米梯形鋼屋架鋼課程設(shè)計(jì)

1、梯形鋼屋架長(zhǎng)度為72ml跨度為27m車(chē)間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)工作制橋式吊車(chē)。該地 區(qū)冬季最低溫度為-20 c屋面采用1.5mX 6.0m預(yù)應(yīng)力大型屋面板，屋面坡度為i=1:10。上鋪120mm"包沫 混凝土保溫層和三氈四油防水層等。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為褶，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為"，積 灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為m20屋架采用梯形鋼屋架，具兩端錢(qián)支于鋼勁混凝土柱上。 柱頭截面為400mme 400mm 所用混凝土弓雖度等級(jí)為C20。根據(jù)該地區(qū)的溫度及荷載性質(zhì)，鋼材采用 Q235級(jí)，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)=215kN/明焊條 采用E43型，手工焊接。構(gòu)件采用鋼板及熱軋鋼勁，構(gòu)件與支撐的連接用 M20普通螺 栓。屋架

2、的計(jì)算跨度：Lo=27000- 2X 150=26700mm設(shè)計(jì)為無(wú)楝屋蓋方案，采用平坡 梯形屋架，取屋架在27米軸線處的端部高度：h=2000mmt軸線處），h=2015mmt計(jì)算 跨度處）。二、結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸見(jiàn)圖1所示。圖1屋架形式及幾何尺寸屋架支撐布置見(jiàn)圖2所示。IZ 二二.©23-TMlci25符號(hào)說(shuō)明：GWJ-（鋼屋架）；SC-（上，函一總GG1GG1GG1 1一國(guó)口品寸sln寸elr 若LG11屋架上弦支撐布置圖弦支 撐）: XC-（下 弦支 撐）;CC-（垂直支撐）；GG-（剛性系桿）；LG-（柔性系桿）圖2屋架支撐布置圖三、荷載與內(nèi)力計(jì)算1 .荷載計(jì)

3、算荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值放水層（三氈四油上鋪小石子）m2找平層（20mnS水泥砂漿）X20=nf保溫層（120mmj泡沫混凝土）X 6=m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板m2鋼屋架和支撐自重+X27=m2管道設(shè)備自重kN/血總計(jì)m2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載積灰荷載_q褶總計(jì)m2永久荷載設(shè)計(jì)值X = kN/ nf （由可變荷載控制）U可變荷載設(shè)計(jì)值X =褶2 .荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種組合：組合一全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載P=+ x X 6= kN組合二 全跨永久荷載+半跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載Pi =x x 6= kNP2 =x x

4、6= kN組合三全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載P3 = X x x 6= kNP4 = x+ x x 6= kN3 .內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)采用程序計(jì)算桿件在單位節(jié)點(diǎn)力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見(jiàn)表1。由表內(nèi)三種組合可見(jiàn)：組合一，對(duì)桿件計(jì)算主要起控制作用；組合三，可能引起中間 幾根斜腹桿發(fā)生內(nèi)力變號(hào)。如果施工過(guò)程中，在屋架兩側(cè)對(duì)稱均勻鋪設(shè)面板，則可避 免內(nèi)力變號(hào)而不用組合三。桿件名稱全跨（1）左半筋（外右半蹲（助PxPl Ml) 1 P2mPix(l) 1 P2x(3PJm 1 P4x 四 x計(jì)算內(nèi)力（KN）AB0. (M)(L00a oa0.00OlOOOlIXI

5、0. 000. DO0.00BCDLEU&01rx7- 5W3. 14-mt.的4yy,57-236.71-137.17-5S3. 14DE-17.-12.2fp-6,7s-909.01一國(guó) 5、17-SIX 14-3fi6.29-23亂窗-939. 01EFG-18.47r 6,79969.45905.61 1r mm-302.42134L39驪9X5GHU-2fl.14-1Z.19-獴皿-1057. H-966.96-93!jT 77-374. 7B-31U&R-1057.114-b5.購(gòu)4.37L W9311.25293.56265.44128. 5570.74311.3

6、5b-c14. M10.525,337B4.17734,05675.19F 312-45191.47儂.17c-d2L0B13.48 1a 161106.451020.36971.27109. DB四.:由1106. 45d-c18.25y.«o9l«0際的.08檻2.（出310,5,340.569:57,9IAi0.50a 50F a 00-26.2- 2fL 2420,571X91應(yīng)2526.24Ila-1E16-8L22-X54-5K5.77-55Z43-499,36-24LB3-132*74-585.77Rba%6一制1& 21470. M440.01405

7、, M廂一!Mns. is470一冽Cb-LOO-1.000L 00一四49一瓠的-41,15-27.81-4.50-52.麗Db7.44- 4.88-XOfl390.51-36L48311.07-M7.23-IDE. 37-3fl0.61DeS483.212.732B7.63261.8925a 459Q.奧88.302H7.63lx-L50-L 50ano-70.73 78,736L7241.72fi. 75-78.73El0.71(L 73ana瀕S2物3230. IM20.30X29cl4,56-1.78-X35239.35-307.82225.62G2.019SL61239. J511

8、二 L0071.00a oa-52.49-阻49-4k 15-27,81-4.50-514UGl-3.760.98-3.35-197.35-165,83192.71猊76-95.01797.35Gd-蟲(chóng)930.51-118. 62一皿四87, 2.1-E 47L721.72 T2自 經(jīng)Hda 00a oodOO(LOO0.30,WOlOOa 000.00112a oo0.000.000.00OlOOOlOOOlOOa 000.0012a oo(L00am0. noa（x）Cl IK)(L 00a doa 00J2dzsy3.50-a 6i141.19L50.霧10fk7793.迪-z 11is

9、ass -2. 11k0.000.00OlOO0.00OlOOOlOOflLOO0,00dOO注：表內(nèi)負(fù)責(zé)表示壓力；正值表示拉力Q b 匚de圖3 屋架接點(diǎn)圖四、桿件截面設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力，N=,由屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考可知：支座節(jié)點(diǎn)板剛度取14mm其余節(jié)點(diǎn)板與墊板厚度取12mm1.上弦桿整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=計(jì)算長(zhǎng)度： 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度lOx =150.8cm屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長(zhǎng)度：l Oy =4500cm因?yàn)?lOx = lOy ,故截面直選用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并，見(jiàn)圖 4圖4 上弦截面設(shè)=60,

10、查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=需要截面積 A* = =1057.11 叱=6093mm2.f 0.807 215需要回轉(zhuǎn)半徑ix =L 150860=2.51 cmiy lox450060=7.50 cm* .*2根據(jù)需要的A、ix、iy查角鋼型鋼表，初選2 L , A=6940mm , ix=2.80cm ,iy =7.86m。I按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算x = L=1508=<入=150ix 2.8y = loL=45°=57< 入=150 iy 7.86由于 x y ,只需求出 miny,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表,N 1057.11 10322，、小竹行人、工 =185N/mm &l

11、t;215 N/mm 所選截面合適。xA 0.823 69402 .下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度lOx=4500mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取lOy =13350mm一 ） / “/ -3計(jì)算需要凈截面面積A*=N 1106.45 10 =mm2 f 215選用2 L140 90 14 （短肢相并），見(jiàn)圖5圖5下弦截面2A=6940mm , ix=2.51cm, iy=6.93cm。按所選角鋼進(jìn)行截面驗(yàn)算，取AnA（若螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣距離大于 100mm則可不計(jì)截面削弱影響）1106.45 10 =mm2 <215 n/ mm

12、26100l ox4502.51=<=250y = loy 1335 < =350所選截面滿足要求iy 6.933.端斜桿Ba已知 N= , lOx= l0y = 253.9cm因?yàn)閘Ox = lOy,故采用等肢角鋼，使U選用角鋼2 L 100 12,見(jiàn)圖6圖6 端斜桿Ba2i .一A= 4560mm , ix = 3.03cm, 1y = 4.64cm截面剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算lox253.973.03=<=150y = loy iy253.94.64=<=1500.58 253.9/10 =由于 b / 1 10 /1.2 83.3 0.5810y/bN 585.77 10

13、3 xA 0.6624 4560min x22mm <215 n/mm 所選截面潴足要求。填板放兩塊，a =84.6 cm <40ix =40X =121.2 cm4 .斜才:F Bb已知N=計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度lOx=X l= x 2622=2097.6mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取lOy =2622mm選用2 L100 6,見(jiàn)圖7圖7斜才f Bb2A=2386mm ,ix=3.10cm, iy=4.44cm。N 470.29 103 =mm2<215 N/mm22368x - lox霽=<=350y = l oy iy箸 < =350所選截面滿足

14、要求。填板放兩塊，a =87.4cm< 80ix =80X =248cm5 .再分腹桿c1GN1 Nc1=,n2 ng1=, 1 =4174 mm -,p計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度lOx=X l= X 2087=1669.6mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取lOy= 1 (+兇)=4174 ( +252.99 ) =4396mmN2208.6選用2 L100 6,見(jiàn)圖8。圖8 再分腹桿c1G圖9 中豎桿Je2A=2386mm ,ix=3.10cm, iy=4.44cm。x-Jox166.963.10=<=350iy439.64.4499<=350由于 b / 1 10

15、/0.6 16.7 0.58loy/b 0.58 439.6/10 =yzminNyzA239.35 10mm2 <215 N/ mm2所選截面滿足要求0.5128 2386填板放兩塊，a =109.9cm<40ix =40X =124cm6.中豎桿Je已知 N= 0, l0 0.9l =335= 301.5cm中間豎桿選用2 L75 6的角鋼，并采用十字形截面，見(jiàn)圖 92A=cm , ixo 2.45 cm,應(yīng)"5=< =150所選截面滿足要求ixo 2.91填板放五塊,a =60.3cm< 40ix0 =40X =98cm其余各桿件截面選擇過(guò)程不一一列出，

16、計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值N(KN)計(jì)算長(zhǎng)居L ( cm)選用截面截面積A ( cm2)回轉(zhuǎn)半徑(cmt入計(jì)算應(yīng)力(N/ mm2)上弦桿300短肢相并2L160*100*14150-192下弦桿4501335短肢相并2L140*90*1461350/AaT型截面2?L50*5150BaT型截面2L100*12150-205BbT型截面2L100*6350/Cb184230T型截面2L50*5150DbT型截面2L100*12150DcT型截面2L75*6350/Ec208260T型截面2L75*6150E1189T型截面2L50*5350/F1104130T型截面2L50*568150c

17、lT型截面2L100*6150G1GdT型截面2L75*6113150/250Hd244305T型截面2L75*6105150H2T型截面2L50*5150I2T型截面2L50*5150J2-d2T型截面2L75*6350/150Je十字型截面2L75*6=150/五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)用E43焊條時(shí)，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw 160N/mm2各桿件內(nèi)力由表2查得，最小焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小于8hf1.下弦節(jié)點(diǎn)b見(jiàn)圖10圖10 下弦節(jié)點(diǎn)b(1)斜才f Bb與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：N=設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mnft 5mm所需焊縫長(zhǎng)度為:2 470.29 103肢背：lw +12=245.

18、3mm,取 lw=270mm2 0.7 6 1601 3470.29 103肢尖：lw - +10=150mm 取 lw=170mm2 0.7 5 160(2)斜才f Db與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：N=設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mnft 5mm所需焊縫長(zhǎng)度為肢背：l w232 390.51 10332 0.7 6 160+12=,取 lw = 250mmI r r肢尖：lw13-390.51 103 32 0.7 5 160+10=,取 lw = 150mm(3)豎桿Cb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：N =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(zhǎng)度lw 40mm取lw=60

19、mm(4)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 N二，設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm所需焊縫長(zhǎng)度為：2 472.92 103肢背： lw -+12=247mm 取 lw = 270mm2 0.7 6 16013472.92 103肢尖:32 0.7 6 160一.'+12=129,取 lw = 150mm(5)節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)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(diǎn)尺寸。如圖11所示圖11 節(jié)點(diǎn)板b尺寸2 .上弦節(jié)點(diǎn)B圖12上弦節(jié)點(diǎn)B(1)斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，與下弦節(jié)點(diǎn) b中Bb桿計(jì)算相同(2)斜桿Ba

20、與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，N=，設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為10mnf口 6mm所需焊縫長(zhǎng)度為肢背:232 585.77 10332 0.7 10 160+20=194,取 lw=200mm13-585.77 103肢尖：lw +12=157,取 lw = 180mm2 0.7 6 160(3)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦 節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背 8mm用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。 槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載 P與上弦垂直。假定集中荷載P由槽焊縫承受，P=,焊腳尺寸為5mm所需槽焊縫長(zhǎng)度為：P +10=

21、 52.488 10 +10=56.9mm，取 lw=65mm2 0.7 hf ffw2 0.7 5 160=75.7mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差A(yù)N“心距e =設(shè)肢尖焊腳尺寸8mm設(shè)需焊縫長(zhǎng)度為470mm則 (4)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖13所示圖13 節(jié)點(diǎn)板B尺寸3 .屋脊節(jié)點(diǎn)J見(jiàn)圖14圖14 屋脊節(jié)點(diǎn)J(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算：弦桿一般用與上弦桿同號(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，需將拼接角鋼進(jìn)行切肢、 切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。拼接一側(cè)的焊縫長(zhǎng)度 可按弦桿內(nèi)力計(jì)算。N=,設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm則需焊縫長(zhǎng)度為34

22、 0.7 hf ffw16 4 0.7 8 160 16 311mm，取 lw=375mm拼接角鋼長(zhǎng)度取 2 375+50= 800mm(2)弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié) 點(diǎn)荷載上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15刈算。N=。 設(shè)焊腳尺寸為 8mm弦桿一側(cè)次I縫長(zhǎng)度為250 mm(3)中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=0kN此桿內(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(zhǎng)度lw 40mm取lw=60mm(4)斜桿J2與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算N=,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm0 5mm所需焊縫長(zhǎng)度為:2 150.38 103肢背：

23、lw 3 12 86.6mm,取 lw=100 mm2 0.7 6 16013-150.38 103肢尖：lw 10 54.8mm,取焊縫長(zhǎng)度lw=60mm2 0.7 5 160(4)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖15所示 |圖15 節(jié)點(diǎn)板J尺寸4 .下弦跨中節(jié)點(diǎn)e見(jiàn)圖16圖16 下弦跨中節(jié)點(diǎn)e(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算：拼接角鋼與下弦桿截面相同，傳遞內(nèi)力N=設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm則需焊縫長(zhǎng)度為957.91 10361 w II4 0.7 hff- 16 16 275.3mm,取 1w=300mmfw 4 0.7 8 160拼接角鋼長(zhǎng)度不小于 2 300+12=612mm(2)弦桿與節(jié)

24、點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算。N 957.91 15% 143.7kN設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm弦桿一側(cè)需焊縫長(zhǎng)度為2 143.7 103肢背：lw 3 12 83.3mm,取 1w=90mm2 0.7 6 16013143.7 103肢尖lw 2 12 47.6mm：,按構(gòu)造要求，取焊縫長(zhǎng)度 48mm2 0.7 6 160取 lw =60mm(4)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖17所示圖17 節(jié)點(diǎn)板e(cuò)尺寸5.端部支座節(jié)點(diǎn)a圖18支座節(jié)點(diǎn)a(1)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(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié) 點(diǎn)板的高度相同，厚度同端部節(jié)點(diǎn)板為 14mm支座底板計(jì)算：支座反力取加勁肋的寬度為 80mm考慮底板上開(kāi)孔，按構(gòu)造要求取底板尺寸為280mm400mm偏安全地取有加勁肋部份的底