鋼結(jié)構(gòu)T型屋架課程設(shè)計(jì)

1、精品文檔一、設(shè)計(jì)資料1、題號(hào) 25 的已知條件：梯形鋼屋架跨度21m，長(zhǎng)度 60m，柱距 6m。冬季最低溫度為 20，地震設(shè)計(jì)烈度為 8 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g 。采用 1.5m 6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板， 80mm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度i 1/16 。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7 kN/m2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.75 kN/m2，基本風(fēng)壓 0.6kN/m2 , 積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.6 kN/m2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400 mm400 mm，混凝土標(biāo)號(hào)為 C20。鋼材采用 Q235B級(jí)，焊條采用 E43 型。2、屋架計(jì)算跨度： l 0 =21m-2

2、0.15m=20.7m。3、跨中及端部高度：設(shè)計(jì)為無(wú)檁體系方案，由于烏魯木齊市的年降水量很少，采用緩坡梯形屋架， 取屋架在 21m軸線處的端部高度 h0=1.944m ，屋架中間高度 h=2.600m （取為 l0/8 ），則屋架在 20.7m 處，兩端的高度為 h0=1.953m。屋架跨中起拱按 l0/500 考慮，取 50mm。二、結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖1 所示。圖 1根據(jù)廠房長(zhǎng)度（ 60m 60m）、跨度及荷載情況，設(shè)置兩道上下弦橫向水平支撐。柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間。在上弦平面設(shè)置剛性系桿與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的

3、跨中及端部設(shè)置了柔性系。1歡迎下載精品文檔桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載。在設(shè)置橫向水平支撐的柱間。由于l=21m36.99cm2 , i x =2.26cm, i y =6.11cm。圖 5 下弦桿截面。6歡迎下載精品文檔按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：lox3000loy10350x132.74 350 ； yi y169.40 350i x22.661.1因此，所選截面合適。（3） 端斜桿 aB。桿件的軸力為 N=-454.07kN，計(jì)算長(zhǎng)度為 l oxloy2530mm 。因?yàn)?l ox=l oy ，故采用不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，使 i x i y。選用 2L125 80 10，見(jiàn)圖6，則查周俐俐主編鋼結(jié)構(gòu)附

4、錄 14、15 可得 A=39.42cm2 , i x =3.98cm, i y =3.31cm按所選的角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：l ox2530150xi x63.5739.8l oy2530150yi y76.4433.1因yx ，只需求y ，查表 y =0.710 ，則N454070圖 6 端桿 aB 截面162.24MPa215MPay A0.7103942因此，所選截面合適。（4） 腹桿 dH。此桿采用通長(zhǎng)桿件。最大拉力：N=48.82kN最大壓力：N=39.98kNdH在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取為l ox2.401mm ， loy 3002mm故采用等邊角鋼，選用 2L635，見(jiàn)圖 7，肢背間距

5、取10mm，查查表得 A=13.76cm2 ，i x。=1.94cm i y =3.04cm按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：lox2401150x123.77i x1.947。圖 7腹桿 dH 截面歡迎下載精品文檔loy3002y98.75 150i y3.04因xy ，只需求x ，查周俐俐主編鋼結(jié)構(gòu)附表12-2 得x =0.349 ，則N39980x A77.89MPa 215MPa0.418 1228拉應(yīng)力為N48820A39.76MPa 215MPa1228因此所選截面合適。（5） 豎桿 CbN=-56.43kN，lox0.8l1705mm。loyl2131mm 。 由 于桿件內(nèi) 力較 小，取100

6、 ，需要的回轉(zhuǎn)半徑為l ox1705i x17.05mm100l oy2131圖 8 豎桿 Cb 截面i y10021.31mm查周俐俐主編鋼結(jié)構(gòu)附錄13，選截面的 ix ， i y 教上述計(jì)算的 i x ， i y 略大些。選用 2L63 5，見(jiàn)圖 8，其幾何特性為 A=12.28cm2 ， i x = 1.94cm, i y =3.04cm, 則l ox1705150i x87.89mm19.4loy2131150i y70.10mm30.4因 xy ，只需求x ，由 x 查表得 x =0.634，則。8歡迎下載精品文檔N5643072.48MPa215MPax A0.634 1228因此

7、所選截面合適。剩下各桿件的截面選擇計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。表 3屋架桿件截面選擇桿計(jì)算長(zhǎng)度截面回轉(zhuǎn)半徑容許穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)(cm)（ cm）長(zhǎng)細(xì)比長(zhǎng)細(xì)件面積力名截面規(guī)格比編內(nèi)力（kN）2N / A稱(chēng)（ cmixi y號(hào)loxl oy)xyxy(N/mm2上FG-809.79150.601.2L 180 11067.431.08.7147.769.01500.75159.9弦、3210251214GH下de795.2230010352L 125 8039.42.266.11132.169.350201.7弦10274403Aa-28.13156.195.2L 56 510.81.722.69113.72.

8、61500.4354.862345517aB-454.07244.2532L 125 8039.43.983.3163.576.41500.71162.2410（長(zhǎng)肢相并）27404Bb347.46202425302L 80 1030.22.423.7483.667.6350114.86453bC-56.43170.213.2L 63 512.21.943.0487.870.11500.6372.48518904bD-269.42214.268.2L 80 1030.22.423.7488.771.71500.63141.3腹7462703Dc182.45214.268.2L 70 616.3

9、2.153.2699.882.3350111.874263cE-56.03185.231.2L 63 512.21.943.0495.672.21500.5877.86桿598296cF-112.18227.284.2L 70 616.32.153.26105.87.11500.4613127250Fd59.04227.284.2L 63 512.21.943.04117.93.415048.08318175dG-56.54200.250.2L 63 512.21.943.04103.82.41500.5390.2048683443dH48.82240.300.2L 63 512.21.943

10、.04123.98.71500.4139.76-39.98128775877.89He02602602L 635（十字12.22.452.45106.106.2000。9歡迎下載精品文檔形截面）81313注：表格中凡未加特別說(shuō)明的不等邊角鋼組合截面形式均為短邊相并六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn) b。（見(jiàn)圖 9）各桿件的內(nèi)力由表2 查得。設(shè)計(jì)步驟：由腹桿內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸，即 hf 和 l w ，然后根據(jù) l w 的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。用 E43 型焊條角焊縫的抗拉，抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f fw160MPa 。設(shè)“ Bb”桿的肢背和肢尖

11、焊縫hf =8mm和 6mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計(jì)算）:肢背： l w10.7N162347460151.73mm2h f w20.7816160ef取 155mm肢尖： l w20.3N120.334746089.56mm2he f fw20.7 612160取 90mm設(shè)“ bD”桿的肢背和肢尖焊縫h f =8mm和 6mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度為0.7 N162269420121.24mm肢背： l w120.78162he f fw160取 125mm0.3N120.326942072.14mm肢尖： l w220.76122h f w160ef取 75

12、mm“Cb”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取h f =5mm.根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為 285mm 405mm.下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為405mm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的hf =6mm內(nèi)力差 N 625.83 269.20356.63kN ，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為0.75356630f0.7640581.02MPa 160MPa212焊縫強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。該節(jié)點(diǎn)如圖9。10歡迎下載精品文檔圖 9下弦節(jié)點(diǎn) b（2）上弦節(jié)點(diǎn)“ B”（見(jiàn)圖 10）“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)” b”相同?！?/p>

13、aB”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述同樣方法計(jì)算得N aB454.07kN設(shè)”aB”桿的肢背和肢尖焊縫h f 1 =10mmh f 2 =和 6mm,所需的焊縫長(zhǎng)度為（按不等肢角鋼短肢連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計(jì)算）肢背： l w10.65N200.6545407020151.76mm，2h fw20.710 160fe取 155mm肢尖： l w20.35N120.3 454070130.25mm ,2h fw20.712f6 160e取 135mm為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。槽焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算，槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.

14、8 的折減系數(shù)。計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，由于節(jié)點(diǎn)集中荷載P 不大，故可按照構(gòu)造滿(mǎn)焊。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得h1節(jié)點(diǎn)板厚試度1mm，10mmf 1210 5h f2上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長(zhǎng)度為440mm,肢間承受內(nèi)力差N474.60474.6kN ，偏心距 e=110-25=85mm，偏心力矩為 M= N *e=474.6 0.085=40.341kN ?m，按照構(gòu)造要求取肢尖 h f 2 =10mm，則上弦肢尖角焊縫的剪應(yīng)力為。11歡迎下載精品文檔f由偏心距引起的正應(yīng)力為47460079.21MPa20.7 10428f6M64034100094.38MPa2hel2w2 0.

15、7 10 4482則焊縫強(qiáng)度為294.382f22f1.2279.21 110.72MPa 160MPaf所以焊縫強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。該節(jié)點(diǎn)如圖10 所示。圖 10 上弦節(jié)點(diǎn) B（3）屋脊節(jié)點(diǎn) H（見(jiàn)圖 11）。弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為了使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為thf5mm ）。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。接頭一邊的焊縫長(zhǎng)度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。設(shè)拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫hf =10mm，則所需焊縫長(zhǎng)度為（一條焊縫）lw809790180.76mm40.710160拼接角鋼的長(zhǎng)度 l s 2(l w 2

16、hf )弦桿桿端空隙 ( 取 50mm)，拼接角鋼長(zhǎng)度取 460 mm上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算與節(jié)點(diǎn)“B”處槽焊縫驗(yàn)算方法類(lèi)似，此處驗(yàn)算過(guò)程略。 上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫， 應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，。12歡迎下載精品文檔并考慮此力產(chǎn)生的彎矩。設(shè)肢尖焊縫h f =10mm，取節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為380mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度 l w =（ 380/2-10-20 ）=160mm，焊縫應(yīng)力為Nf0.1580979020.71054.23MPa160M6 0.15 809790 85172.85MPaf20.7101602M(172.85) 2( Nf )2(f ) 2

17、54.232151.70MPa 160MPa1.221.22該節(jié)點(diǎn)圖如圖 11 所示，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦，斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊接，而右半跨的上弦，斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊接。圖 11屋脊節(jié)點(diǎn) H（4）下弦拼接節(jié)點(diǎn)e（見(jiàn)圖 12）。拼接角鋼與下弦桿的連接計(jì)算及拼接角鋼總長(zhǎng)度的確定。拼接角鋼與下弦桿之間每邊有 4 條角焊縫連接，由于拼接角鋼豎向肢切割去h ft5mm ，可近似認(rèn)為4 條角焊縫均勻傳力。拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫按下弦截面積等強(qiáng)度計(jì)算，即拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫最大承受的內(nèi)力值為 Af,A 為下弦角鋼截面總面積。則在拼接節(jié)點(diǎn)一邊。13歡迎

18、下載精品文檔每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為Af3942215l ww4 0.7236.48mm4 0.7hf f f8 160每條焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為ll w2hf236.4828252.48mm拼接角鋼的總長(zhǎng)度 l s 為l s2l10 20mm2252.4710 20514.95 524.95mm（1020mm為拼接處角鋼間的空隙）下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，除按拼接接點(diǎn)兩側(cè)弦桿的內(nèi)力差進(jìn)行計(jì)算外，還應(yīng)考慮到拼接角鋼由于切角和切肢，截面有一定的削弱，這個(gè)削弱的部分由節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償，一般拼接角鋼削弱的面積不超過(guò) 15%。所以下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按下弦較大內(nèi)力的15%和兩側(cè)下弦的內(nèi)力之差兩者中的較大者進(jìn)行計(jì)算

19、。下弦桿肢背與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：l w11 max 0.15Nmax ,N0.650.157952202 0.7hf 1 f fw20.743.27mm8 160下弦桿肢背與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫實(shí)際長(zhǎng)度：l1l w12h f 1 59.27mm下弦桿肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：l w22 max 0.15Nmax ,N0.350.157952202 0.7h f 2 f fw20.7631.06mm160下弦桿肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫實(shí)際長(zhǎng)度：l2lw 2 2h f 231.062 643.06mm該節(jié)點(diǎn)圖如圖12 所示圖 12下弦拼接節(jié)點(diǎn)e。14歡迎下載精品文檔（ 5）支座節(jié)點(diǎn) a(

20、見(jiàn)圖 13)為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底版的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加緊肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度12mm.1）支座底板的計(jì)算。支座反力為R= 385000N設(shè)支座底板的平面尺寸采用280mm 360 mm ，如僅考慮有加勁肋部分的底版承受支座反力，則承壓面積為 280360=100800mm2 。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：R38500012.5MPaAn3.82MPa fc100800支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為M2a22式中 底板下的平均應(yīng)力，即=3.82MPa；a2 兩邊支承之間的對(duì)角線長(zhǎng)度，即a2(140 12 )21802224mm22 系數(shù)，由 b2 / a2 查表確定b2 為兩邊支承的相交點(diǎn)到對(duì)角線a2 的垂直距離，為164mm。由此得b21640.732a2224查表得2 =0.087 ，則單位寬度的