輕型屋面三角形鋼屋架米跨度

1、輕型屋面三角形鋼屋架米跨度作者：日期：鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)題目 12m 輕型屋面三角形鋼屋架設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 付 建 科學(xué)生 楊朗學(xué)號(hào) 01101 3專業(yè) 材料成型及控制工程班級(jí) 2 1106班完成日期 ?24 年? 月 9 日輕型屋面三角形鋼屋架設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 生: 孟杰 學(xué)號(hào)： 1 10614指導(dǎo)教師 : 付建科（ 三峽大學(xué) 機(jī)械與材料學(xué)院 ）1 設(shè)計(jì)資料與材料選擇設(shè)計(jì)一位于杭州市近郊的單跨屋架結(jié)構(gòu)（封閉式 ） ，要求結(jié)構(gòu)合理 , 制作方便，安全 經(jīng)濟(jì)。原始資料與參數(shù)如下： 、單跨屋架總長(zhǎng) 36m,跨度 12m，柱距 S 4m； 、屋面坡度 i=1 3，恒載 . kN/mm2,活（雪）載 0.3k

2、mm2； 、屋架支承在鋼筋混凝土柱頂，混凝土標(biāo)號(hào) C2，柱頂標(biāo)高 6m; 、屋面材料 : 波形石棉瓦 （ 820728）； 、鋼材標(biāo)號(hào) : 235-B.F, 其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 215 m2 、焊條型號(hào) :E 型； 、荷載計(jì)算按全跨永久荷載 +全跨可變荷載 （ 不包括風(fēng)荷載 ） ，荷載分項(xiàng)系數(shù)取 : =12, =1.4。2 屋架形式及幾何尺寸對(duì)于于屋面坡度較大 （i 1 ）的屋蓋結(jié)構(gòu)多用三角形鋼屋架 , 而且三角形芬克式 輕型鋼屋架一般均為平面桁架式， 其構(gòu)造簡(jiǎn)單， 受力明確，腹桿長(zhǎng)桿受拉 , 短桿受壓，受 力較小,且制作方便 ,易于劃分運(yùn)送單元，適用于坡度較大的構(gòu)件自防水屋蓋。本課題采 用八節(jié)間的

3、三角形芬克式輕鋼屋架。已知屋面坡度i 1, 即,屋面傾角 :arctan(1/3) 18.43屋架計(jì)算跨度：屋架跨中高度：上弦長(zhǎng)度:l0上弦節(jié)間長(zhǎng)度 : lsin 0.3162 cos 0.9487 L0L-00=200-3001170mm h L0 i2L02cosl0117001950mm2311700 6157.89mm2 0.94870 1539.47mm4上弦節(jié)間水平投影長(zhǎng)度 : a l cos 1539.47 0.9487 1462.5mm根據(jù)已知幾何關(guān)系 ,求得屋架各桿件的幾何長(zhǎng)度如圖 1 所示（因?qū)ΨQ，僅畫(huà)出半榀屋3 屋架支撐布置屋架的支撐 . 在房屋兩端第一個(gè)柱間各設(shè)置一道上

4、弦平面和下弦平面橫向支撐（如圖2）。 在與橫向支撐同一柱間的屋架長(zhǎng)壓桿 D 2 和 D 2處各設(shè)置一道垂直支 撐, 以保證長(zhǎng)壓桿平面的計(jì)算長(zhǎng)度符合規(guī)范要求。 . 對(duì)于有檁屋架 ,為了協(xié)調(diào)支撐 , 在各屋架的下弦節(jié)點(diǎn)和各設(shè)置一道通 長(zhǎng)柔性水平系桿，始、終端連于屋架垂直支撐的下端節(jié)點(diǎn)處。 . 上弦橫向支撐和垂直支撐節(jié)點(diǎn)處的水平系桿均由該處的檁條代替。3.2 屋面檁條及其支撐1. 確定檁條 波形石棉瓦長(zhǎng) 1820 m， 因此最大檁條間距要求搭接長(zhǎng)度150mm，且每張瓦至少要有三個(gè)支承點(diǎn)，a max182031150 835mm則半榀屋面所需檁條數(shù)np1539.47 4 1 8.4根835考慮到所需平

5、面橫向支撐節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置檁條，實(shí)際取半跨屋面檁條數(shù)np9 根，檁條間距ap4 1539.47 769.74 apmax 835mm91可以滿足要求。這里我們?cè)囘x用 8 槽鋼，查型鋼表可得 I101cm4 ，Wx 25.3cm3 , Wy 5.79cm3 。檁條在屋面荷載 q 的作用下將繞截面的兩個(gè)主軸彎曲。 若荷載偏離截面的彎曲中心， 還將受到扭矩的作用 , 但屋面板的連接能起到一定的阻止檁條扭轉(zhuǎn)的作用， 故設(shè)計(jì)時(shí)可不 考慮扭矩的影響 , 而按雙向受彎構(gòu)件計(jì)算。 型鋼檁條的壁厚較大， 可以不計(jì)算其抗剪和局 部承壓強(qiáng)度。2檁條驗(yàn)算. 荷載計(jì)算恒載 gk 0.3kN /m 2 1Mx pyl 2

6、0.74 16 1.48kN / m 881 l 2 1M ypx( )20.25 4 0.125kN / my 8 x 2 8,活載 sk 0.3kN / m2 ，則檁條均布荷載設(shè)計(jì)值2qGgkQsk 1.2 0.3 1.4 0.3 0.78kN / m2圖 3 所示實(shí)腹式檁條在屋面豎向荷載 q 作用下，檁條截面的兩個(gè)主軸方向分布承 受 px qsin 和 py qcos 分力作用。則. 強(qiáng)度驗(yàn)算px qsin 0.78 0.3162 0.25kN /m2Mx18pyL2My檁條承受雙向彎曲時(shí)，按下列公式計(jì)算強(qiáng)度2 py qcos 0.78 0.9487 0.74kN / m2MxMyxWn

7、x查表可知截面塑性發(fā)展系數(shù)1.05， y 1.20, 故1.480.1251.05 25.3 1.2 5.79 所以滿足要求。2 2 20.0737kN /mm2 73.7N /mm2 215N / mm2剛度驗(yàn)算當(dāng)檁條間設(shè)有拉條時(shí) , 檁條只需計(jì)算垂直于屋面方向的最大撓度，計(jì)算撓度時(shí) , 荷載應(yīng)取其標(biāo)準(zhǔn)值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qy (gksk)apcos(0.3 0.3)0.76970.94870.44kN /m則53 ?qyl3 ? EI x50.444000311l 38438452.06 105101 104567.4150能滿足剛度要求。4 屋架的內(nèi)力計(jì)算4.1 桿件的軸力載荷計(jì)算：恒載 0

8、.3kN /m2,活載 0.3kN / m2，屋面水平投影面上的荷載設(shè)計(jì)值為2q Ggk Qsk 1.2 0.3 1.4 0.3 0.78kN / m2為求桿件軸力，把荷載化成節(jié)點(diǎn)荷載：p qas 0.78 1.54 4 4.8kN 由于屋架及荷載的對(duì)稱性，只需計(jì)算半榀屋架的桿件軸力。由建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算 手冊(cè)查得內(nèi)力系數(shù)，計(jì)算出各桿內(nèi)力如表。圖表1 桿件內(nèi)力系數(shù)及內(nèi)力值桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值全跨AB1 077 . 4屋面BC 10 75- 1. 0荷載CD-10.44-69.63的E10.12670內(nèi)力-10 570.04系數(shù)129.006 .032-6.0 40 2B-1 D-4-0.95-

9、6.34C-1 C-41.501 0C2-1 90-12 67-045030.022-43.0020.010.6M 0, 計(jì)算時(shí)屋架及支撐自重僅考慮上2 上弦桿的彎矩 屋架上弦桿在節(jié)間荷載作用下的彎矩 , 按下列近似公式計(jì)算： 上弦桿短節(jié)間的最大正彎矩 M1 0.8M 0 其他節(jié)間的最大正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩M 2M 0 是視上弦節(jié)間桿段為簡(jiǎn)支梁時(shí)的最大彎矩 弦桿重量。上弦桿節(jié)間集中荷載節(jié)間簡(jiǎn)支梁最大彎矩P qas21M 0 Pa030.78 1.463 4212.28 1.46332.28kN1.11kN / m端節(jié)間最大正彎矩M1 0.8M 00.8 1.11 0.888kN /m其它節(jié)間最大

10、正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩 M2 0.6M0 0.6 1.11 0.666kN /m5、屋架桿件截面設(shè)計(jì)根據(jù)弦桿最大內(nèi)力 Nmax 73.84kN 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與實(shí)例精選 P59 頁(yè)表 3 12 鋼屋架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表，可選擇支座節(jié)點(diǎn)板厚度 8mm中, 間節(jié)點(diǎn)板厚度 6mm。角鋼規(guī)格不宜小于 454 或 3，有螺栓孔時(shí)，角鋼的肢寬須滿足螺栓 間距要求。放置屋面板時(shí) , 上弦角鋼水平肢寬須滿足擱置尺寸要求。5上弦桿 整個(gè)上弦桿采用等截面通長(zhǎng)桿，以避免采用不同界面時(shí)的桿件拼接。 彎矩作用平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度 l ox 153.9cm 側(cè)向無(wú)支撐長(zhǎng)度 l1 2 153.9 307.8cm對(duì)于由兩個(gè)角鋼組成的

11、 T 形截面壓彎構(gòu)件，一般只能憑經(jīng)驗(yàn)或參考已有其它設(shè)計(jì)圖 紙?jiān)囘x截面而后進(jìn)行驗(yàn)算，不合適時(shí)再作適當(dāng)調(diào)整，直至合適為止。試選上弦桿截面為 280 7，查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得其主要參數(shù) :2 3 3A 21.8cm2 , r 9mm, ix 2.46cm , iy 3.60cm， WX max 29.4cm3 , WXmin 11.4cm3截面塑性發(fā)展系數(shù) X1 1.05 , X2 1.20條件215N /mm2剛度驗(yàn)算 （截面無(wú)削弱 ）軸心壓力 :N73.84kN最大正彎矩 （ 節(jié)間）: MXM 1 0.888kN ?m最大負(fù)彎矩 （ 節(jié)點(diǎn)）: M XM 2 0.666kN ?m正彎矩截面：NMXNM1

12、73.841030.888 106AnXWXmaxAX 1WX max21.81021.05 29.4 10333.87 28.77262.64N /mm22f 215N /mm2負(fù)彎矩截面：NMXNM273.841030.666 106AnXWX maxAX2WXmin21.81021.20 11.4 103N AnMXXWnX取 A B段上弦桿（最大內(nèi)力桿段 ） 驗(yàn)算:33.87 48.682282.55N /mm2 f 215N / mm2由以上計(jì)算知上弦桿強(qiáng)度滿足要求. 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性計(jì)算應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算： 對(duì)角鋼水平肢 1 NmX M Xf 215N /mmXW1X (1 1

13、.25 N )N EXXA（ ） 對(duì)角鋼豎直肢 2215N / mm2mX M XNXW2X (1 1.25 )NEX其中式 （c） 僅當(dāng)彎矩使較大翼緣即角鋼水平肢受壓時(shí)才需計(jì)算參見(jiàn)圖,可見(jiàn)上弦桿段 AB的內(nèi)力最大，最大正彎矩在節(jié)間， 最大負(fù)彎矩在節(jié)點(diǎn)處 在節(jié)間，正彎矩使角鋼水平肢受壓， W1X WXmax; 在節(jié)點(diǎn)處 ,負(fù)彎矩使角鋼水平肢受拉，W1X W X min 。 因所考慮桿段相當(dāng)于兩端支承的構(gòu)件、桿上同時(shí)作用有端彎矩和橫向荷載并使構(gòu)件 產(chǎn)生反向曲率的情況 ,故按規(guī)范第 . 2條取等效彎矩系數(shù) max 0.85loXiX153.92.4662.56150屬 b 類截面，查鋼結(jié)構(gòu)P339

14、 頁(yè)附表 1-2b 類截面軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)0.794 。W2X歐拉臨界力 NEX2EA2X桿段 B 軸心壓力 N用最大正彎矩進(jìn)行驗(yàn)算3WX min 11.4cmXAmX M XNNEX)XW1X (1 1.252 3 22 206 103 21.8 102 10 3 1132.48kN62.56273.84kNNNEX: M X M173.84 0.06521132.4830.888kN ?m， X 1.05，W1X WXmax 29.4cm3 ，10320.794 21.8 10273.840.85 0.888 1061.05 29.4 103 (1 1.25 0.0652)42.66

15、 26.62269.28N / mm22215N / mm2mX M XNXW2X (1 1.25)NEX73.84 1030.85 0.888 10621.8 102 1.2 11.4 103 (1 1.25 0.0652)33.87 60.07290.94 f 215N / mm2用最大負(fù)彎矩進(jìn)行計(jì)算M X M 2 0.666kN ?m, XX2 1.20, W1X3WX min 11.4cmNXAmX M XNNEX)XW1X (1 1.2573.84 10320.794 21.8 1020.85 0.666 1061.20 11.4 103 (1 1.25 0.0652)42.66 4

16、5.42288.08 f 215N /mm2由以上計(jì)算知平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比和穩(wěn)定性均滿足要求。彎矩作用平面外的穩(wěn)定性驗(yàn)算條件N yAtxMxbW1x2215N / mm2因側(cè)向無(wú)支撐長(zhǎng)度 穩(wěn)定性。等效彎矩系數(shù)軸心壓力l1為307.8cm,故應(yīng)驗(yàn)算上弦桿 AC 段在彎矩作用平面外的0.85N1tx mx73.84kN , N 271.70kN計(jì)算長(zhǎng)度l oyl1(0.750.25NN21307.8 (0.750.25 71.70) 305.57cm73.84屬類截面，查鋼結(jié)構(gòu)loy oyiyP39305.573.60頁(yè)附表84.8815017-2類截面軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)X 0.678用最大正彎矩進(jìn)

17、行驗(yàn)算 :Mx0.888kN ?m ， W1x Wxmax 29.4cm3對(duì)彎矩使用角鋼水平肢受壓的雙角鋼式計(jì)算：M1T 形截面 , 規(guī)范規(guī)定完整體穩(wěn)定系數(shù) b 可按下NyAtxMx bW1x1 0.0017 y f y 1 0.0017 84.88 1 0.8557 y 23573.84 1030.85 0.888 1060.678 21.8 102 0.8557 29.4 10349.96 30279.96N / mm22215N/ mm2用最大負(fù)彎矩進(jìn)行驗(yàn)算： M x M 20.666kN ?m,W1x Wxmin 11.4cm3對(duì)彎矩使角鋼水平肢受拉的雙角鋼 穩(wěn)定系數(shù) b 1.0 。T

18、 性截面，規(guī)范附錄一公式規(guī)定取受彎構(gòu)件整體NtxM xyAbW1x73.84 1030.85 0.666 1060.678 21.8 1021.011.4 10349.96 49.66299.62N /mm22215N /mm2 .4 條 )平面外長(zhǎng)細(xì)比和穩(wěn)定性均滿足要求。 . 局部穩(wěn)定性驗(yàn)算 條件 （ 規(guī)范第 5.4.1 條和翼緣自由外伸寬厚比15 2f3y5 15腹板高厚比 h0/tw應(yīng)滿足 : 當(dāng)1.0時(shí)，h015tw1518當(dāng)1.0 時(shí)， h0 18tw對(duì)由 2807 組成的性截面壓彎構(gòu)件：翼緣 b b t r 80 7 9 9.1 15, 滿足局部穩(wěn)定性要求， t t 7別為 1.0

19、 和 1.2 無(wú)誤。且前面計(jì)算所取 x 分h0腹板tb t r 9.1, 亦滿足要求。 t所選所選桿截面完全滿足各項(xiàng)要求，截面適用。5、下弦桿 （ 軸心受拉桿件）整個(gè)下弦不改變截面 , 采用等截面通長(zhǎng)桿。在下弦節(jié)點(diǎn)“2”（拼接節(jié)點(diǎn) ）處, 下弦桿角鋼水平肢上開(kāi)有直徑為 d0 17.5mm的安裝 螺栓孔。因此算下弦桿強(qiáng)度時(shí) , 必須考慮及此。此外,選截面時(shí)還要求角鋼水平肢 （開(kāi)孔肢） 的邊長(zhǎng) 63mm, 以便開(kāi) d0 17.5mm 的孔。首先按桿段 A1 （ 該段截面上無(wú)孔）的強(qiáng)度條件和下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比條件來(lái)選擇截 面。桿段 A 1軸心拉力 N 70.04kN下弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度為：lox 162.0

20、5cm （取下弦桿 23段的長(zhǎng)度 ）loy 2 162.05cm 324.10cm需要An70.04 10321510 23.26cm2ixlox162.053500.463cm2A 7.18cm , ix1.02cm，i y 2.77cm ，r6mm截面塑性發(fā)展系數(shù)x1 1.05 ，x21.20.強(qiáng)度驗(yàn)算桿段 A 1: An A 7.18cm2，N 49.58103269.05N /mm2 f 215N /mmAn7.18102節(jié)點(diǎn)“2”：N70.04kN （桿 A 1的軸力）AnA 2d0t 7.18221.75 0.4 5.78cm2324.10350查鋼結(jié)構(gòu) P32頁(yè)附表 4,選用 2

21、 56 6 4，短邊相連，其相關(guān)參數(shù)為oy0.93cmiyNAn70.04 1035.78102下弦桿強(qiáng)度滿足要求。. 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算162.051.02158.873502215N / mm2xoxixloy 324.10 iy 2.77117.0350下弦桿長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。 所以所選下弦桿截面適用 .3 腹桿（ 軸心受力構(gòu)件 ） 1短壓桿 B 1、D-4N 6.34kN , l 51.32cm 因內(nèi)力較小、 桿件較短 ,擬采用單角鋼截面、 通過(guò)節(jié)點(diǎn)板單面連接。 先按長(zhǎng)細(xì)比要求 試選截面，然后進(jìn)行驗(yàn)算。斜平面計(jì)算長(zhǎng)度l0 0.9l 0.9 51.3246.19cml 0 46.190.31cm需

22、要minmin 150查鋼結(jié)構(gòu) P32頁(yè)附表 3,選用L40: A 3.09cm2,imin iy0 0.79cml0imin46.190.7958.47150對(duì)于 b類截面，查鋼結(jié)構(gòu) P39頁(yè)附表 17-2,0.818單面連接的單角鋼構(gòu)件按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)（規(guī)范第3.22 條）:R 0.6 0.0015 0.6 0.0015 58.47 0.688225.08N / mm2R f 147.86N /mm2R f 0.688 215 147.86N /mm2需要i l 0imin92.371500.264cm選用 44： A 3.09cm2 ，imini y 00.79

23、cml092.37imin0.79116.92150對(duì)于 b 類截面 , 查表有0.455又要滿足， R0.6 0.00150.6 0.0015 116.92 0.77520.775 215 166.71N / mm212.671032A 0.455 3.09 10 2290.12N / mm22166.71/ mm2故所選截面適合。3.拉桿 C1和C10.0kN ， l ox 162.05cm , loy 162.05cm需要310.0 103 10 20.47cm2215ixl ox162.050.463cm350iyl oy162.053500.463cm選用 404，截面22A 6.1

24、8cm2 0.92cm2 ，i x 1.22cm0.61cm , i y1.88cm 0.61cm 。可以滿足使用要求。長(zhǎng)吊桿E30 , l 195.0cm。因吊桿不連垂直支撐, 故按拉桿長(zhǎng)細(xì)比條件選擇截面。采用單面連接的單角鋼截面 l 0.9195.0175.5cm需要iminlo175.5 0.50cm350選用 404： A 3.09cm2 ， imin i0y 0.79cm, 可以滿足要求。5拉桿 E 4和 4 2324.10cm30.02kN , lox 162.05cm , loy 2 162.05cm需要滿足,ixloxiyloy330.02 103 10 2 1.40cm221

25、5162.05 0.463cm350324.10 0.926cm350選用 2L40 4， T形截面： A 6.18cm2 1.40cm2 ， ix 1.22cm 0.463cm,iy 1.88cm 0.926cm, 可以滿足使用要求。5.4、填板設(shè)置于尺寸選擇兩桿承載不大，中間可以不需要設(shè)置填板。6、屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 （E43 型焊條）ffw 160N /mm2。布置桁架桿件時(shí)， 原則上應(yīng)使桿件形心線與桁架幾何軸線重合， 以免桿件偏心受力 為便于制造 , 通常取角鋼肢背至形心距離為 mm的整倍數(shù)。屋架各桿件軸線至各桿件角 鋼背面的距離 Z0 按下表采用，表中 Z0為桿件重心線至角

26、鋼背面的距離。表 屋架各桿件軸線至各桿件角鋼背面的距離Z0桿件名稱桿件截面重心距離Z0 （ ）軸線距離Z0 （m）備注上弦桿802235下弦桿56 3510短壓桿 - 、 D-440411.315單面連接拉桿 E-4 2-4401. 15中央吊桿 E34011.31短邊單面連接長(zhǎng)壓桿 C-24 41131單面連接拉桿 -1 -4 0 411.31屋架各腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的焊腳尺寸 hfi 和焊縫實(shí)際長(zhǎng)度 i （=wi+10m）按鋼結(jié)構(gòu) P20第 .4 節(jié)進(jìn)行計(jì)算，列于下表中。所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 wi由下列計(jì)算 公式得到：雙角鋼形截面桿件wikiN2 0.7hfi f fwmax 8h fi，

27、40mm單面連接的單角鋼桿件lwikiN2 0.7hfi(0.85) ffwmax 8hfi ，40mm式中ki 角鋼背部 （ i 1）或趾部（i 2 ）角焊縫的軸力分配系數(shù)。 對(duì)等邊角鋼: k1 0.7 ，k2 0.3；對(duì)短邊相連的不等邊角鋼： k1 0.75， k2 0.25;.85 單面連接單角鋼角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的折減系數(shù) （規(guī)范第 3. . 條）。腹桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接角焊縫尺寸桿件 名稱桿件 截面桿件 內(nèi)力 （k ）角鋼背部焊縫 （mm）角鋼趾部焊縫（ mm）hf1l w1l1hf w22短壓桿B-1、D-4 04-6.3 k405044050拉桿C-4 40 410 01kN4405

28、44050吊桿 E- 40 4長(zhǎng)壓桿C- 40 4-12.67K 44054400長(zhǎng)拉桿2- E 4 04 .0 K 440540根據(jù)運(yùn)輸允許的最大尺寸 , 把屋架劃分為六個(gè)運(yùn)送單元 : 每半跨分為兩個(gè)小桁架 （AC-2 桁架與 C E-桁架）以及左右跨中的兩節(jié)水平下弦桿和中央吊桿，在節(jié)點(diǎn) E、C、2、 和 C、 2處設(shè)置工地拼接。（一） 支座節(jié)點(diǎn) A1. 下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算N 70.04kN ，k1 0.75, k2 0.25取角鋼背部焊腳尺寸 hf1 4mm，角鋼趾部焊腳尺寸 hf 2 3mm，按焊縫連接強(qiáng)度要求得：背部 l w1k1N2 0.7hf1f fw0.75 70.04

29、 1032 0.7 4 16058.63mm 59mm趾部lw2k2N2 0.7hf 2 f fw0.25 70.04 1032 0.7 3 16026.06mm 26mm實(shí)際焊縫長(zhǎng)度采用角鋼背部 l1 60mm、趾部 l2 30mm2. 按以下方法、步驟和要求畫(huà)節(jié)點(diǎn)大樣，并確定節(jié)點(diǎn)板尺寸1）嚴(yán)格按幾何關(guān)系畫(huà)出匯交于節(jié)點(diǎn)A的各桿件軸線 （ 軸線至桿件角鋼背面的距離 Z0按表采用）;（ ）下弦桿與支座底板之間的凈距取 135mm（符合大于 130mm和大于下弦桿角鋼水平肢 寬的要求）；（） 按構(gòu)造要求預(yù)定底板平面尺寸為 a b 220mm 220mm, 使節(jié)點(diǎn) A 的垂直軸線通過(guò) 底板的形心 ;

30、（4）節(jié)點(diǎn)板上部縮進(jìn)上弦桿角鋼背面 t1 2mm 6mm（式中 t1 8mm為節(jié)點(diǎn)板厚度） ，取2上、下弦桿端部邊緣輪廓線間的距離為 25mm 和根據(jù)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫長(zhǎng)度 等，確定節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖所示。3上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算N 73.84kN ， p1 p 2.4kN （節(jié)點(diǎn)荷載）2節(jié)點(diǎn)板與角鋼背部采用塞焊縫連接 （取hf1 t1 4mm）, 設(shè)僅承受節(jié)點(diǎn)荷載 p1。因 p1值很2 小，焊縫強(qiáng)度不必計(jì)算 , 一定能滿足要求。 令角鋼趾部角焊縫承受全部軸心力 N 及其偏心彎矩 M 的共同作用，其中M N 80 Z0 10 3 73.84 80 25 10 3 4.06kN ?m取

31、趾部焊腳尺寸 hf2 4mm，由節(jié)點(diǎn)圖中量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度 l2 250mm （全長(zhǎng)焊滿時(shí) ）, 計(jì)算長(zhǎng)度：lw2 l2 10mm 240mm 60hf 2 240mm取最大 lw2 60hf 2 240mm計(jì)算：6M6 4.06 1062 0.7hf 2lw222 0.7 4 2402275.5N / mm2N2 0.7hf 2lw2373.84 1032 0.7 4 24054.9N / mm2f 2 2fff2可見(jiàn)焊縫強(qiáng)度滿足要求。 4. 底板計(jì)算 支座反力C20 混凝土75.5 21.2254.9282.73N / mm2f fw 160N / mm2R 5P 24kN2fc 10N /

32、mm2錨 3 栓直徑采用20，底板上留矩形帶半圓形孔； 錨栓套板采用 70 20 70 ，孔徑 22a b 底 板 與 鋼 筋 混 凝 土 柱 頂 面 間 的 接 觸 面 面 積An1 52 222 22 2 4 5 ? 424.37cm224觸面上壓qR24 103220.57N / mm2 fc 10N /mm2An2424.37 102（1） 底 板 面 積 A應(yīng)力滿足混凝土軸心抗壓強(qiáng)度要求 , 預(yù)定底板尺寸 a b 220mm 220mm適合。 （2）底板厚度底板被節(jié)點(diǎn)板和加勁肋劃分成四塊相同的相鄰邊支承的小板 , 板中最大彎矩 （ 取單位板寬 計(jì)算）:M q 1a12(1)式中（ 參

33、閱圖）：22斜邊22 1 22 1.2a114.8cm1 2 222 1 22 1.2斜邊上之高b12214.87.4cmb1 7.4 a1 14.80.5 ，查表得0.060 ,代入式 (1):2M 0.060 0.57 1 14.8 10 加勁肋與底板間水平連接焊縫 749.1N按底板抗彎強(qiáng)度條件 （注:當(dāng) b1/a1 0.3時(shí), 按懸伸長(zhǎng)度為 b1的懸臂板計(jì)算），需要底板厚度：t 6Mf 2156 749.1 4.57mm采用 t 12mm，所以底板選用 220 12 220。 5節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板間水平連接焊縫計(jì)算 因底板為正方形 , 故節(jié)點(diǎn)板和加勁肋與底板的連接焊縫各承擔(dān)支座反力的

34、50%。（1）節(jié)點(diǎn)板與底板間水平連接焊縫承受軸心力R 24 12kN22焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw2 220 10 420mm需要hfN0.7 lw f12 1030.21mm0.7 420 1.22 160構(gòu)造要求 hf 1.5 t1.5 84.24mm，采用hf5mm，滿足要求。承受軸心力焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw4 70 10240mm需要hf N0.7 l w f12 1030.37mm0.7 240 1.22 160按構(gòu)造要求可采用hf 5mm 滿足要求。6. 加勁肋與節(jié)點(diǎn)板間豎向連接焊縫計(jì)算 加勁肋厚度采用 8mm ，與中間節(jié)點(diǎn)板等厚。 每塊加勁肋與節(jié)點(diǎn)板間豎向連接焊縫受力：焊縫計(jì)算長(zhǎng)度需要V12M

35、V ?b4R1246kN220lwhf10 3400.33kN ?m80 10 110mm6M1fw2 0.7lw2 ? f2 0.7lw2 0.7lw f fw26M /lwV226 0.33/110326 103 21.220.24mm構(gòu)造要求hf 1.5 tmax1.5 8 4.24mm采用 hf 5mm, 滿足要求。由以上計(jì)算可見(jiàn) ,底板和加勁肋及其連接焊縫均是構(gòu)造控制 , 這是因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)屋架荷載較 小之故。（二） 上弦一般節(jié)點(diǎn) B、C、D、E1. 按以下方法、步驟和要求繪制節(jié)點(diǎn) B的詳圖 :（） 嚴(yán)格按幾何關(guān)系畫(huà)出匯交于節(jié)點(diǎn) B的各桿件軸線 （軸線至各桿件角鋼背面的距離 Z0 按表采

36、用 ）;（ ）節(jié)點(diǎn)板上部縮進(jìn)上弦桿角鋼背面 6mm 、取上弦桿與短壓桿輪廓間距為 15mm, 和根 據(jù)短壓桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫尺寸等 , 確定節(jié)點(diǎn)板尺寸 ;（ ）標(biāo)注節(jié)點(diǎn)詳圖所需各種尺寸。2. 上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算N1 73.84kN ，N2 71.70kN ，P 4.8kN節(jié)點(diǎn)荷載 P假定全部由上弦桿角鋼背部塞焊縫承受 ,取焊腳尺寸 hf1 t2 6 3mm（ t2為 f1 2 2 0.7 110 160 節(jié)點(diǎn)板厚度 ）, 因 P值很小焊縫強(qiáng)度不必計(jì)算。上弦桿角鋼趾部角焊縫假定承受節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿內(nèi)力差 N N1 N 2及其偏心彎矩 M 的共同作用 ,其中：N 80 Z0102.14

37、80 25 10 3 0.12kN?m由圖中量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度 l2 150mm ,計(jì)算長(zhǎng)度 lw2l2 10mm 140mm需要hf26M /l w22 0.7lw2 ffwN2N N1 N2 73.84 71.70 2.14kN22.14 103 20.068mm1 6 0.12 /1402 0.7 140 160 1.22構(gòu)造要求 hf2 1.5 tmax 1.5 6 3.7mm, 采用hf2 4mm，滿足要求其它上弦一般節(jié)點(diǎn) （ 節(jié)點(diǎn) C 和 D ） 的設(shè)計(jì)方法、步驟等與節(jié)點(diǎn) B 相同，節(jié)點(diǎn)詳圖如圖示 （ 三）屋脊拼接節(jié)點(diǎn) EN 67.50kN , P 4.8kN1.拼接角鋼的構(gòu)造和計(jì)算

38、拼接角鋼采用與上弦截面相同的 280。拼接角鋼與上弦桿件連續(xù)焊縫的焊腳尺寸取hf 5mm，為保證兩者緊貼和施焊以保證焊縫質(zhì)量 , 鏟去拼接角鋼角頂棱角1 r 9mm（ r為角鋼內(nèi)圓弧半徑 ）切短拼接角鋼豎肢t hf 5mm 7 5 5 17mm如圖所示。拼接接頭每側(cè)的連接焊縫共有四條，按連接強(qiáng)度條件需要每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度：lwN4 0.7hf f fw67.50 1034 0.7 5 16030.13mm拼接處左、右弦桿端部空隙取 40mm，需要拼接角鋼長(zhǎng)度La 2 lw 1080 7 40? 12.5 2 cos為保證拼接處的剛度，實(shí)際采用拼接角鋼長(zhǎng)度 La 400mm 。此外，因屋面坡度較

39、大，因?qū)⑵唇咏卿摰呢Q肢剖口：3 2 80 7 18 44mm ，采用2.545mm。如圖示, 先鉆孔再切割，然后冷彎對(duì)齊焊接。2. 繪制節(jié)點(diǎn)詳圖繪制方法、步驟和要求與上弦一般節(jié)點(diǎn) B 基本相同 , 腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫尺寸按表采 用。為便于工地拼接，拼接處工地焊一側(cè)的弦桿與拼接角鋼和受拉主斜桿與跨中吊桿上 分別設(shè)置直徑為 17.5mm和13mm的安裝螺栓孔 , 節(jié)點(diǎn)詳圖如圖所示。3.拼接接頭每側(cè)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算 弦桿軸力的豎向分力 Nsin 與節(jié)點(diǎn)荷載 P/2 的合力:PV Nsin67.50 0.31624.8 16.3kN設(shè)角鋼背部的塞焊縫承受豎向合力的一半 , 取 hf15

40、mm, 需要焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 （因 P/2很小, 不計(jì)其偏心影響） :lw1V/22 0.7hf1 ffw16.3 103/27.28mm2 0.7 5 160由圖中量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度為 300mm ，遠(yuǎn)大于 lw1 7.28mm ，因此認(rèn)為焊縫滿足計(jì)算要求。w1在計(jì)算需要的 lw1 時(shí)沒(méi)有考慮斜焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。再設(shè)角鋼趾部與節(jié)點(diǎn)板間的角焊縫承受余下的 V / 2以及當(dāng)屋脊兩側(cè)屋面活荷載不對(duì)稱作 用時(shí)可能引起的弦桿內(nèi)力差 N和由 N引起的彎矩 M 的共同作用,并取N 0.15N 0.1567.50 10.13kNM N 110 Z0 10 3 10.13110 25 10 3 0.86 kN ? m取hf 2 5mm，由圖量得趾部實(shí)際焊縫長(zhǎng)度l2150 mm , 其計(jì)算長(zhǎng)度l w2 l2 10mm150 10 140mm焊縫中應(yīng)力Vcos20.7hf 2l w216.3 103 0.948727.89N /mm22 0.7 5 140Vsin22 0.7hf 2lw216.3 1030.316222.63N /m