钢结构通廊设计
钢结构桁架式通廊的加固维修

钢结构桁架式通廊的加固维修任强① 廖生伟 谭磊(武汉钢铁有限公司设备管理部 湖北武汉430083)摘 要 针对钢结构架式通廊下弦杆、腹杆等主要受力构件存在严重锈蚀问题,在不影响皮带正常运行情况下,采用梁式及桁架式结构支顶、原有杆件增大截面等综合加固维修方案,保证皮带通廊的安全运行,取得了良好效果。
关键词 桁架式通廊 锈蚀 加固中图法分类号 TG155.4 文献标识码 ADoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 Z2 0801 前言某厂烧结矿成品输出皮带S214建成于2005年,分别于2018年、2020年对前后段进行两次封闭改造。
该通廊原为开敞式露天皮带机输料通廊,共40跨。
除头部(-1)-1跨为梁板式结构,其余均采用钢桁架、钢支架结构。
通廊总长度为964 16m、宽度为2 9m、主要设计跨度为44m、31m、29m、24m等,与F706通廊共用支架柱。
S214通廊支架柱设计截面形式为H400×300×10×16mm、H450×300×12×16mm等,柱间支撑双角钢100×8mm、[16a、[14a等;廊身桁架杆件设计截面形式为双角钢180×16mm、160×12mm、140×12mm、140×14mm、140×12mm,单角钢160×10mm、140×10mm等,下弦水平支撑杆件设计截面形式为单角钢75×6mm、63×6mm,走道板下纵横向支撑原设计为[16a、[14a等,走道板设计厚度为6mm。
钢桁架、钢支架系统的主要构件均采用Q235号钢。
S214通廊环保封闭改造后封闭框架结构布置为:①1-24轴区域通廊为上承式,封闭改造时从两端支架柱新建围护结构;②24-31轴和35-36轴区域通廊为下承式,新建围护结构增设于两侧桁架上;③31-35轴区域通廊为上承式,分别在F706西侧墙面板封闭、S302东侧墙面板封闭,顶部未进行封闭;④38-40轴区域通廊为上承式,新建围护结构增设于烧214通廊两侧桁架上弦杆上方。
胶带运输机通廊钢结构桁架自重计算经验公式探讨

胶带运输机通廊钢结构桁架自重计算经验公式探讨董岩(大连大化工程设计有限公司,辽宁大连116000)I毽鬣马虱l蠢馥.i通遗-_主零壤钒.诮固骋努砥蠢谖建篱臻埝骚裁;试鬟蜷遗拣蘸遗礞锁终獭熏熏誊ii||||l|il l◇警赣斌穗螭癸酶;缝埝菇誉蠢镐獭壤誊霪瓷j|l—i I i0j i|j%l I i j i l|i|以钢桁架为承重结构的胶带运输机通廊,在进行可行性研究及初围护结构为石棉瓦或压型钢板,且步设计时,要求较准确地计算出桁架的自重。
对不同跨度不同宽度的通廊,其桁架自重取值,以往多是参考已有的工程实例,或凭经验估算,这样做有较大的误差。
现根据我院所做工程实例统计的数据,用回归分析方法,将具有相关关系的跨度、宽度及桁架的自重这三个变量之间建立起数学表达式,既只要以知桁架的跨度、通廊宽度,桁架的自重随之可以较精确的加以确定。
1经验公式的建立按桁架的跨度,把数据划分为两组.一组为跨度在30m以上(不含30m),14个单体工程的统计,另一组为30m及以下,12个单体工程的统计。
对于二元蚓生回归,回归方程的形式为Y8毫b o+b1X1+b2X2式中的b0、b,、b:可以从下面方程组求得。
111b1+112b2=11v121b1+I役b2=12v忙∑(×。
_文,):1。
=∑(×。
戈)z11一一I堙=121=乞(×”-X1)(X2t—x2)|^Y:∑(×。
_文、)(y。
与)I砷=∑(x。
毒:)(yl与)文i:上∑‰;=上∑Ⅵn t=I TI c=1bo=y-b.)(,_b承2根据14个单体工程统计的数据,得到跨度大于30m钢桁架自重计算经验公式为:y"“-57x j+48.3x2—152为符合日常习惯,将上式中字母X、和X:分别用L和B来代替,y※用P来代替,则有P=5.7L+48.3B一152(1)式中卜确架每榀(包括上下弦支撑的一半)每沿米重(kg/m)l-—桁架的跨度(m)良——桁架的跨度(m)用同样的方法和步骤,根据12个单体工程统计的数据,得出跨度小于30m(含30m)的静定桁架(见图2)自重计算经验公式P=6.2L+58.8B一141(2)臣王刁歪互刁∑五互∑眨盈亚i罄7摊群母午30m舯堙辫越7辩颦耩辫2公式的适用范阉公式(1)适用于下承式有拉杆的超静定桁架,桁架用材为3号钢(拉杆I级钢或f I级钢):非寒冷地区,通廊无采暖或有采暖而无需严格保温,相应的结构特征是楼面为槽形板,屋面为槽形板或压型钢板,26836.700≤L≤58D003.200≤B≤7.000地震设计烈度为8度及以下的地震区或非地震区。
钢桁架设计

第四讲钢桁架设计1、钢桁架的实际应用钢屋架常见形式钢结构连廊、通廊等常见形式2、桁架设计一般规定或经验A:桁架的形式应根据建筑的要求,综合考虑屋面材料、天窗、檩条、支撑布置以及屋架与柱时铰接或刚接等因素最终确定外形尺寸和腹杆体系。
B:桁架的腹杆体系。
应使结构受力合理、节点构造简单统一。
腹杆数量少而总长度短,宜使长腹杆收拉,短腹杆受压,弦杆不产生局部弯矩。
斜腹杆与弦杆的交角宜在35~55度。
C:常见腹杆体系有人字式、单斜式以及减小上弦的节间长度而增加的再分式腹杆体系。
人字式在屋架中应用最广泛,再分式桁架体系较加密主腹杆的结构方案更省钢材。
D:桁架节间的设置应结合建筑或工艺需求,设备吊挂等设置,并应使荷载尽量作用在节点上。
E:对于跨度较大的桁架,当变形超限时可以采用起拱解决。
起拱值可取1/500,或者将恒载作用下挠度起拱。
F:跨度小于或等于12 m 的桁架,可以不分段;跨度大于12 m 但小于20 m 时,可以分成两段;大于等于20 m 时,可以分成多段,但每段长度均不宜超过12m;拼接接头宜位于廊身跨度的1/3处;G:当桁架节间数为奇数时,中央节间宜布置交叉腹杆。
3、桁架计算时的基本力学假定A:桁架所有杆件的轴线都在一个平面内且相交于一点。
杆件轴线按照下列规定确定,此时可不考虑偏心的影响。
当用螺栓连接时,以靠近截面形心轴的准线为轴线;当采用焊缝连接时,对角钢可取角钢背至截面形心轴的距离为5mm的整数倍(即5mm的模数)。
当弦杆截面在节点处有改变时,以受力较大的杆件重心线为轴线,不同截面的轴心线偏移距离在不超过较大弦杆截面高度的5%时,可不考虑此偏心的影响。
B:各节点均为铰接,但在桁架平面内,当截面高度与几何长度(节点中心距离)之比大于1/10或大于1/15(腹杆)时,应考虑节点刚性产生的次弯矩。
(一般取应力增大系数1.15~1.20)。
C:计算时,将荷载先作用在节点上,并按此计算出各杆件的内力。
对弦杆的节间荷载(最好不要这样,计算长度选取会出现不可靠),可假定弦杆为支撑于铰接节点的连续梁按下述近似方法计算局部弯矩。
钢结构施工工艺流程培训PPT课件

-通廊的制作安装
一、 施工准备
二、 材料管理
• 1.材料验收 • 钢结构所用材料必须严格检验Байду номын сангаас检查
材料的合格证,材质单齐全,所检验 的材料规格型号数量是否符合设计、 图纸要求,材料外观、钢材表面锈蚀 程度、外型尺寸等都应符合规定标准。
一、桁架钢结构制作
• 1.图纸细化二次测算绘图 • 1.1 根据设计要求,施工前根据设计提供的
级别实施,合格后并出具书面检测报告。 • 2).构件的检验和验收 • 构件制作与焊接操作者须对完成的工序质量对照图样要求
和焊接要求进行自检。 • 过程产品批量完工后,应组织相关人员(监理、业主等)
到场验收并签证。
焊接缺陷
焊接缺陷:气孔
焊接缺陷:咬肉
焊接缺陷:夹渣
焊接符号的表示图解
永久 螺栓
4.放样、号料和下料
• 1、放样、号料 • 放样时应根据施工详图,并考虑构件焊接
收缩余量以及切割等加工余量。放样的样 板及号料的允许偏差应符合表下表规定;
2、下料
• 对于小型的型钢可用砂轮切割机下料,钢 板可采用自动机割机、等离子、及剪板机 下料,对大型的型钢用手工气割下料。切 割允许偏差应符合表上表规定;
④ 工厂一、二类焊缝检验报告;
⑤ 钢构件几何尺寸检验报告;
⑥ 构件清单。
安装单位应对此进行验收,并对构件的实际状况进行复测。若 构件在运输过程中有损伤,还须要求生产厂修复。
(2)施工机具及测量器具的检验 安装前对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其它配件均须进行 检验,保证具备可靠的性能,以确保安装的顺利及安全。
现场桁架拼接组对示意图
1)桁架拼装允许偏差:
• a.桁架跨度最外两端安装孔或两端支撑面最 外侧距离允许偏差为+5.0mm,-10mm;用 钢尺检查
【施工方案】上料皮带通廊施工方案

通钢股份有限公司炼铁厂新2#高炉工程上料主皮带通廊钢结构制作、安装施工方案批准:审核:编制:首建三公司通钢项目部2011年10月28日通钢股份有限公司炼铁厂新2#高炉工程上料主皮带通廊钢结构制作、安装施工方案一、编制依据:通钢新2#高炉工程施工组织设计;设计施工图纸;国家法律法规;国家和行业施工规程和规范;各级政府其它相关规程、规范和标准。
二、工程概况:1、工程名称:通钢股份有限公司炼铁厂新2#高炉系统上料主皮带通廊工程2、主皮带机通廊水平全长302。
088m,坡度为10。
620度;通廊顶标高70.280m,底标高14.392m,宽5。
2m;共分7段,6个支架;总量约为1700t。
3、主皮带机通廊结构采用钢桁架结构,端竖杆采用门式刚架,腹杆采用角钢组合截面;支架分固定支架和滚动支架两种,截面分H型钢和螺旋焊管截面;通廊底面满铺t=6mm花纹板;维护墙体及屋面采用压型钢板。
4、通廊所用材料材质分为Q345-B和Q235—B钢两种。
5、梁柱的翼缘腹板板的对接焊缝,及梁柱翼缘板与端板的连接焊缝应采用全熔透焊缝,除所有焊缝满足一级质量等级标准,其余焊缝质量检验二级。
6、主要难点是ZJ5、6及HJ5、6、7组对及安装;ZJ6顶标高为57.114m,底标高为—0。
376m,重150t;HJ6水平全长63.488m,顶标高为63.098m,底标高为51。
308米,重214t.三、钢结构制作1、详图绘制2、钢结构制作加工流程3 放样、号料、切割1)放样人员必须熟悉图纸和工艺要求,采用计算机放样要根据加工工艺图进行,放出平面及节点大样,核对构件外形尺寸,安装关系,焊接形式等。
2)放样要根据工艺要求,统筹考虑预留加工量,焊接收缩量,起拱,板厚处理,高层建筑荷载压缩量等.预留收缩量见附表。
预留收缩量表3)用计算机按比例放出构件实体大样后,考虑焊接收缩余量,采用数控编程切割保证零件的精确度。
4)号料时要根据加工工艺图纸及有关技术文件,复核所使用的材料的材质、规格、外观质量,如发现不符合相关规定,应及时反馈到质量科、生产科、供应部门.遇有材料弯曲、平度超差,影响放样,号料的质量时要对所使用的原材料进行矫正,钢材矫正后的允许偏差应符合附表规定.钢材矫正后的允许偏差5)使用合格的样板(杆)•进行号料.号料有利于切割和保证零件质量.6)主要受力的构件和需要弯曲的零件,号料时应按工艺规定的方向取料,•弯曲的外侧不得有冲点和伤痕等缺陷,号料时预留出切槽宽度.7)画线号料的允许偏差应符合附表规定。
高炉建设施工主皮带通廊制作安装方案

新1#高炉建设施工方案名称:主皮带通廊制作安装方案批准:建设部审:审核:甲方审:监理审:时间:编制:西北创业建设有限公司新1#高炉主皮带通廊Z-1是连接高炉本体和高炉焦槽之间的唯一通道,是新1#高炉运输原料的大动脉。
钢结构通廊长近307米,标高从+3.14米到+68.955米,共分7段,有4个钢结构支架,总重1084t。
为保证高炉整体工程的顺利投产,特编制皮带通廊的制作安装施工方案。
主皮带通廊的位置布置图如下:图一通廊平面布置图2、编制依据Z-1通廊设计图《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)《碳素结构钢》(GB/T700-2006)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)3.1、施工项目:桁架钢结构制安,固定支架、滑动支架制安,其他构件制安。
3.2、通廊安装结构件本身互为配合关系,因此结构件制作安装质量要求严格。
3.3、主皮带通廊结构中门架、主梁、支架中主要结构是钢板焊接H型钢。
3.4、结构中门架、桁架、支架等构件均按图纸设计尺寸、内力图进行二次设计,制作详图,在制作场分段制作,制作均预拼装,组装过程必须严格按照规范及图纸尺寸要求进行。
标识清晰,安装现场再进行组装,组装成型经检验合格后方可进行安装。
3.5、此项工程构件种类较多,因此构件运输通道,吊车站位,构件拼装场地,备件摆放场地的计划、协调是决定安装工期的主要因素。
3.6、施工现场所用场地需回填、平整。
具体见下图。
4、工作量汇总4、制作4.1制作场地选在西水泉110国道附近制作场,此处距离高炉现场远,且路上车辆多,因此要做好运输工作。
4.2构件制作:通廊结构中,大部为成型H型钢及角钢、工字钢,直接下料。
钢板焊接H型钢材质为Q235-B,材料选用包钢自产板,要求板宽2.2米,在制作前需总体排版,合理搭配使用。
放样号料时严格按排版图进行施工,并把编号表于单件料上,以防用错。
皮带通廊钢结构制作安装施工方案知识交流
目录1、工程概况2、编制依据3、施工前准备4、钢结构材料5、钢桁架预制、组焊6、钢桁架吊装7、钢桁架安装8、安装记录和交工资料的填写9、质量保证措施10、安全保证措施11、环境保护措施及文明施工12、劳动力组织13、主要施工机具和手段用材料一览表14、施工现场需甲方协调解决1、工程概况河北磁县申家庄冼煤厂技术改造工程(安装部分)包3,我公司承建的有转运站6个,站桥7个,皮带7条,受焦坑1座以及除尘装置和钢管砼支架总长共约2.5公里,本工程特点为钢结构多,高空作业多,作业面小,预制场地紧张,工期紧,因此合理安排施工程序将为施工带来很大便利。
2、编制依据2.1太原钢铁集团有限公司设计院设计的皮带通廊施工图2.2《钢结构工程施工及验收规范》GB5025-952.3《作业台钢梯及栏杆标准图集》JSJF902.4《建筑钢结构施工手册》2.5《钢结构设计手册》GBJ17-882.4《钢结构制作安装施工规程》YB9254-952.5集团公司《环境管理体系》ISO14001:1996手册及程序文件2.6集团公司《质量管理体系》ISO9001:2000手册及程序文件2.7集团公司《职业健康安全管理体系》OHSAS18001:1999手册及程序文件3、施工前准备3.1编制施工方案,并经有关部门审核、批准。
3.2施工现场已平整,便于构件予制、组对。
3.3施工用的照明、水源及电源已齐备。
4、结构材料4.1所有预制、安装用钢材均须具有质量证明书,并各项指标符合设计和国家现行有关标准的规定。
4.2焊条须具有质量合格证。
4.3油漆材料应有合格证。
4.4对所有钢材均须按设计要求核对其规格、材质、数量、其外观应符合下列要求。
4.4.1钢材无裂纹、缩孔、夹渣、折迭、重皮等缺陷。
4.4.2当钢材表面有包锈蚀,麻点或划痕等缺陷时,其深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/2。
4.5施工单位未经设计同意,绝不能随意代换设计选材,改变设计内容。
钢结构设计基本原理
二 极限状态设计法(limit-state design method)
极限状态设计法问世于20世纪50年代。它将变异性的设计 参数采用概率分析引入结构设计中。根据应用概率分析的程度 分为三种水准。即半概率极限状态设计法、近似概率极限状态 设计法和全概率极限状态设计法。目前,钢结构设计方法采用 的是近似概率极限状态设计法,有时也称为概率极限状态设计 法。
1ห้องสมุดไป่ตู้2钢结构的应用范围
站在现代建筑结构技术的发展前沿,可以说世 界上没有不能实现的结构,只有不合理的结构。根 据钢结构本身的特点,结合我国国民经济的发展, 钢结构在土木工程领域合理的应用范围大致如下:
1.工业厂房(industrial factory building)
工业厂房可分为轻型、中型和重型工业厂房,主要根 据是否设臵吊车以及吊车吨位的大小和运行频繁程度而定 。例如,炼钢车间、锻压车间等。近年来,轻型门式刚架 结构在工业厂房中的应用十分普遍。
7.其他构筑物
如高炉、运输通廊、栈桥、管道支架等。
1.3钢结构的设计方法
钢结构设计应遵循的一般原则是‚技术先 进、经济合理、安全适用、确保质量‛。钢结 构的设计方法可分为容许应力法和极限状态设 计法两种。分述如下:
一 容许应力法(allowable stress method)
“容许应力法‛也称为‚安全系数法‛或‚定值法‛。 即将影响结构设计的诸因素取为定值,采用一个凭经验选 定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响,以衡量结构 的安全度。其表达式为: (1-1)
n 0 G SGk Q1 SQ1k Qi ci SQik i 2
n 0 G S Gk Qi ci S Qik i 1
钢结构大跨通廊施工挠度较大原因分析及解决
60
2
顶层
( 11) ( 21) ( 1. 9) ( 11) ( 16) ( 1. 5) ( 11) ( 15) ( 1. 4)
经计算,实际挠度是计算挠度的 1. 55 ~ 2 倍,上下弦偏移实际值是设 计值得 1. 4 ~ 5. 6 倍,远远大于计算值。考虑到梁柱现场施工节点也比原 设计连接弱,计算在梁柱节点处由刚接改为铰接,比实际情况不利,再模 拟计算比较如下内容:
加快施工进度及节约施工造价,采取了取消支撑的施工方案,直接吊装主
桁架梁与柱焊接连接,再在其上施工次桁架及浇筑楼楼板,与结构设计计
算先前条件完全不符,造成在梁吊装及楼板完成以后,由于梁本身的自重
及楼板的自重及施工荷载作用下,梁的变形远远大于设计值。
( 2) 梁柱节点的影响。图纸中桁架梁上下方钢四周满焊焊透与柱连
楼面刚度对结构梁的贡献,进行结构设计,在施工图说明中特别注明。钢
结构主体施工时,应设置可靠支护,支撑体系保证梁、柱施工时的侧向和
安全性,在压型钢板及其临时支撑安装就位后,要及时铺设楼面钢筋和浇
注混凝土。楼面混凝土强度达到设计强度 70% 以上时,方可拆除临时支
撑。施工单位未对该条进行仔细阅读理解,也没有意识到其重要性,为了
您所在的网络环境存在频繁操作滑动滑块进行验证
钢结构大跨通廊施工挠度较大原因分析及解决
王雯 南京大学建筑规划设计研究院有限公司,江苏南京,210093
摘 要: 施工过程中对图纸说明没有完全理解,没有按设计工况进行施工,造成梁挠度过大,会对结构整体的安全性产生很大的影响。结合工程实
例,对钢桁架梁挠度过大原因进行分析,并提出了针对其问题进行行之有效、经济合理的加固方法,实践中证明取得了良好的效果。
钢结构管道支架设计要点分析
钢结构管道支架设计要点分析发布时间:2022-10-11T07:51:54.373Z 来源:《建筑实践》2022年10期5月(下)作者:冯密林[导读] 管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式冯密林中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066000摘要:管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
固定管道支架主要承受一段范围内的水平力的作用,所以应采用四柱式有支撑的空间钢框架结构支架。
一般每100m就要设置一道固定管道支架。
由于滑动管道支架仅承担由管道引起的竖向荷载,不承担管道所产生的水平荷载,顶端可随着管道的变形而滑移,所以滑动管道支架可采用单个或者单榀支架(两根支架柱)的形式。
关键词:管道支架、固定、刚接、铰接引言随着国家基建进程的加快,冶金企业也开始走上了快速发展的道路。
冶金企业的介质输送管线属于重要节点工程,对各个部门车间的正常运行和生产起到了至关重要的作用。
而作为管线中不可或缺的一环,管道支架的设计与施工也逐渐被大众所注意。
由于其庞大的数量,为了保证管道的安全性和可靠性,在结构设计中考虑全面和合理就势在必行。
由于钢结构支架有着重量轻、施工方便、造价低等多个优点,所以钢结构支架广泛适用于管道支架的设计及施工中。
本文就钢结构支架的设计要点进行剖析,以使钢结构支架达到优化设计、经济合理的目的。
1 管道支架的基本规定通常情况下,钢结构管道支架的设计使用年限控制在30年~50年以内,在使用年限内,还要每3~5年进行一次钢结构表面涂装的维护,以保证主材不会受到空气腐蚀。
根据输送介质管道的危害性及被破坏后产生的后果,可以将管道支架的安全等级划分为一级和二级。
造成破坏后果很严重,直接危及人的生命安全活造成重大经济损失的情况为一级,要求进行结构设计时结构重要性系数不小于1.1。
其他情况为二级,要求进行结构设计时重要性系数不小于1.0。
管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
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钢结构通廊设计
作者:张春晓
来源:《中国科技博览》2013年第19期
通廊是钢铁企业生产工艺中用于转运原料的通道。
近几年来,钢铁企业竞争日益激烈,扩容、改造的步伐加快,对建设速度的要求越来越高,而钢结构以其自重轻、施工速度快、受季节影响小的特点,被越来越多的单位采用。
在我院承担的邯钢老区焦化厂1~6#焦炉备煤系统改造工程中,通廊的设计全部采用了钢结构。
现以水平投影长度为19515mm的标准段为例,对钢结构通廊的设计作一简述。
一、通廊结构自述
该通廊采用了四片桁架组成的空间桁架,每水平投影长度3250mm为一节间,相邻水平桁架与竖向桁架共用一根弦杆,竖向桁架与上部水平桁架之间用斜杆相连,以保证整体结构的稳定性。
二、钢结构通廊的受力特点
钢结构通廊的重力荷载(恒、活)主要是由通廊内皮带机支腿传来的集中荷载,该荷载通过与竖向桁架平行的承重梁传至下部水平桁架中与弦杆垂直的腹杆(以下简称水平桁架直腹杆),再经水平桁架直腹杆传至竖向桁架下弦节点,通廊内走道板的荷载一部分由走道板传至走道梁,再由水平桁架直腹杆传至竖向桁架下弦节点,另一部分则直接由走道板传至下弦节间。
而钢结构通廊的重力荷载主要为动力荷载,按照《钢结构设计规范》(50017-2003)规定,对于直接承受动力荷载的结构:在计算强度和稳定性时,动力荷载设计值应乘以动力系数;在计算疲劳和变形时,动力荷载标准值不乘以动力系数。
而动力系数据按照《荷载规范》(50009-2001),可采用1.1~1.3。
屋面荷载由屋面压型钢板传至檩条,由檩条传至屋面水平桁架直腹杆,再传至竖向桁架的上弦节点。
墙面恒载由墙面檩条传至竖向桁架竖腹杆;
风载由墙板传至墙面檩条,由檩条传至竖向桁架腹杆,再传至水平桁架节点。
由以上传力途径可知,所有桁架的竖(直)腹杆均承受节间荷载,其中以水平桁架的竖腹杆承受节间荷载最大。
三、桁架型式的确定
为确定合理的桁架结构型式,对相同荷载作用下不同桁架的结构形式的杆件内力进行了比较。
经过比较发现,桁架腹杆中长腹杆(斜腹杆)受拉,短腹杆(竖腹杆)受压,它取决于构件的临界应力,而临界应力与杆件的长细比的平方成反比,杆件越短,轴心受压杆的临界应力越高。
对于水平桁架,由于风荷载的方向不定,有可能是左风,也有可能是右风,因此,对水平桁架来说,也要尽量满足长腹杆受拉,短腹杆受压。
四、杆件计算长度与容许长细比
1、杆件计算长度的确定:
杆件的计算长度按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表5.3.1确定。
杆件的容许长细比按照《钢结构设计规范>(Gb50017-2003)表5.3.8采用。
在确定长细比时,要注意个别拉杆在活荷载组合时可能由拉杆变为压杆,此时要注意其压力值的大小,若应力小于或等于其承载力的50%时,其容许长细比为200,否则容许长细比为150。
五、截面型式的选择
1、弦杆、水平桁架直腹杆、竖向桁架端竖杆的选择:
由于竖向桁架下弦及水平桁架直腹杆有较大节间荷载,杆件承受弯矩,同时也为减少焊接量,提高施工速度,推广新型建材-国产热轧H型钢,弦杆、水平桁架直腹杆均采用了国产热轧H型钢,为了提高通廊端部的刚度,竖向桁架的端竖杆也采用了H型钢。
2、其余腹杆的选择:
由于钢结构通廊桁架的特殊性,其所有杆件的平面内、平面外的几何长度相等,支座斜腹杆的平面内、外的计算长度相等Loy=Lox,为满足杆件两个主轴方向的长细比相等(对压杆来说,杆件在两个主轴方向等稳定),所选截面必须具备iy=ix,所以设计中采用两个不等边角钢以长边相连的T形截面;对于其余腹杆,由于Loy=1.25Lox,设计中采用了二等边角钢组成的T形截面。
六、杆件设计计算
在杆件的设计计算时,应注意以下几个问题:
1、无节间荷载作用的桁架杆件,如通廊桁架的所有斜腹杆,竖向桁架的上弦杆,均按轴心受力构件计算;有节间荷载作用的杆件,如通廊桁架的所有竖(直)腹杆,竖向桁架的下弦杆,均按拉弯或压弯构件计算,计算方法与柱子相同。
2、用填板连接而成的双角钢,可按实腹式构件计算,但填板间的距离对受拉构件不应超过80i,对受压构件不应超过40i,且两个侧向支撑点之间的填板数不得少于两个,其中,i为单根角钢截面回转半径。
3、桁架杆件的重心线应可能在节点处交于一点,否则应考虑偏心的影响。
4、当荷载作用于节间时,应考虑节间弯矩,可先把节间荷载分配在相邻的两个节点上,按节点荷载计算出各杆件的轴心力,然后计算节间荷载引起的局部弯矩。
七、桁架注意事项
1、焊接桁架应以杆件形心线为轴线,螺栓连接的桁架可采用靠近杆件形心线的螺栓准线为轴线,在节点处各轴线应交予一点。
当桁架弦杆的截面变化时,如轴线变动不超过较大弦杆截面高度的5%,可不考虑砌影响。
2、分析桁架杆件内力时,可将节点视为铰接。
对用节点板连接的桁架,当杆件为H形、箱形等刚度较大的截面,且在桁架平面内的杆件截面高度与其几何长度(节点中心间的距离)之比大于1/10或大于1/5(对腹杆)时,应考虑节点刚性所引起的此弯矩。
3、当焊接桁架的杆件用节点板连接时,弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙不应小于
20mm,相邻交焊缝焊址间净距不应小于5mm。
当桁架杆件不用节点板连接时,相邻腹杆连接角焊缝焊址间净距不用小于5mm。
4、节点板厚度一般根据所连接杆件内力的大小确定,但不得小于6mm。
节点板的平面尺寸应适当考虑制作和安装的误差。
5、焊缝金属应与主体金属相适应。
当不同强度的钢材连接时,可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。
6、在设计中不得任意加大焊缝,避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝,同时焊缝的布置应尽可能对称于杆件形心轴。
焊件厚度大于20mm的角接接头焊缝,应采用收缩时不易引起层状撕裂的构造。
7、在直接承受动力荷载的结构杆件中,垂直于受力方向的焊缝不宜采用部分焊透的对接焊缝。
角焊缝表面应做成直线形或凹形。
焊脚尺寸的比例:对正面角焊缝宜为1:1.5(长边顺内力方向);对侧面角焊缝可为1:1。
角焊缝两焊脚边的夹角α一般为900。
夹角>1350或
角焊缝的焊脚尺寸h1(mm)不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。
角焊缝的焊脚尺寸h1(mm)不得小于1.5倍的t的开方,t(mm)为较厚焊件厚度。
角焊缝的两焊脚尺寸一般为相等。
当焊件的厚度相差较大时,可采用不等焊脚尺寸,
杆件与节点板的连接焊缝宜采用两面侧焊,也可用三面围焊,对角钢构件可采用L形围焊,所有围焊的转角处必须连续施焊。
在本桁架的设计中,按上述原则进行荷载的分配、确定杆件约束等,在PKPM中别进行了水平桁架和竖向桁架的内力计算,所选断面均符号要求。
在通廊桁架的设计过程中,深深体会到,设计时必须全面掌握相关规范,根据结构的实际受力状况,进行多方案比较,确定合理的结构方案,计算模型力求接近实际,只有这样,才能做到结构设计既安全又经济。