鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)梯形桁架跨米

1、一、基本資料1.課程設(shè)計(jì)題目某車間梯形鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)資料1、車間柱網(wǎng)布置圖（L×240m），柱距6m。2、屋架支承于鋼筋混凝土柱頂（砼等級(jí)為C20），采用梯形鋼屋架。3、屋面采用1.5×6m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（屋面板不考慮作為支撐用）。3.設(shè)計(jì)要求1)屋架自重（120+11L）N/m2；2)屋面基本荷載表：荷載類型序號(hào)荷載名稱重量永久荷載1預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（包括嵌縫）1.50kN/m22防水層0.38 kN/m23找平層20mm厚0.40 kN/m25支撐重量0.80k N/m2可變荷載1活載0.70kN/m22積灰荷載0.80k N/m22. 依檐

2、口高度：III：H0=2.0m 3. 屋架坡度i：1/114. 廠房跨度L=24m二、屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置本題為無(wú)檁屋蓋方案，i=1/11，采用梯形屋架。屋架計(jì)算跨度為L(zhǎng)0=L-300=23700mm，端部高度取H0=2000mm，中部高度取H=3100mm,屋架桿件幾何長(zhǎng)度見附圖1（跨中起拱按L/500考慮）。根據(jù)計(jì)算溫度和荷載性質(zhì)，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43型，手工焊。根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下、弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿。屋架支撐布置如圖：符號(hào)說(shuō)明：SC：上弦支撐； XC：下弦支撐； CC：垂直支撐GG：剛性系桿； LG：柔性系桿三、荷載和內(nèi)

3、力計(jì)算四、內(nèi)力計(jì)算F = F1=33.80 F2=13.86 F3=4.1 F4=23.31-460.49-425.47-361.61-205.93-98.54-460.49-462.87 -427.84 -363.30 -207.28 -98.75 -462.87 -731.58 -667.41 -582.88 -312.82 -170.65 -731.58 -366.51 -334.49 -291.94 -156.94 -85.38 -366.51 -846.11 -758.78 -687.37 -339.73 -219.64 -846.11 -847.35 -760.03 -688.25

4、 -340.47 -219.75 -847.35 -800.50 -694.08 -674.12 -281.40 -247.84 -800.50 268.33 249.13 241.35 122.03 108.96 268.33 625.49 574.43 519.99 273.85 182.29 625.49 804.45 728.07 667.53 334.19 232.37 804.45 831.05 734.04 710.65 314.80 275.45 831.05 -471.12 -437.40 -367.83 -214.23 -97.24 -471.12 352.68 323.6

5、2 279.18 153.95 79.22 352.68 -298.59 -269.25 -241.10 -122.38 -75.03 -298.59 204.46 179.22 170.24 75.14 60.04 204.46 -148.89 -123.69 -130.79 -43.25 -55.19 -148.89 80.31 57.99 79.25 8.66 44.41 80.31 27.74 49.83 -2.41 53.11 -34.75 -34.75 -1.596-3.038-76.07 -96.05 -33.96 -77.36 27.07 -96.05 -23.83 -23.8

6、3 -16.90 -13.71 -2.05 -23.83 -47.95 -47.95 -34.00 -27.57 -4.12 -47.95 -47.80 -47.80 -33.90 -27.49 -4.11 -47.80 -95.46 -95.46 -67.70 -54.90 -8.21 -95.46 100.32 87.57 83.89 36.25 30.05 100.32 五、截面選擇471.12KN1.上弦Nmax=-847.35KN填板每節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊）2.下弦3.腹桿填板放兩塊屋架桿件截面選擇表AaaBbBbCbD280×6cDcEcFdFdGdHeHeI

7、六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.下弦節(jié)點(diǎn)“b”有E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓、和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：B-b為長(zhǎng)支相接，取角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)為。 肢背：，取16cm 肢尖： ，取12cm設(shè)“Db”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為，Db為等肢相接，取角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)為。所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背：，取14cm 肢尖： ，取8cm“Cb”桿的內(nèi)力很小，只需要按構(gòu)造確定焊縫，取。 根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝備等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為310mm400mm。 下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接的焊縫長(zhǎng)度為4

8、00mm，。焊縫所受的左右兩下弦桿的內(nèi)力差為，肢背的力最大，取肢背進(jìn)行計(jì)算，則肢背處的焊縫應(yīng)力為： 焊縫強(qiáng)度滿足要求。2.上弦節(jié)點(diǎn)B“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同?！癇b”桿的肢背和肢尖的焊縫尺寸分別為，B-b為長(zhǎng)支相接，取角鋼肢背和肢尖焊縫的內(nèi)力分配系數(shù)為所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背： ，取16cm 肢尖： ，取10cm考慮焊縫長(zhǎng)度，同時(shí)為了在上弦擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm，選擇節(jié)點(diǎn)板尺寸為295mm480mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。驗(yàn)算上弦桿的焊縫： 忽略屋架上弦坡度的影響，假定集中荷載F與上弦桿垂直。上弦肢背承受集中荷載，肢尖承受左右弦桿的內(nèi)力

9、差。槽焊縫的計(jì)算焊角尺寸為 ，=8mm由節(jié)點(diǎn)板的長(zhǎng)度確定槽焊縫的長(zhǎng)度為480mm，承受荷載為Q=Fd=50.6KN肢尖由焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差N=455.27-0=455.27KN，偏心距e=14-2.5=11.5cm，偏心力矩M=Ne=455.27×11.5=56.15KN·m，采用hf=10mm，則對(duì)N：對(duì)M：故焊縫強(qiáng)度滿足要求。3.下弦節(jié)點(diǎn)“c”設(shè)“Dc”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背：，加后取12cm 肢尖： ，加后取6cm設(shè)“Fc”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為，所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背：，加后取10cm 肢尖： ，由于焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不得小于和40mm，肢

10、尖焊縫長(zhǎng)度取6cm。“Cb”桿的內(nèi)力很小，只需要按構(gòu)造確定焊縫，取。節(jié)點(diǎn)板取265mm315mm，取，下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長(zhǎng)度為315mm，焊縫受左右弦桿的內(nèi)力差為，受力較大的肢背處的剪應(yīng)力為：焊縫強(qiáng)度滿足要求。4.下弦節(jié)點(diǎn)“d”設(shè)“F-d”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背：<，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取7cm 肢尖： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取6cm設(shè)“Hd”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為，所需的焊縫長(zhǎng)度為： 肢背： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取7cm 肢尖： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取6cm?！癈b”桿的內(nèi)力為-47400N，。肢背：<，

11、焊縫長(zhǎng)度取6cm，肢尖的力比肢背的小，肢尖焊縫長(zhǎng)度取6cm。節(jié)點(diǎn)板取255mm285mm，由于d點(diǎn)左右兩端的拉力值相差不大，可只按構(gòu)造確定其焊角尺寸為。5.下弦節(jié)點(diǎn)“e”腹桿“eH”計(jì)算內(nèi)力為-105640N，肢背的焊縫長(zhǎng)度為：，加后取7cm肢尖：<48mm，取焊縫長(zhǎng)度為6cm。節(jié)點(diǎn)板取325mm270mm。驗(yàn)算下弦節(jié)點(diǎn)板的焊縫。計(jì)算內(nèi)力差為kN=176.94kN，焊縫長(zhǎng)度為=270mm，焊縫肢背的剪應(yīng)力為：，肢尖受力較小，不必驗(yàn)算。故焊縫合適。豎桿“eI”焊縫計(jì)算：拉力為99.19N，取，考慮起弧和滅弧，焊縫長(zhǎng)度取7cm，肢尖受力較小，按構(gòu)造確定焊縫長(zhǎng)度為6cm。下弦拼接角鋼的總長(zhǎng)度為

12、采用與上弦統(tǒng)一鋼號(hào)的角鋼進(jìn)行拼接，垂直肢截取寬度為（參照書上P37）圖拼接角鋼的總長(zhǎng)度取20cm。6.上弦節(jié)點(diǎn)“C”、“E”、“G”。 由于節(jié)點(diǎn)處左右弦桿的內(nèi)力值相等，且豎桿的內(nèi)力設(shè)計(jì)值相同，故采用相同的節(jié)點(diǎn)板。焊腳尺寸取6mm，焊縫長(zhǎng)度取6cm。連接板的尺寸如上圖 上弦點(diǎn)“D”，“F”、“H”焊縫尺寸根據(jù)下弦節(jié)點(diǎn)已經(jīng)確定。節(jié)點(diǎn)“D”：桿“Db” 桿“Dc” 節(jié)點(diǎn)“F”：桿“Fc” 桿“Fd” 節(jié)點(diǎn)“H”：桿“Hd” 桿“He” 節(jié)點(diǎn)“D”、“F”、“H”所選擇的連接板尺寸分別為：230mm335mm，220mm255mm，235mm245mm。7.屋脊節(jié)點(diǎn)“I”1）弦桿與拼接角鋼的連接焊縫計(jì)

13、算采用與上弦角鋼相同鋼號(hào)的角鋼進(jìn)行拼接，截取的垂直肢的寬度為：=，取25mm，其中取8mm，接頭一邊的焊縫長(zhǎng)度按弦桿的內(nèi)力計(jì)算。一條焊縫所需的焊縫長(zhǎng)度為：，拼接角鋼的長(zhǎng)度取520mm>2220.8mm+48mm+152=503.6mm，合適。2）弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算根據(jù)腹桿的內(nèi)力，取節(jié)點(diǎn)板尺寸為300mm550mm，上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，計(jì)算長(zhǎng)度為550mm-2x15mm-4，=5mm，故計(jì)算長(zhǎng)度為500mm，節(jié)點(diǎn)荷載為50.6kN，焊縫承受的剪應(yīng)力：，滿足。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的內(nèi)力計(jì)算值為上弦內(nèi)力的15%，設(shè)肢尖的焊縫=8mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度

14、為：，焊縫應(yīng)力為：（對(duì)桿H-I）偏心距為：e=140-25=115mm8.支座節(jié)點(diǎn)“a” 腹桿“aB”的焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“B”肢背：，肢尖：。節(jié)點(diǎn)板的厚度為12cm，所確定的節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖，下弦桿焊腳尺寸為肢背：，肢尖：，豎桿焊腳尺寸肢背和肢尖均為 ，經(jīng)驗(yàn)算焊縫滿足要求。為了便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為12mm。 支座底板的計(jì)算支座反力： R=8F=850.6kN=404.8kN,混凝土強(qiáng)度為C20，=9.6N/mm2 支座所需的凈截面為：選擇的支座底板的尺寸如圖。僅考慮有加勁肋的部分承受支座反力，按照構(gòu)造要求，取底板面積為a×b=290mmx232mm由于290mmx232mm=42166.7mm²>42166.7mm²，故底板的面積合適。 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成四塊，每塊為兩相鄰邊支撐而另兩邊自由的板。根據(jù)底板尺寸確定 ，/=0.474查表得的值為0.054。底板下的平均應(yīng)力為：每塊板的單位寬度的最大彎矩為：底板厚度：取t=18mm。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的焊接焊縫計(jì)算。 計(jì)