受的弦杆轴向力内力差都相 等, 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。(3) 上弦拼接节点”5”N = -2S2.SSKIP=29.6KNN = -2S2.SSKN图 8 上弦节点 ”5”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝：节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接，假定塞焊缝只承受屋面 的集中荷载P=29.6KN。节点5的塞焊缝hf1 = 0.5J = 5mm，其中二为节点板的厚度。lw=285-2hf=285-2x5=275mm由公式。= P cos

17、a = 29.6xcos 18.4352x0.7hf1lw2x0.7x275x5=1458N/mm 2 fwf=095xl6=152N/mm2Psin a = 29.6xsin 18.4352x0.7hf1lw2x0.7x275x5=4.8N/mm 2 fwf=0.95x16=152N/mm2由公式 ,(f)2 + 工彳彳=J(14)2 + 4.82=12.89N/mm2fwf=0.95x16=152N/mm2可见塞焊缝一般不控制。B 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝肢尖角焊缝的焊角尺寸h = 5mm ,计算长度l =220-2h =220-2x5=210mmf2wf上弦杆与节点板的连接焊缝计算按

18、肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。内力差N=282.88X 15%=42.43KN,偏心距 M二Ne, e=65mm,则由公式得，6M = 6x42.43x108x65=53.6N/mm22x0.7x5x21022x0.7x5x2102t = 42.43x108 = 28.86N/mm2f 2x0.7x5x2102x0.7x5x210(亠)2+ 工彳彳=J(5|)2 + 28.862=52.57N/mm2fwf=0.95x16=152N/mm2可见,肢尖焊缝满足要求。C. 上弦拼接杆的计算上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为l =N+2hf=138.4mmw 4x0.7xhffwf取

19、140mm.则角钢长度为L=140X2+10+10=300mm。考虑到拼接节点的刚度,拼接角钢的长度取为 600mm。为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊,需将拼接角钢的棱角铲去,把竖向肢切去 A二t+hf+5=18mm, t为拼接角钢的厚度拼接角钢的截面削弱，由节点板来补偿。5）节点板在斜腹杆作用下的稳定计算 对于有竖腹杆相连的节点板,选取3-4杆作用下的3号节点板的进行计算。图9节点稳定计算中c值c = 20 = 2.5 15 I235 = 15可不进行稳定计算。t 8fy其中,c为受压腹杆3-4连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。由于3号节点板中斜腹杆的c值是最大的，而t值都相等,故其他节点板的稳定性不需计算。9 填板的计算杆件中填板数量表-5杆件名 称杆件编 号杆件长 度（mm ）i（回转半径） （cm）填板最大间距节点间 填板个 数填板间 距（mm ）拉杆压杆80 i(cm)40 i (cm)上弦杆124742.76110.43600224742.76110.43600324742.76110.43600下弦杆727662.46196.83600812392.46196.83600腹杆412391.7268.82600527661.72137.63600624742.1686.43600