[芬克式屋架模板]芬克式屋架

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400mm×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1.2～2.6米。结构的重要度系数为γ=1.0，屋面的恒荷载的标准值为2.0KN/㎡。屋面的活荷载为0.45KN/㎡，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E43型。

2. 屋架形式及几何尺寸

屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α=arctan⅓=18.435º檩距为2.582m。

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。

图2 支撑的布置图

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，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。

5. 荷载标准值

上弦节点恒荷载标准值P1=2×2.582×6×3/√10=29.6KN 上弦节点雪荷载标准值P2=0.45×2.582×6×3/√10=6.7KN

由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3

图3 上弦节点恒荷载

由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4

图4 上弦节点雪荷载

6. 内力组合

内力组合见表—1

8. 节点设计

8.1杆件焊缝尺寸的计算

屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’如图表-4，表中Z0’为杆件重心线至角钢背面的距离

8.3 节点的设计 8.3.1 支座节点

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=√2*120=169cm，b1=a1/2=84.5cm 锚栓孔径d=50mm A0=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=2.32

支座厚度 t=√6M/f=√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

¼×118.4=29.6KN

由焊缝的应力公式得 2×O.7×h

= (29.6×108/2×0.7x5x117)²+（6×15932.8×108/2×0.7×1.22×5×117²）7²)² =96.8

V

f×lw

+（

2

6M

2×O.7×βfhf×lw²

）²

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

,支座底板的连接焊缝的长度为：

∑lw=2×(240-2hf)+4×(120-5-10-2hf) =804mm 由公式得, 由公式得,

τf=R/0.7βfhfΣlw=118.4×108/0.7×1.22×8×804=113.02mm

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,承担上弦的内力差焊缝

为节点板的厚度

3

。节点1的槽

,其中

2

由公式 σf=pcosα/2×0.7hf1lw=91.79×10/(2－0.7×5×490)=17.58mm

160=152N/mm2

τf=psinα/2×0.7hf1lw=36.71×103/(2×0.7×5×490)=9.26mm2

2σf βf

+τ²f= 1.22+9.26²=17.13N/mm²

17.58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

,计算长度

Lw=500-2hf=490mm

2σ βf

f

2×0.7×5×490

==

2×0.7×5×490

=102.48N/mm²

+τ²f= 1.22+102.48²=138.27N/mm²

83.16 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条角焊缝计算。

对于上弦节点”2”

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,承担上弦的内力差其中为节点板的厚度。

lw=110-2hf=110-2x5=100mm 由公式σf=2×0.7h σf=2×0.7h

Pcosα

f1lw

。节点2的槽焊缝hf1=0.5t1=5mm,,

=

29.6×cos18.4352×0.7×100×5

2

Psinα

f1lw

=

29.6×sin18.4352×0.7×100×5

2

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 lw=500-2hf=110-2x5=100mm

2σ βf

f

2×0.7×5×100

==

2×0.7×5×100

=42.29N/mm²

+τ²f=

164.911.22

+42.29²=141.63N/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”

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, hf1=0.5t1=5mm,, 内力差N=44.97KN 受力较大的肢背处焊缝应力为

τ

f

=2×0.7×5×170=2×0.7×5×170=26.41N/mm²＜ffw

N

44.9×0.7×103

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”

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=0.5t1=5mm ,其中为节点板的厚度。 lw=285-2hf=285-2×5=275mm 由公式σf=2×0.7h

Pcosα

f1lw

=

29.6×cos18.4352×0.7×275×5

2

σf=2×0.7h

Psinα

f1lw

=

29.6×sin18.4352×0.7×275×5

2σ 由公式 ,

βf

14.58

+τ²f= 1.22+4.8²=12.89N/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hf2=5mm , 计算长度lw=220-2hf=220-2x5=210mm

上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。内力差N=282.88×15%=42.43KN,偏心距M=Ne，e=65mm,则由公式得, σf= τ

2σf βf

f6M2×0.7×5×210²

N

=

6×42.43×108×652×0.7×5×210242.43×108

=53.6N/mm²

=2×0.7×5×210=2×0.7×5×210=28.86N/mm²

53.6

+τ²f= 1.22 +28.86²=52.57N/mm²

可见,肢尖焊缝满足要求。

C. 上弦拼接杆的计算

l‘w=4×0.7×h

N

fff

hf=138.4mm

取140mm.则角钢长度为L=140×2+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 Δ=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 =

tc

208

=2.5

235fy

=15 可不进行稳定计算。

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

注。