拼接角钢与弦杆的连接焊缝通常按被连接弦杆的最大内力计算,并平均地分配给两个拼接角钢肢的四条焊缝,每条焊缝的计算长度:
lw?N4?0.7hfffw
拼接角钢的长度L=2(lw+
2hfmm)+b,这里b是两弦杆端间的空隙,一般取
b=10~20mm,屋脊拼接节点如屋面坡度较大,可取b=50mm。
下弦杆与节点板的连接焊缝,以下弦与节点板的连接焊缝按下弦较大内力的15℅和两侧下弦的内力差两者中的较大者进行计算。这样,下弦杆肢背与节点板的连接焊缝长度计算如下:
lw?
k1?0.15Nmax或?N??2hfmmw2?0.7hf?ff
对于上弦,屋脊处弦杆与节点板的连接焊缝承受接头两侧弦杆的竖向分力与节点荷载P的合力,两侧连接焊缝共八条,每条焊缝长度按下式进行计算:
lw?2Nsin??P?2hfmmw8?0.7hfff
图7
4.支座节点
简支屋架的支座节点,由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部分组成。它的设计和轴心受压柱脚相似。加劲肋的作用是加强底板的刚度,提高节点板的侧向刚度,加劲肋高度与节点板相同,厚度等于或略小于节点板的厚度,加劲肋厚度的中线应与各杆件合力线重合。
为便于节点焊缝的施焊,下弦角钢底面和支座底板之间的距离一般不小于下弦角钢水平肢的宽度,也不应小于130mm。角钢边缘与加劲板中线距离不宜小于50mm。锚栓预埋于柱中,其直径一般取18~24mm;为便于屋架安装就位和调置位置,底板上的锚栓孔直径应为锚栓直径的2~2.5倍,通常采用40~60mm。 屋架安装完毕后,在锚栓上套上垫圈,并与底板焊牢以固定屋架,垫圈的孔径比锚栓直径大1~2mm。
①支座底板需要的净面积按下式计算:
A?R?A0?lfc
式中 R——屋架的支座反力;
fc——混凝土的抗压设计强度设计值。
?l——混凝土局部承压时的提高系数,见《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
A0——锚栓孔的面积。
通常按计算需要的底板面积较小,底板的平面尺寸主要根据构造要求确定,且短边b不宜小于200mm。
t?②底板的厚度按均布荷载下板的抗弯强度计算。
6Mf
2M??qaM1式中 ——是两邻边支承板单位板宽的最大弯矩,;
q——底板单位面积的压力,
a1——两相邻支承边的对角线长度; ? ——系数,按b1a1查表4;
b1——支承边的交点至对角线的垂直距离。 表4 三边支承及两邻边支承的矩形板的弯矩系数?值
b1a1 0.3 0.027 44 0.4 0.060 0.5 0.075 0.6 0.087 0.7 0.097 0.8 0.005 0.9 0.112 1.0 0.1?
为了使柱顶压力分布较为均匀,底板厚度不宜太薄,一般?16mm。 ③加劲肋的计算:
加劲肋与节点板间的连接焊缝可近似地按传递支座反力四分之一计算,并考虑焊缝偏心受力。每块加劲肋的两条焊缝承受的内力为:V?R/4及M?Ve,e?b4,加劲肋与节点板间的连接焊缝按下式计算:
????V6M??ffw?????2?0.7hl??2?0.7?hl2?fw?ffw???
22屋架支座节点板和垂直加劲肋与支座底板连接的水平焊缝按均匀传递支座反力计算,焊缝强度按下式计算:
?f?R0.7hf?lw??fffw
实际的焊缝计算长度为?lw?2a?2(b???2c)?60mm,这里?为节点板厚度,c为
加劲肋切角宽度。此外还应按悬臂板验算加劲肋的强度。
图8
八、设计说明书的编制
说明书内容
设计说明书按照以下顺序来编制: 设计题目: 目录:
设计资料 结构形式与布置 荷载计算 内力计算 杆件设计 节点设计 说明书编制要求
内容完整、详细:按照说明书内容的要求,详细阐述设计、计算方法;内力组合表、屋架计算简图、截面选择表、节点计算简图等图表完整清晰。
层次清楚、简明扼要。 第二部分:屋架施工详图
构件的施工详图是结构设计的最后成果之一,是施工的主要依据,图中应包括预定钢材、制造和安装等工序所需的一切尺寸和资料。各种构件的施工详图与结构安装图等共同组成整个钢结构的施工图。钢屋架的施工详图中应包括下列内容:
1.屋架杆件的轴线长度及起拱,杆件的内力设计值。通常在图纸左上角以单线绘制一屋架简图。左半图上标出起拱后的杆件节点间的几何长度(mm),右半图上标出杆件的内力设计值。当屋架跨度较大时,在自重及外荷载作用下将产生较大的挠度,影响结构的使用和有损建筑物的外观,因此当跨度≥24m的梯形屋架和跨度≥15m的三角形屋架,在制作时需要起拱,起拱值约l/500跨度。起拱值应在屋架简图上标出来,在屋架详图上不必表示。
2.绘制屋架的正面图(主视图),上下弦杆的俯视图,左右端视图及必要的剖面图和特殊的零件图。这是屋架施工详图的主体。屋架对称时可只画左半屋架,但需表明其与右半屋架的拼接方式。为了不使图纸太大而又能表明节点各个细部,主视图通常采用两种比例尺绘制,杆件轴线一般用1∶20~1∶30的比例尺,杆件截面和节点尺寸采用1∶10~1∶15的比例尺。
3.尺寸标注。标注尺寸要全部注明各杆件和板件的定位尺寸和孔洞位置等。定位尺寸主要指杆件轴线至角钢背的距离(以5mm为模数),节点中心至杆件近端的距离,节点中心至节点板上、下和左、右边缘的距离,板件和角钢的切角、切肢,削棱,栓孔直径和焊缝尺寸等要详细表示。拼接节点的焊缝要分清工厂焊缝和工地焊缝。有支撑连接
的屋架和无支撑连接的屋架可用一张施工图表,但在图上应标明哪种编号的屋架有连接支撑的螺栓孔。
4.编制材料表。对所有零件应进行详细编号,编号应按零件的主次、上下,左右一定顺序逐一进行。完全相同的零件用同一编号,当两个形状,尺寸相同只是栓孔位置成镜面对称时,可编同一号,但在材料表上注明正和反。材料表中需列出制造图中所示屋架的各个零件的规格、数量(正、反)和重量,常位于图纸的右上方。由于在材料表中标明了杆件的规格和板件的厚度,就可大大简化图面上的标注。
5.必要的文字说明。包括所用钢材的牌号及保证项目、螺栓规格及孔径、焊条的型号、焊接方法和质量要求、图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸、构件的油漆、运输和加工要求以及图中未能表达清楚的一些内容。
注:屋架从制造厂运到工地,应考虑运输容许尺寸划分为若干个运送单元。跨度大于21m的梯形屋架或人字形屋架,通常分为两个运送单元或三个运送单元;跨度或高度超过运输允许尺寸的芬克式三角形屋架,可分为三个或四个(有中央竖杆时)运送单元。
九、主要参考文献:
1 钢结构设计规范(GB50017-2003). 北京:中国计划出出版社,2003 2 建筑制图标准(GB/T50104-2010). 北京:中国建筑工业出版社,2010 3 房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2010). 北京:中国建筑工业出版社,2010 4 陈绍蕃主编. 钢结构下册 房屋建筑钢结构设计. 北京:中国建筑工业出版社,2003
5陈绍蕃,顾强主编. 钢结构上册 钢结构基础. 北京:中国建筑工业出版社,2003 6 沈蒲生主编. 建筑工程课程设计指南. 北京:高等教育出版社,2005
7 高等学校土木工程专业指导委员会编制. 高等学校土木专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲. 北京:中国建筑工业出版社,2002