華科鋼結(jié)構(gòu)課設27米鋼結(jié)構(gòu)屋架課程計算書要點

1、目錄第一部分一、設計資料 2二、設計內(nèi)容 3三、設計要求 3第二部分一、荷載和內(nèi)力計算 4二、支撐布置 5三、桿件內(nèi)力計算圖 6四、桿件截面選擇 6五、節(jié)點設計 9第一部分一、設計資料(1)設計資料某廠房跨度為L=27m總長240m柱距6m.房內(nèi)無吊車，無天窗，無振動設備。采用 1.5 X 6.0m預應力混凝土大型屋面板，屋架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級為C30,。地區(qū)計算溫度高于-20°C。鋼材選用Q235鋼，焊條為E43型(2)屋架形式及幾何尺寸屋面采用預應力鋼筋混凝土大型屋面板，采用梯形鋼屋架。屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)如附圖一所示。屋面坡度為i =(3340 -19

2、90)* 2/2700 =1:10屋架計算跨度為26.7m,端部高度取1990mm中部高度取3340mm(3)荷載標準值 永久荷載：預應力鋼筋混凝土大型屋面板(包括嵌縫)21.4 KN/m二氈三油(上鋪綠豆砂)防水層0.4 KN/m2找平層2cm厚0.4 KN/m2保溫層20.4 KN/m2屋架及支撐自重：按公式q= 0.12 - 0.11L 計算：0.309 KN/m 2永久荷載總和2.617 KN/m2可變何載：屋面活荷載：20.7kN /m附圖一第3頁共15頁圖1.1 27米跨屋架幾何尺寸1/3 37JTLDA5.67613,395LK2O318.17,823Dlr'JIlrJI

3、匚丿 I東 LochnJOJ27000圖1.2 27米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值n ca 4,187 b 9. 4 02 C11.42 d8.914 C 8圖1.3 27米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值第二部分一、荷載和內(nèi)力計算1、荷載計算恒荷載總和：2.617KN /m2屋面活荷載大于雪荷載，故不考慮雪荷載?？勺兒奢d總和：1.5KN /m2屋面板坡度不大，對荷載影響小，未予考慮。風荷載對屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。2、荷載組合節(jié)點荷載設計值：按可變荷載效應控制的組合：Fd =(1.2 2.617 1.4 0.7 1.4 0.9 0.8) 1.5 6= 46.15kN第4頁

4、共15頁其中，永久荷載，荷載分項系數(shù)G = 1-2 ；積灰荷載，荷載分項系數(shù)？ Q1 = 1.4 ；組合系數(shù)屮0.9 ;屋面荷載，Q2 = 1.4 , J 2 - 0.9 O按永久荷載效控制的組合：Fd =(1.35 2.617 1.4 0.7 0.7 1.4 0.9 0.8) 1.5 6 = 47kN其中，永久荷載，荷載分項系數(shù) G =1.35 ；積灰荷載，荷載分項系數(shù)？ Q1 = 1.4 ；組合系數(shù)屮0.9 ；屋面荷載，Q2 = 1.4 , J 2 = 0.9。故節(jié)點荷載取47kN，支座反力Rd = 7Fd = 7 47二329kN。二、支撐布置其他屋架則在(見下圖)由于廠房長度有240米

5、，故在廠房兩端和中間開間設置上、下弦橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設置垂直支撐 垂直支撐處分別于上、下弦設置三道系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余三道為柔性系桿。上餓就平支SiL下餓穌平加置支撐布置圖、桿件內(nèi)力計算圖在設計資料給出的半跨和全跨荷 載下，通過計算和分析桿件所受內(nèi)力 可知道，在全跨荷載作用下，桿件所 受的內(nèi)力大于半跨荷載作用，即設計 中保證桿件在全荷載作用下能滿足要 求即可；全跨荷載作用下屋架桿件的其中k為全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值，即內(nèi)力系數(shù)。四、截面選擇腹板最大內(nèi)力-354.3kN,查教材表7.6,節(jié)點鋼材為Q235鋼，選用中間節(jié)點板厚度為t=10mm,支座節(jié)點板

6、厚度12mm1、上弦整個上弦桿不改變截面，按最大內(nèi)力計算：Nmax二903kN,l°x =150.8cm,l°y = 300.0cm（ h取兩塊屋面板寬度）。設=50,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.856第9頁共15頁=49.1cm2第11頁共15頁A req=Pf需要回轉(zhuǎn)半徑 ixreq = = 1508 =3.016cm九 501 oxlyreq =300.050=6.00 cm查表得選用2 L140X 90X 12短肢相并A=2 X 26.4=52.8 I 2.54cm, I 6.81cm 截面驗算 x 二仏=150.8/2.5 59.4 1- 150y 二血=300/

7、6.81 = 44.05v 丨，丨-150,|yVy雙角鋼T形截面繞對稱軸應按彎扭屈曲計算長細比 yzK=140/10 =14 ty -0.58 300/14 -12.4,故)=57.03 y3.=38.52 23001452.7 14l2t21舶= 54.6 (1故由 maxyz = 57.03，按b類查教材附表1.2，得'=0.823N903 103A _ 0.823 52.8 10-207.8N/mm2=215N / mm2 所選截面滿足要求2、下弦下弦采用等截面，按最大內(nèi)力計算。Nmax = 860.2,lg 300cm,ley = 1335cm，不考慮螺栓孔削弱。Areq=N

8、/f=860.2/215=4001 mm2選用 2 L125X 80x 10 (短肢相并)，A=39.42 cm2 ，i 2.26cm，i 6.11cm0x-300 =132.7 ： = 3502.260yly1335 = 218.4V I 1-3506.11第13頁共15頁43860.2 1039.42 1022= 217.7/mm2：f = 215N /mm所選截面滿足要求第15頁共15頁3、斜腹桿桿件 B-a: N=-454.5kN, 1% 二 l0y 二 256.6cm因為lOx = lOy，故采用等肢角鋼，使ix = iyix = 3.09cm， iy = 4.46cm選用2 L 1

9、00 7長肢相并，A=27.6 cm2 ，截面剛度和穩(wěn)定驗算0xix= 83.3v I I -1503.09256.64.46= 57.5vl150b100.58l°y=10 :：t1b0yiy0.58 256.610= 14.9,故0.475b=，y (11212) = 56.8 (1I oyt)=60.9 y =57.5按b類查教材附表1.2，得=0.803454.5 1030.803 27.6 102=205.07 N / mm2 :二215N / mm2所選截面滿足要求桿件cB:N=366.7kN,屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度l0x = 205.3cm,屋架平面外根據(jù)支撐布置取

10、l°y = 256.6cm選用 2 L80X 7, A=17.06cm2 , i 2.46cm , iy= 3.67cm0xix2=83.5" = 3502.460yly黔 69.9 小 3503366.7 1017.06 1022二 215.5N / mm :2=215N / mm所選截面滿足要求第19頁共15頁.再分腹桿keGM = Nke=-163.06kN , n2 = NGk =-124.74kN,1 =4162mm計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度 lox=0.8X l=0.8X 2087=1664.8mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取loy= 1 X( 0.75+

11、0.25 N1 ) =4162X(0.75+0.2516306 ) =4481.7mm n2124.74選用2 L80 6,見圖8l I I I JxWx圖8 再分腹桿c1GA=1880mm? , ix=2.47cm, iy=3.65cm。1 ox166.482.47=67.4< ' =3501 oy=448.17 = i22.8v=3503.65由于 b /t =9/0.8 = 11.25 ： 0.58loy/b = 0.58 448.1/9=28.88(1 40.475blOyt2)=122.8(140.475 9448.120.82) = 124.7min = yz =0.

12、413中間豎桿選用2a =60.3cmv163.06 1030.413 1880=210N/ mm2 <215 N/mm2所選截面滿足要求沖豎桿已知N = 0,I。= 0.91 = 0.9334= 300.6cm圖9 中豎桿JeL75 6的角鋼，并采用十字形截面，見圖 92A=17.6cm ,ix0=2.45 cm,ox二L = 3006=103.3<' =150所選截面滿足要求填板放五塊,ix0 2.9140ixO =40 X 2.45=98cm其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結(jié)果見表 2屋架桿件截面選擇表桿件內(nèi)力設計值(kN)截面形狀和規(guī)格截面面積A、An (cm

13、2)計算長度回轉(zhuǎn)半徑長細比N/YA(N/mm2)o=N/A n(N/mm2)填板數(shù)端部焊縫hf-lw名 稱編號lox(cm)loy(cm)ix(cm)iy(cm)A xA yAyzA肢背肢尖上 弦H-I-903短肢相并 2L140*90*1249.1150.83002.546.88159.444.0557150207.81下 弦e-g860.2短肢相并 2L125*80*1039.4230013352.246.15132.7218.4350217.71腹桿A-a-23.5T型截面2L50*517.61991992.443.6988.853.915068.428-1706-100B-a-454.

14、5T型截面2L100*1227.625325334.683.357.560.9150205.07210-1508-100B-c366.7T型截面2L80*717.06209.1261.32.463.6783.569.9350215.526-2005-110C-c-47T型截面2L50*59.6183.22291.532.5381.862.115068.426-805-60D-c-322.2T型截面2L80*717.06229286.42.463.6794.676.663.8150189210-1206-100D-e237.3T型截面2L75*617.6229286.42.313.5310886

15、.8350104.628-1006-80E-e-65T型截面2L75*617.6207.22592.313.5384.970.215068.436-805-60E-k31.6T型截面2L50*611.38166.6208.31.522.48109.68435031.535-605-60F-k-43.3T型截面2L50*611.38103.6129.51.522.4868.252.215063.935-605-60G-k-163.06T型截面2L80*618.8208.3208.32.473.6567.4122.8150-21038-806-60k-e124.74T型截面2L80*618.820

16、8.3208.32.473.6567.4122.8150-21038-806-80G-g-138.05T型截面2L75*617.6260.4325.52.313.53155118.335020.236-606-60H-g-70.3T型截面2 L80* 1030.26243.23042.423.74100.581.315068.438-608-60H-m31.6T型截面2 L5 0 X 611.38179.6224.51.522.48118.290.593.335028.935-605-60I-m-47T型截面2 L50 X 611.38121.61521.522.488061.315074.6

17、35-605-60J-m90.66T型截面2 L50 X 611.38224.5224.51.522.48147.790.535082.736-605-60m-g55.7T型截面2 L50 X 611.38224.5224.51.522.48147.790.535050.836-605-60J-i0T型截面2L75*617.6lo=300.62.45A xo=103.3150035-605-60五、節(jié)點設計用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值f=160N/mm2各桿件內(nèi)力由表2查得，最小焊縫長度不應小于8hf第27頁共15頁1、屋脊節(jié)點“ J”屋脊節(jié)點 J3、豎桿J-i桿端焊縫按

18、構(gòu)造取hf = 5mm，兒=80mm上弦與節(jié)點板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，角鋼肢尖焊縫取上弦內(nèi)力N的15%的進行計算，即= 0.15 903 = 135.45kN，e=80-20=60mm,M= N e=135.45 0.06=8.127kN m。現(xiàn)取節(jié)點板尺寸如圖3所示，設肢尖焊腳尺寸為h 6mm，則5=220 -5-2203mm。6MPf X2xo.7hf2iw26 8.127 106肢尖焊縫強度為2°.7hf2lw2)221.22=<2><0.7 漢 6 匯 203 丿(8.127 10 '2)2 =119N/mm2 c =160N / mm22

19、 0.7203（滿足）10mm，則拼接角鋼采用與上弦桿相同的截面 2 L125X 80X 12,并按上弦坡度熱彎成型，設角焊縫焊腳尺寸為hf二t-2 = 12-2拼接角鋼豎肢需切去高度為 厶=t hf 12 1027mm，取厶二30mm，則豎肢余留高度為50mm。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度lw0.7hf ff共四條焊縫，認為平均受力,903 103645mm0.7 10 200每條焊縫實際長度:2 10 =181.25mm拼接角鋼總長度為:l=2lw a=2 181.25(102 80) = 388.5mm10取拼接角鋼總長度為500mm。2、下弦中央節(jié)點“ i”CKJID9H6

20、00O£下眩節(jié)點丫拼接角鋼采用與下弦桿相同的截面 2 L140X 90 X 12 （短肢相并），設角焊縫焊腳尺寸hf =t-2 = 10-28mm拼接角鋼豎肢需切去厶=t hf 10 8 23mm，取住=25mm ,則豎肢余留高度為55mm。拼接角鋼與下弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度'Tw39.42 102 215w945.9mm0.7hf ff-0.7 8 160Af共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度:瓦lw丄945.9丄ylw - 2hf2 8 二 252.5mm44拼接角鋼總長度為:I =2lw a = 2252.510 = 515 mm取拼接角鋼總長度為600m

21、m。1.下弦節(jié)點b見圖圖10下弦節(jié)點b(1)斜桿Bb與節(jié)點的連接焊縫計算：N=366.9kN設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm和5mm。所需焊縫長度為:2 匯 366.9 江 103肢背：lw 3+12=194mm,取 I w = 250mm2X0.7乂6乂1601 3-域 366.A103肢尖：lw 3+10=119.2mm,取 lw = 150mm2漢0.7漢5漢160(2)斜桿Db與節(jié)點的連接焊縫計算：N=302.9kN設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm和5mm。所需焊縫長度為2心02.9燈03 肢背：lw 3+12=162.2,取 lw = 200mm2x0.7x6x1601 3匯

22、 302.9X03肢尖：lw 3+10=100.1，取 lw = 150mm2漢0.7漢5沢160(3)豎桿Cb與節(jié)點板連接焊縫計算：N = 47kN因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸hf =5mm焊縫長度lw K40mm,取lw=60mm(4)下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 N=230.6KN，設肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm,所需焊縫長度為：2漢230.6匯103肢背：lw 3+12=126.4,取 lw = 150mm2漢0.7漢6漢1601 3230.6 103肢尖：lw3+12=69.2,取 lw = 100mm2匯0.7漢6漢160(5)節(jié)點板尺

23、寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點 尺寸。4、支座節(jié)點“ a”第31頁共15頁支座節(jié)點“Q支座節(jié)點a加勁肋140140t = I4nrn加勁肋ctf42,5V=0.25R底板計算為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為160mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為14mm。支座底板計算：支座反力R = 8F 二 376kN280mm400mm，取加勁肋的寬度為80mm,考慮底板上開孔，按構(gòu)造要求取底板尺寸為偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積為Ac =280 (2 80 12)= 59920mm2驗算柱頂混凝土的抗壓強度:376 103An599206.35亦"9.6"52(滿足)底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋