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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 題 目:21m跨廠房梯形鋼屋架設(shè)計(jì) 姓 名:蒙立強(qiáng) 學(xué) 號(hào): 班 級(jí):土木3班目 錄 一、設(shè)計(jì)資料.(2) 二、結(jié)構(gòu)形式與支撐布置.(2) 1.屋架形式及幾何尺寸.(2) 2.屋架支撐布置.(3) 三、荷載計(jì)算.(4) 1.荷載設(shè)計(jì)值.(4) 2.荷載組合.(4) 四、內(nèi)力計(jì)算.(6) 五、桿件設(shè)計(jì).(7) 1.上弦桿.(7) 2.下弦桿.(8) 3.斜腹桿“Ba”.(9) 4.豎桿“Gg”.(10) 5.各桿件的截面選擇計(jì)算.(10) 六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).(12) 1.下弦節(jié)點(diǎn)“c”.(12) 2.上弦節(jié)點(diǎn)“B”.(13) 3.屋脊節(jié)點(diǎn)“H”.(15

2、) 4.支座節(jié)點(diǎn)“a”.(16) 七、屋架施工圖.(19) 附節(jié)點(diǎn)詳圖1-6.(20)一、設(shè)計(jì)資料 某廠房總長(zhǎng)度為90m,跨度為L(zhǎng)=21m,屋蓋體系為無(wú)檁體系,縱向柱距為6m。 1.結(jié)構(gòu)形式: 鋼筋混凝土柱,梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,屋面坡度i=L/10,L為 屋架跨度。地區(qū)計(jì)算溫度高于-200C,無(wú)侵蝕性介質(zhì),不考慮地震設(shè)防,屋架下弦 標(biāo)高為18m,廠房?jī)?nèi)橋式吊車為2臺(tái)150/30t(中級(jí)工作制),鍛錘為2臺(tái)5t。 2.屋架形式及荷載:屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)(節(jié)點(diǎn)荷載P=1.0作用下桿件的內(nèi)力)如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為:用Q345鋼,焊條為E50型。 3.屋蓋結(jié)

3、構(gòu)及荷載: 無(wú)檁體系:采用1.5m×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土屋板(考慮屋面板起系桿作用)。荷載:屋架及支撐自重:按經(jīng)驗(yàn)公式q=0.12+0.011L,L為屋架跨度,以m為單 位,q為屋架及支撐自重,以kN/m2為單位; 屋面活荷載:施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7kN/m2,雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為 S0=0.35kN/m2,施工活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮,而是取兩者的較大值, 積灰荷載0.8kN/m2。 屋面各構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 0.4kN/m2 水泥砂漿找平層 0.4kN/m2 保溫層 0.65kN/m2 一氈二油隔氣層 0.05kN/m2 水泥砂漿找平層 0.

4、3kN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.45kN/m2二、結(jié)構(gòu)形式與支撐布置 1.屋架形式及幾何尺寸如下圖1所示: 圖1 屋架形式及幾何尺寸 2.屋架支撐布置如下圖2所示:符號(hào)說明: SC上弦支撐 XC下弦支撐 CC垂直支撐 GG剛性系桿 LG柔性系桿圖2 屋架支撐布置三、荷載計(jì)算由于屋架的受荷水平投影面積為:,故按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取屋面活荷載(按上人屋面)標(biāo)準(zhǔn)值為0.7kN/m2,雪荷載為0.35kN/m2,取屋面活荷載與雪荷載中較大值0.7kN/m2。屋架沿水平投影面積分布的自重(包括支撐)按經(jīng)驗(yàn)公式q=0.12+0.011L計(jì)算,L為屋架跨度,以m為單位。 1.荷載設(shè)計(jì)值 永久荷載設(shè)計(jì)值:

5、 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 屋架及支撐自重 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 水泥砂漿找平層 保溫層 一氈二油隔汽層 水泥砂漿找平層 合計(jì) 4.862 可變荷載設(shè)計(jì)值: 屋面活荷載 積灰荷載 合計(jì) 2.1 2.荷載組合 設(shè)計(jì)屋架時(shí),應(yīng)考慮以下3種荷載組合: 使用階段荷載情況:(1)全跨永久荷載+全跨可變荷載 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載及可變荷載:(2)全跨永久荷載+半跨可變荷載 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載: 半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載: 施工階段荷載情況:(3)全跨屋架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重: 半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載: 屋架在上述3種荷載組合作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3所示: 圖3 荷載組合作用下

6、的計(jì)算簡(jiǎn)圖四、內(nèi)力計(jì)算由以下圖4得F=1時(shí)屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)21米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值 21米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值圖4 屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)由屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)求出各種組合荷載情況下的內(nèi)力,計(jì)算結(jié)果見下表1:桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第1種組合第2種組合第3種組合計(jì)算桿件內(nèi)力(kN)全跨左半跨右半跨上弦AB0.0000.0000.000000000BC,CD-7.472-5.310-2.162-468.196-427.334-367.837-172.261-89.035-468.196DE,EF-11.262-7.33

7、9-3.923-705.677-631.532-566.97-242.072-151.760-705.677FG,GH-12.18-6.861-5.319-763.199-662.67-633.526-233.351-192.584-763.199下弦ac4.1003.0101.090256.906236.305200.01797.06946.308256.906ce9.7446.6633.081610.559552.328484.628217.724123.023610.559eg11.9627.3264.636749.539661.919611.078244.715173.596749.5

8、39gh11.7685.8845.884737.383626.175626.175205.763205.763737.383斜腹桿Ba-7.684-5.641-2.043-481.479-442.867-374.865-181.917-86.793-481.479Bc5.8083.9601.848363.930329.002289.085129.47173.634363.930Dc-4.409-2.633-1.776-276.268-242.702-226.504-88.420-65.763-276.268De2.7921.2221.570174.947145.274151.85144.218

9、53.418174.947Fe-1.572-0.047-1.525-98.502-69.679-97.613-7.949-47.024-98.502Fg0.328-1.0391.36720.552-5.28440.190-26.07037.54040.190-26.070Hg0.7131.913-1.20044.67767.3578.52153.618-28.68467.357-28.684豎桿Aa-0.5-0.50.00-31.33-31.33-21.88-15.352-2.133-31.33Cc,Ee-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-6

10、2.66Gg-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-62.66表1 屋架桿件內(nèi)力組合表 注:=62.66kN,=43.76kN,=18.9kN,=4.266kN,=26.438kN···五、桿件設(shè)計(jì) 腹桿最大內(nèi)力N= -481.479kN,查表7.4,中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用10mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm。 1.上弦桿(圖5)整個(gè)上弦采用等截面,按FG、GH桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。N= -763.199kN= -N,上弦桿平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度;在屋架平面外,根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況,平面外計(jì)算長(zhǎng)度。 因?yàn)?,故截面宜選用兩個(gè)不

11、等肢角鋼短肢相并,選用,如下圖5所示:圖5 上弦桿截面圖 設(shè),查附表4.2得 需要截面面積為: 需要的回轉(zhuǎn)半徑為: 根據(jù)需要的、查角鋼規(guī)格表,選用,截面特征為: ,=2.26cm,=6.11cm,按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算: 滿足長(zhǎng)細(xì)比要求。由于,只需求,查表得,于是 , 所選桿件滿足要求。 2.下弦桿(圖6)圖6 下弦桿截面圖 整個(gè)下弦采用同一截面,按最大內(nèi)力所在的計(jì)算。 , , 所需截面面積為: 選用,因?yàn)?,故選用不等肢角鋼短肢相并。 ,=2.00cm,=5.39cm , 滿足長(zhǎng)細(xì)比要求,故所選桿件滿足要求。 3.斜腹桿“Ba”(圖7)圖7 斜腹桿“Ba”截面圖 桿件軸力 計(jì)算長(zhǎng)度,因?yàn)?,故采用?/p>

12、等肢角鋼長(zhǎng)肢相并,使。 選用,則,=3.15cm,=2.72cm , ,故只需求=0.601, , 所選桿件滿足要求。 4.豎桿“Gg”(圖8)圖8 豎桿“Gg”截面圖 , 由于內(nèi)力較小,故按選擇,所需的回轉(zhuǎn)半徑為: 查型鋼表,選擇截面的回轉(zhuǎn)半徑較計(jì)算的要略大些,故選用。 ,=1.75cm,=2.64cm 因?yàn)?,故只需求?,桿件滿足要求。 5.其余各桿件的截面選擇計(jì)算過程不一一列出,其計(jì)算結(jié)果見表2(在下一頁(yè))。六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1.下弦節(jié)點(diǎn)“c”(圖9)圖9 下弦節(jié)點(diǎn)“c” 詳圖(1)腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫長(zhǎng)度的計(jì)算用型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為。Bc桿:設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖

13、焊縫和,則所需的焊縫長(zhǎng)度為: Dc桿:設(shè)“Dc”桿的肢背和肢尖焊縫和,則所需的焊縫長(zhǎng)度為: Cc桿:由于“Cc”桿內(nèi)力很小,故焊縫尺寸可按構(gòu)造要求確定,取。(2)確定節(jié)點(diǎn)板尺寸根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度,按構(gòu)造要求留出桿件間應(yīng)有的間隙并考慮制作和裝配等誤差,按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖,從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為。(3)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為,取,焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,對(duì)受力較大的肢背處焊縫進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算:,焊縫強(qiáng)度滿足要求。2.上弦節(jié)點(diǎn)“B”(圖10)圖10 上弦節(jié)點(diǎn)“B”詳圖(1)腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫長(zhǎng)度的計(jì)算Bc桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸和下弦節(jié)點(diǎn)“c”

14、 相同。 Ba桿:肢背和肢尖焊縫分別采用和,則所需的焊縫長(zhǎng)度為: (2)確定節(jié)點(diǎn)板尺寸(方法同下弦節(jié)點(diǎn)“c”) 確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為。(3)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算 應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)荷載和上弦相鄰節(jié)間內(nèi)力差的共同作用,并假定角鋼肢背槽焊縫承 受節(jié)點(diǎn)荷載的作用,肢尖角焊縫承受相鄰節(jié)間內(nèi)力差及其產(chǎn)生的力矩作用。肢 背槽焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算: 節(jié)點(diǎn)荷載,P=62.66kN 肢尖角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算: 弦桿內(nèi)力差為, 軸力作用線至肢尖焊縫的偏心距為 偏心力矩為, 則 滿足強(qiáng)度要求。 3.屋脊節(jié)點(diǎn)“H”(圖11) 圖11 屋脊節(jié)點(diǎn)“H” 詳圖(1) 腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫長(zhǎng)度的計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同,計(jì)算過程略,

15、結(jié) 果見圖11。(2)確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為:(3)計(jì)算拼接角鋼長(zhǎng)度弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)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,且截去垂直直肢的一部分寬度。拼接角鋼的這部分削弱,可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。接頭一邊的焊縫長(zhǎng)度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。拼接角鋼規(guī)格與上弦桿相同,長(zhǎng)度取決于其與上弦桿連接焊縫要求,設(shè)焊縫,則所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為(一條焊縫):拼接角鋼總長(zhǎng)度,。 豎肢需切去,取并按上弦坡度熱彎。(4)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算上弦角鋼肢背與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載,焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算同上弦節(jié)點(diǎn)“B”,計(jì)算過程略。上弦角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫強(qiáng)度按上弦內(nèi)力的驗(yàn)算。

16、設(shè),節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為,節(jié)點(diǎn)一側(cè)焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為則 焊縫強(qiáng)度滿足要求。因屋架的跨度較大,需將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元,在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接,左半跨的上弦桿、斜腹桿和豎腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫,而右半跨的上弦桿、斜腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工地焊縫。4.支座節(jié)點(diǎn)“a”(圖12)圖12 支座節(jié)點(diǎn)“a”詳圖為了便于施焊,下弦桿軸線至支座底板的距離取,在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋,加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板高度相等,厚度為。(1)支座底板的計(jì)算支座底板尺寸按采用,承受支座反力,若僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力作用,則承壓面積為,則柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度按下式驗(yàn)算:式中,為混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,對(duì)混凝土,。底板的厚度按桁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,每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板,見圖12。板的厚度由均布荷載作用下板的抗彎強(qiáng)度確定: 底板下的平均應(yīng)力為: 兩支承邊之間的對(duì)角線長(zhǎng)度為:由相似三角形關(guān)系得:,為兩支承邊的相交點(diǎn)到對(duì)角線的垂直距離,由查表確定,查表得。每塊板單位寬度的最大彎矩為: 底板厚度為:根據(jù)構(gòu)造要求,屋架跨度為,取。底板尺寸為:。(2)加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的

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