21米跨度鋼結(jié)構(gòu)課程設計優(yōu)質(zhì)資料

1、1設計資料屋面采用1.56m預應力鋼筋混凝土大型屋面板,15mm厚1: 2.5水泥砂漿保護 層,SBC120聚乙烯丙綸雙面復合防水卷材防水層,水泥與5%107膠粘結(jié)層,20mm厚1： 3水泥砂漿基層,塑料袋裝珍珠巖 80厚,上壓一層蘆葦?shù)谋貙? SBC120聚乙烯丙綸單面復合防水卷材隔氣層,20mm厚1： 3水泥砂漿找平層, 屋面雪荷載為0.45KN/m22荷載計算2.1永久荷載預應力鋼筋混凝土大型屋面板：1.2 1.4 =1.68kN/m2保護層：1.2 0.3 =0.36kN/m2防水層：1.2 0.006 =0.007kN/m2基層：1.2 0.40 =0.480kN/m2保溫層：1.

2、2 0.36 =0.422kN/m隔氣層：1.2 0.0025 = 0.003kN/m2找平層：1.2 0.40 =0.480kN/m2屋架自重和支撐自重按經(jīng)驗公式跨度l=21m巳=1.2 +1.11 =1.2+1.1x21 拓 35.1kg/m21.2漢 0.351 = 0.4212kN / m2總計：g=3.85 kN /m22.2可變荷載屋面雪荷載：q=1.4 0.45 = 0.63kN / m22.3荷載組合永久荷載可變荷載為主要荷載組合,屋架上弦節(jié)點荷載為：F =(g q) 1.5 6 =(3.85 0.63) 1.5 6 = 40.32kN3內(nèi)力計算桁架桿件的內(nèi)力,在單位力作用下用

3、圖解法圖2-1 求得表3-1桿件軸線單位荷載內(nèi)力F何載內(nèi)力kN上B-135700C-1508-7.475-301.392弦D-1508-7.475-301.392桿E-1508-11.249-453.560F-1508-11.249-453.560G-1508-12.147-489.767H-1508-12.147-489.767下-Q2850+4.106+165.544弦-Q3000+9.739+392.676桿-Q3000+11.936+481.260-Q3000+11.730+472.954-2528-7.688-309.980斜-2611+5.798+233.775桿-2865-4.3

4、96-177.247-2865+2.776+111.928-3129-1.557-62.778-3129+0.312+12.580-®3399+0.808+32.579豎桿A-2000-0.500-20.160-2289-1.000-40.320-2593-1.000-40.320-2898+0.812+40.320O-3050004截面選擇4.1上弦桿截面選擇上弦桿采用相同截面,以最大軸力 G-或H-桿來選擇：Nmax =-489.767kN 在屋架平面內(nèi)的計算長度 © =150.8cm,屋架平面外的計算長度l°y=301.5cmc選用兩個不等肢角鋼2L100

5、80 10,長肢水平.截面幾何特性長肢水平雙角鋼組成T形截面,節(jié)點板根據(jù)腹桿最大內(nèi)力選用板厚 10mm:2A = 34.334cm i2.35cm,i4.78cmox150.82.35= 64.17 : 150 =0.785150.84.78-63.10 : 150 -0.790截面驗算:4897670.7854 3433.42= 181.72N /mm2=215N / mm2215大型屋面板與上弦焊牢,起縱橫向水平支撐作用,上弦桿其他節(jié)間的長細比和穩(wěn) 定驗算均未超過上述值.4.2下弦桿截面選擇所需截面面積為:下弦桿也采用相同截面,以最大軸力-Q桿來選擇：Nmax二V81.260kN在屋架平面

6、內(nèi)的計算長度：lox二300cm,屋架平面外的計算長度：lo300cm.AnN481260=2238.4mm選擇兩個不等肢角鋼2 100 63 8,長肢水平截面幾何特點： A = 25.168cm2 . 22.384cm2-5 iy"97 “需=l69"35O "49b60.35.另兩個節(jié)點的下弦桿內(nèi)力較小,但l°y = 600cm,故須驗算其屋架平面外的長細比: y120.8： 350y 4.974.3支座豎桿截面選擇桿軸力：N=-20.160kN200194鴛 g：15.,"O.756截面驗算：2021030.67 N / mm2 ： f

7、=215N/mm2minA 0.535 1228.6= 103.1 ： 150,x =0.535 y計算長度：lox =loy = 200cm,米用兩個等肢角鋼2 63 5,組成T型截面截面幾何特性：12.286cm2 ix = 1.94cm i y = 2.96cm4.4支座斜桿截面選擇桿軸力：N - -309.980kN計算長度：lox "oy = 252.8cm采用兩個不等肢角鋼2 100 80 8,長肢相拼.截面幾何特性： A = 27.888cm2 ix = 3.14cm i3.48cm252 8T2T8°.5 w°.685 “簽® 150 y

8、"735截面驗算：N248702162S215N/mm2minA 0.685 2788.84.5斜桿截面選擇桿軸力：N = 233.775kN計算長度:l°x =0.81 =0.8261.1 = 208.88cmloy=261.1cmN 2337752所需截面：A1087.3cmf 215選用兩個等肢角鋼2 63 5,組成T形截面截面特性：An = 12.286cm210.873cm2 ix = 1.94cm i y = 2.96cm208.881.94= 107.7 : 350 y261.12.96=88.2 ： 3504.6豎桿截面選擇桿軸力：N = -40.320kN

9、計算長度：l°x =o.8l =0.8 228.9 =183.12cm |°y = 228.9cm采用兩個等肢角鋼2 50 5,組成T形截面.截面幾何特性： A =9.606cm2 i1.53cm iy 二 2.45cm183 12“話卄7"50 x 0.438-y228.992.45二 93.4cm ： 150 : y=0.580截面驗算：N4032095d215N/mm2min A 0.438 960.64.7斜桿截面選擇 桿軸力：N 二-117.247kN計算長度：lox =0.81 =0.8 286. 229.2cmloy=286.5cm采用兩個等肢角鋼2

10、 75 5,組成T形型截面截面幾何特性： A=14.824cm2i 2.33cm iy=3.43cm229 2*98八150o.565286 5»"50 I"664截面驗算:N177247211.6N/mm2"=215N/mm2minA 0.565 1482.4xy229.2149.8 ： 350 1.534.9豎桿截面選擇桿軸力：N = -40.320kN286.4y2.45= 116.9 ： 350計算長度：lox =0.81 =0.8259.3 =207.44cmloy = 259.3cm采用兩個等肢角鋼2 50 5,組成T形截面截面幾何特性： A

11、=9.606cm23.352cm2ix 二 1.53cm i y = 2.45cm腎135"150x®63259占嘰15."斶84.8斜桿截面選擇桿軸力：N 177.247kN計算長度：lox =0.81 =0.8 286. 229.2cm loy=286.5cm所需截面：A. £ J77247 =520.6mm2 f215采用兩個等肢角鋼2 50 5,組成T形型截面ix = 1.53cm iy 二 2.45cm截面幾何特性： A=9.606cm25.206cm2截面驗算:N40320115.6N/mm2 ： f =215N/mm2minA 0.363

12、960.64.10斜桿截面選擇桿軸力：N 62.778kN計算長度：l°x =0.81 =0.8 312.9 =250.32cm I® = 312.9cm采用兩個等肢角鋼2 63 5,組成T形截面截面幾何特性：12.286cm2 i 1.94cm i 2.96cm3129105.8 ： 150 J =0.518x = 25°32 =129.0150：x =0.392y627782:f =215N /mm1.942.96桿軸力：N = 12.580kN計算長度:lox =0.8l =0.8 312.9 =250.32cm loy = 312.9cm截面驗算：一627

13、78130.3N/mm2cPminA 0.392 "228.64.11斜桿截面選擇所需截面面積為：A = 12580 = 58.5mm2f 215選擇兩個等肢角鋼2 50 5,組成T形截面.截面幾何特點：A二9.606cm - 0.585cm50.32300ix = 1.53cm i y = 2.45cm x163.6 ： 350、y127.7 ： 350yx 1.53y 2.454.12豎桿截面選擇桿軸力：N = -40.320kN計算長度：lox =0.81 =0.8 289.8 =231.84cm I® = 289.8cm采用兩個等肢角鋼2 56 5,組成T形截面截面

14、幾何特性：A=10.830cm2ix = 1.72cm i 2.69cm231.841.72= 138.4：150 x= 0.366289.82.69= 107.7 ： 150：y = 0.507截面驗算：40320110.8N/mm2 ： f = 215N/mm2minA 0.366 1083.04.11斜桿截面選擇桿軸力：N h 32.579kN計算長度:lox =0.8l =0.8 339.9 =271.92cm l°y = 339.9cm所需截面面積為：a N = 32579 = 151.5mm2f 215選擇兩個等肢角鋼2 56 5,組成T形截面.截面幾何特點：A=10.8

15、30cm2 1.515cm232579339 9ix -1.72cm iy = 2.69cm、158.1 ： 350 y126.4 ： 3501.722.695節(jié)點設計各節(jié)點的節(jié)點板厚一律取10mm,各桿內(nèi)力如圖5-1 所示.u.初g T -叱L5.1下弦節(jié)點j設計如下圖首先,計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫尺寸, 然后按比例繪出節(jié)點板形狀和尺寸, 后驗算下弦與節(jié)點板的連接焊縫.焊縫的抗拉、抗壓和抗剪的強度設計值:w2f f = 160N / mm設桿的肢背和肢尖焊縫分別是hf =6mm,那么所需焊縫長度為:/0.7N0.7 233775肢冃：lv-121.8mm 取 135mm2hef；2 漢 0.

16、7 漢6漢 160/0.7N0.7 233775肢尖：lw-52.2mm 取 80mm2hefr 27.7X6X160設桿的肢背和肢尖焊縫分別是hf =6mm,那么所需焊縫長度為/0.7N0.7 177247肢冃：I-92.3mm 取 110mm2hef2 x0.7 x6"60/0.7N0.7 177247肢尖：I 39.6mm 取 80mm2hef2 漢 0.7 漢 6"60設桿的肢背和肢尖焊縫均為hf =5mm ,貝q所需焊縫長度為肢背：/0.7N0.7 40320lvw25.2mm 取 180mm2hef2 0.7 5 160肢尖：,/0.7N0.7 40320lww

17、10.8mm 取 180mm2hef；2 0.7 5 160根據(jù)上述腹桿焊縫長度,并考慮桿件之間應留有間隙,按比例繪出節(jié)點大祥圖, 從而確定節(jié)點板尺寸為345 280 10mm.下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為 345mm hf =6mm,焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力差 N =392.676 -165.544 = 227.112kN所受較大的肢背處焊縫應力為:0.75 N2helw0.7 2271122 0.7 6 (345 -10)2二 56.49N / mm5.2下弦節(jié)點k的設計如圖設節(jié)點所有焊縫為hf =5mm,所需焊縫長度如下:桿- N = 111.928kN肢背:l/w0.7N2hf0

18、.7 1119282 0.7 5 160=70.0mm取 100mm肢尖:1w0.3N2heff0.3 1119282 0.7 5 160=30.0mm取 80mm桿- N =V0.320kN肢背:l/w0.7N2hf0.7 403202 0.7 5 160=25.2mm取 80mm肢尖:1w0.3N2heffw0.3 403202 0.7 5 160=10.8mm取 80mm桿- N =-62.788kN/0.7 N 0.7 62788肢冃：lvw39.2mm取 80mm2hef2x0.7x5X600.3N0.3 62788肢尖：lw-16.8mm 取 80mm2hef2x0.7x5x160

19、根據(jù)上述腹桿焊縫長度,并考慮桿件之間應留有間隙,按比例繪出節(jié)點大祥圖節(jié)點R詳圖5-2,從而確定節(jié)點板尺寸為 285 250 10mm.下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為 285mm hf =5mm ,焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力差.N =481.260-392676 =88.584kN所受較大的肢背處焊縫應力為：0.75 N2helw0.7x885842 0.7 5 (285 -10)2= 32.2N /mm2f fw = 160N / mm2焊縫強度滿足要求.5.3下弦節(jié)點I的設計如下圖設節(jié)點所有焊縫為hf =5mm,所需焊縫長度如下:桿- N = 12.580kN肢背:0.7N2heffw0.

20、7 125802 0.7 5 160=7.9mm肢尖:lw皿二 °.3 1258074mm2hef2 0.7 5 160桿- N =40.320kN肢背:l/w0.7N2heffw0.7 403202 0.7 5 160=25.2mm0.3N0.3 403202heffw2 0.7 5 160=32.579kN0.7N0.7 325792heffw2 0.7 5 1600.3N0.3 325792hef；2 0.7 5 160=10.8mm桿-N肢背：I w =20.4mm=8.7mm肢尖：i w肢尖：I w所有焊縫均按構(gòu)造節(jié)點板尺寸確定,焊縫長度均需大于60mm下弦與節(jié)點板連接的焊

21、縫長度為 270mm hf =5mm ,焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力差-N =481.260 - 472945 = 9.315kN所受較大的肢背處焊縫應力為:0.75 ：N0.7 93152helw2 0.7 5 (270 -10) _3.58N /mm ：' ff 一160N/mm焊縫強度滿足要求.5.4下弦節(jié)點m的設計如下圖下弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接, 為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 肢的一局部寬度一般hf =t+hf +5mm=20mr拼接角鋼這局部削弱,可以靠節(jié)點板來補償.接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算設焊縫hf =

22、6mm,那么所需一條焊縫計算長度為472954lw :176.0mm4 0.7 6 160拼接角鋼的長度取400mm>176.0< 2=352.0mm屋架分成兩個運輸單元,設置工地焊縫長度拼接,左半邊的弦桿和腹桿與節(jié)點板 連接用工廠焊縫,而右半邊的弦桿與腹桿與節(jié)點板連接用工地焊縫.中間豎桿跟左半邊在工廠焊牢再出廠,為便于工地拼接,在拼接的角鋼與右半邊斜桿上,設 置螺栓孔叮21.5.作為安裝施焊前的定位之用.下弦桿與節(jié)點板之間用hf =6mm焊縫滿焊.采用節(jié)點板210X 180X 90X 10mm所有焊縫均滿焊.5.5支座節(jié)點h設計宇點詳圖為了便于施焊,下弦焊與支座底板的距離取 11

23、5mm在節(jié)點中央設置加勁肋,加勁肋高度與節(jié)點板高度相等.5.5.1支座底板計算支座反力：R=6F=7 40.320 = 282.24kN支座底板的平面尺寸取360 280 = 100800mm2 ,如僅考慮有加勁肋局部的底板承受支座反力,那么實承面積為：280 360 = 100800mm2驗算柱頂混凝土的抗壓強度：二282240 =2.8N/mm2 ： fc =10N/mm2An100800式中fc鋼筋混凝土軸心抗壓強度的設計值.底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算,節(jié)點板和加勁肋將底板分成4塊.每 塊板是兩相鄰為固定支承而另兩相鄰邊自由的板,每塊板的單位寬度最大彎矩為：M - qa12式中

24、q底板所受的均布反力,q =衛(wèi)=282240 = 2.8N /mm2An 100800：-1 兩支承之間的對角線長度,-二(140-5)2 (180-5)2 = 221.0mm:系數(shù),由查課本表5-6確定,d為兩支承邊的相交點到對角線1的垂線距離,由相似三角形的關系得：d =135 衛(wèi)5112.0mm211.0b1/a1 =112.0/221.0 =0.51 查表 5-5 得三-0.059M=0.059 2.8 2112 = 7354.8N /mm底板厚度：t f ：f6M / f 7354.8/215 = 14.3mm 取 20mm5.5.2加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算加勁肋與節(jié)點板的鏈接焊

25、縫計算與牛腿焊縫相似,假定一個加勁肋的受力為屋架1支座反力的四分之一,即： 丄282.24 = 70.56kN4焊縫受剪力 V =70.56kN,彎矩：M =70.56 40 = 2822.4kN m,設焊縫hf -5mm,焊縫計算長度 lw = 363 -10 = 353mm焊縫應力為:6M705602hel2lWhe一：f =1.222 0.7 5 353-28.66 28224002 0.7 5 3532-13.4| 13 4五2 乜.62®64N/m齊 f 160N/mm25.5.3節(jié)點板,加勁肋與底板的連接焊縫計算 設焊縫傳遞全部支座反力R=282.24kN,其中每塊加11

26、 1 1勁肋各傳R 282.24 二 70.56kN,節(jié)點板傳R 282.24 二 141.12kN4422節(jié)點板與底板的連接焊縫lw =2 (280 -10) =540mm,所需焊腳尺寸為hf竺 w 1411202.33mm 采用 hf = 5mmO.7lwffw 0.7 540 160每塊加勁肋與底板的連接焊縫長度為：2lw二(80 - 20) 2 = 120mm ,所需焊腳尺R/470560寸為 hfw5.25mm 取 hf = 6mm0.7HlwffW0.7"20x1605.5.4下弦桿與支座斜桿和豎桿焊縫計算hf = 5mm,那么所需焊縫長度為:肢背：i w0.65N2he

27、f；0.65309980 =偵口口2 0.7 6 160取 165mm肢尖：i w0.35N2heffw°35 133072 二 57.7mm2 0.7 6 160取 80mm支座豎桿N 20.160kN肢背和肢尖焊縫均為hf =5m m,貝U所需焊縫長度為:肢背：i w0.7N0.7 202102heffw二 12.6mm2 0.7 5 160肢尖：i w0.3N0.3 202102heffw5.4mm2 0.7 5 160下弦桿N =165.554kN肢背和肢尖焊縫均為hf = 6mm,那么所需焊縫長度為:肢背：,/0.75N0.75 165554lv-92.4mm 取 110m

28、m2hef；2 0.7 6 160肢尖：,/0.25N0.25 165554lw-30.8mm 取 80mm2hef2 0.7 6 160支座斜桿 N =-309.98kN 肢背焊縫長度為hf = 6mm,肢尖焊縫長度為根據(jù)節(jié)點板尺寸所確定的焊縫長度均大于所需焊縫長度,全部焊縫滿焊.5.5.5上弦節(jié)點b設計為了便于在上弦擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背 8mm用塞焊縫把 上弦角鋼和節(jié)點板連接起來.槽鋼作為兩條焊縫計算,這時,強度設計值應乘以 0.8的折減系數(shù).計算時可略去屋架上弦坡度的影響,且假定集中荷載 F與上弦 垂直圖-/上弦肢背槽鋼焊縫的hf =6mm,節(jié)點板的長度為385mm其

29、應力為:的-N2) 沢 0.7 沃 6 匯(395 10)腹桿與節(jié)點板連接焊縫已在下弦節(jié)點中計算, 可不必再計算,節(jié)點板尺寸就是根 據(jù)腹桿焊縫長度按比例繪制確定.上弦為了便于擱置屋面板,在角鋼再肢間設置 肋板.5.5.6上弦節(jié)點d、f的設計兩個節(jié)點的弦桿內(nèi)力差值較小,腹桿與節(jié)點板的焊縫連接已在下弦節(jié)點計算中解 決,根據(jù)腹桿焊縫長度決定節(jié)點板尺寸圖,假定節(jié)點荷載由槽鋼焊縫承受,(0.5F)22helJ0.75 301392 2(0.5 40320)22漢0.7乂6疋(395 10)= 70.17 : 0.8ffw =128N /mm上弦肢間角焊縫的應力為:.險2的-N2)F (0.5F)2 2h

30、elW二 24.12 ： 160 N / mm0.25 301392 2(0.5 40320)2可不必計算,僅驗算肢尖焊縫.家直&詳圖d 節(jié)點： 叫一心=453.560 301.392 =152.168kNN, _N22 0.7hflw263.56N / mm2 0.7 6 (295-10)6(N“ -血歸 6 152168 602 22 0.7hflw2 0.7 6 (295-10)= 80.29N/mm2.(二M)2 C,)2 二 80.292 63.562 =102.40N/mm2 ： f=160N/mm2f 節(jié)點： 叫N2 =489.767 453.560 =36.21kN2

31、_N22 0.7hflw220.53N / mm2 0.7 6 (220-10)6佩-N2)e _6 36210 602 22 0.7hflw2 0.7 6 (220-10)= 35.12N/mm2CM)2 ( N)2 二 20.532 35.122 = 40.68N/mm2 ：=160N/mm25.4.7 上弦節(jié)點 a、c、e、g設計rC*ln *1J、/節(jié)點O譯圖節(jié)點Q詳圖這三個節(jié)點的弦桿內(nèi)力或弦桿兩內(nèi)力差值均等于零,僅承受節(jié)點荷載,故均可采用構(gòu)造焊縫而不必計算.腹桿焊縫已在下弦節(jié)點中計算過,節(jié)點構(gòu)造如下圖 548上弦節(jié)點h設計屋脊節(jié)點構(gòu)造與下弦跨中節(jié)點相似,用同號角鋼進行拼接,接頭一邊的焊縫長度 按弦桿的內(nèi)力計算,采用hf =6mmN4 0.7 hff489.7674 0.7 6 160=182mm2拼接角鋼的