鋼屋架課程設(shè)計(jì)二十七米含施工圖

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、 課程設(shè)計(jì)名稱梯形鋼屋架設(shè)計(jì)二、 課程設(shè)計(jì)資料北京地區(qū)某金工車間，采用無(wú)檁屋蓋體系，梯形鋼屋架?？缍葹?7m，柱距6m，廠房高度為15.7m，長(zhǎng)度為156m。車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)200/50kN中級(jí)工作制吊車，計(jì)算溫度高于-20。采用三氈四油，上鋪小石子防水屋面，水泥砂漿找平層，厚泡沫混凝土保溫層，1.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板。屋面積灰荷載為0.4kN/，屋面活荷載為0.4kN/，雪荷載為0.4kN/，風(fēng)荷載為0.45 kN/。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，柱截面為400mm×400mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C20。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1（單位：kN/）。

2、表1防水層找平層保溫層找平層混凝土屋面板0.40.40.10.51.4三、 鋼材和焊條的選用根據(jù)北京地區(qū)的計(jì)算溫度、荷載性質(zhì)和連接方法，屋架剛材采用 Q235沸騰鋼，要求保證屈服強(qiáng)度 fy、抗拉強(qiáng)度 fu、伸長(zhǎng)率和冷彎實(shí)驗(yàn)四項(xiàng)機(jī)械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三項(xiàng)化學(xué)成分的合格含量。焊條采用 E43型，手工焊。四、 屋架形式和幾何尺寸屋面材料為預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，采用無(wú)檁屋蓋體系，平坡梯形鋼屋架。屋面坡度屋架計(jì)算跨度屋架端部高度?。骸？缰懈叨龋?。屋架高跨比：。屋架跨中起拱取50 mm。為了使屋架節(jié)點(diǎn)受荷,配合屋面板1.5m寬，腹桿體系大部分采用下弦節(jié)間水平尺寸為3.0m的人字形式，上弦

3、節(jié)間水平尺寸為 1.5m，屋架幾何尺寸如圖 1 所示。圖1：30米跨屋架幾何尺寸五、 屋蓋支撐布置根據(jù)車間長(zhǎng)度、跨度及荷載情況，在車間兩端 5.5m 開(kāi)間內(nèi)布置上下弦橫向水平支撐，在設(shè)置橫向水平支撐的同一開(kāi)間的屋架兩端及跨中布置三道豎向支撐，中間各個(gè)屋架用系桿聯(lián)系，在屋架兩端和中央的上、下弦設(shè)三道通長(zhǎng)系桿，其中：上弦屋脊節(jié)點(diǎn)處及屋架支座出的系桿為剛性系桿（圖2），安裝螺栓采用 C 級(jí)，螺桿直徑：d=20mm，螺孔直徑：d0=21.5mm。符號(hào)說(shuō)明：GWJ-（鋼屋架）；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）六、 荷載計(jì)算屋面活荷載與雪

4、荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)，取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。故取屋面活荷載0.4kN/進(jìn)行計(jì)算。屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，跨度L單位為m,荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表 1 荷 載 計(jì) 算 表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（kN/）設(shè)計(jì)值（kN/）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.4×1.21.68三氈四油上鋪小石子防水層0.40.4×1.20.48水泥砂漿找平層0.40.4×1.20.48厚泡沫混凝土保溫層0.10.1×1.20.12找平層0.50.5×1.20.6屋架和支撐自重0.12+0.011×27=0.4170.417

5、5;1.20.50永久荷載總和3.2173.86屋面活荷載0.40.4×1.40.56積灰荷載0.40.4×1.40.56可變荷載總和0.81.12設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮以下三種荷載組合情況：6.1.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：6.2.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：6.3.全跨屋架（包括支撐）自重+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：6.1、6.2為使用節(jié)點(diǎn)荷載情況，6.3為施工階段荷載情況。七、 內(nèi)力計(jì)算由圖解法或數(shù)解法解得F1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F1作用于全跨、左半

6、跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表2 屋架桿件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱內(nèi)力系數(shù)第一種組合F×第二種組合第三種組合計(jì)算桿件全跨左半跨右半跨F1×+F2×F1×+F2×F×+F”×F×+F”×內(nèi)力(kN)上AB000000000弦BC、CD-9.9-7.1-2.8-627.98 -576.82 -498.26 -233.56 -122.49 -627.98 DE-15.7-10.7-5-995.88 -904.53 -800.39 -355.93 -208.70 -995.88

7、EF、FG-16.3-11.3-5-1033.94 -942.59 -827.49 -374.47 -211.74 -1033.94 GH、HI-18.6-11-7.6-1179.84 -1040.98 -978.87 -378.38 -290.55 -1179.84 IJ-17.8-8.9-8.9-1129.09 -966.49 -966.49 -320.08 -320.08 -1129.09 下ab5.23.91.3329.85 306.10 258.59 127.09 59.93 329.85 弦bc13.19.23.9830.96 759.71 662.88 304.01 167.11

8、 830.96 cd18.111.36.71148.12 1023.88 939.84 383.59 264.77 1148.12 de18.210.18.21154.46 1006.48 971.76 353.10 304.03 1154.46 斜aB-10-7.4-2.6-634.32 -586.82 -499.12 -241.81 -117.83 -634.32 腹Bb7.95.62.4501.11 459.09 400.63 184.68 102.02 501.11 桿bD-6.5-4.2-2.3-412.31 -370.29 -335.57 -141.42 -92.34 -412.3

9、1 Dc4.62.62291.79 255.25 244.29 90.47 74.97 291.79 cf-3.5-1-2.5-222.01 -176.34 -203.74 -43.56 -82.31 -222.01 fG-2.7-0.2-2.5-171.27 -125.59 -167.61 -18.85 -78.26 -171.27 fE0.70.7044.40 44.40 31.61 21.63 3.55 44.40 Gd0.7-0.91.744.40 15.17 62.67 -19.70 47.46 62.67/-19.70dI0.42-1.625.37 54.60 -11.17 53.

10、69 -39.30 54.60/-39.30Ie-1.4-2.91.5-88.80 -116.21 -35.82 -82.00 31.65 31.65/-116.21豎Aa-0.5-0.50-31.72 -31.72 -22.58 -15.45 -2.53 -31.72 桿Cb-1-10-63.43 -63.43 -45.16 -30.90 -5.07 -63.43 Ec-1.5-1.50-95.15 -95.15 -67.74 -46.35 -7.60 -95.15 Ff-1-10-63.43 -63.43 -45.16 -30.90 -5.07 -63.43 Hd-1-10-63.43 -

11、63.43 -45.16 -30.90 -5.07 -63.43 Je2.51.31.3158.58 136.66 136.66 46.25 46.25 158.58 八、 桿件設(shè)計(jì)8.1上弦桿整個(gè)上弦采用等截面，按HI、IJ桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。N-859.2kN上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：在屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長(zhǎng)度在屋架平面外：本屋架為無(wú)檁體系，并且認(rèn)為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點(diǎn)間的距離，即根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。腹桿最大內(nèi)力N-450.4kN，查表得，中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用14mm。設(shè)

12、，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T型和十字形截面均屬于b類），則需要的截面積：需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要A、查角鋼規(guī)格表，選用2L160×100×10，肢背間距a12mm，則A50.6，按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算： ， 滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。由于，只需求，查表0.818，則所選截面合適，上弦截面如圖所示：圖7：上弦截面8.2下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的cd桿計(jì)算。N=817.5kN，所需截面積為（因跨中有通長(zhǎng)系桿）:選用2L160×100×10，因故用不等肢角鋼，短肢相并。A50.6， ，所以滿足要求。下弦截面如圖：圖8.下弦截面8

13、.3斜桿按端斜桿aB最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。桿件軸力： 計(jì)算長(zhǎng)度： 因?yàn)?，故采用等肢角鋼，使。選用2L100×10。則:A38.52， 由于，只需求。查表0.668，則:，故所選截面合適。端斜桿截面如圖：圖9.端斜桿截面8.4腹桿腹桿cf-fG在f節(jié)點(diǎn)處不斷開(kāi)，采用通長(zhǎng)桿件。,再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)點(diǎn)中心間距，在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度：選用2L110×10，查角鋼規(guī)格表得A45.52， 由于，只需求。查表0.458，則:再分腹桿截面如圖：圖9：再分腹桿截面8.5豎桿Hd，由于桿件內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為，查型鋼表，選截面的和較上述計(jì)算的和略大些。

14、選用2L63×5，其幾何特性為：A12.29， 由于，只需求。查表0.406，則:豎桿截面如圖：圖10：豎桿截面其余各桿件的截面選擇結(jié)果見(jiàn)表3。專心-專注-專業(yè)表3 屋 架 桿 件 截 面 選 擇 表名稱桿件編號(hào)內(nèi)力/kN計(jì)算長(zhǎng)度/cm截面規(guī)格截面面積/回轉(zhuǎn)半徑/cm長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力上弦HI、IJ-859.2150.8452.2160×100×1050.62.857.7852.958.11500.818207.6下弦cd817.54501335160×100×1050.62.857.78157.9171.63500.246161

15、.6腹桿aB-450.4253253100×1038.523.054.6083.055.01500.668175.0Bb356.3262.2262.2100×1038.523.054.6085.957.01500.648142.7bD-290287.3287.3100×1038.523.054.6094.262.51500.594126.7Dc206.6287.3287.3100×1038.523.054.6094.262.51500.59490.3cf-156.9208.7393.3110×1045.523.385.00115.978.651

16、500.45872.3fG-120.6208.7393.3110×1045.523.385.00115.978.651500.45857.85Ef32.718918963×512.291.943.0497.462.21500.57546.3Gd-6.541.7326.5326.563×512.291.943.04168.3107.41500.254133.6dg-15.571.5224.9425.963×512.291.943.04115.9140.11500.34185.2gJ-12.2104.7224.9425.963×512.291.94

17、3.04115.9140.11500.34185.2Hg30203.5203.563×512.291.943.04104.966.91500.52346.67豎桿Aa-22.4161.2201.563×512.291.943.0483.166.31500.66827.3Cb-44.818423063×512.291.943.0494.875.71500.58862.0Ec-67.220826063×512.291.943.04107.285.51500.511107.0Ff-44.810413063×512.291.943.0453.642.8

18、1500.83843.5Hd-67.224430563×512.291.943.04125.8100.31500.406134.7Ig-44.8122152.563×512.291.943.0462.950.21500.79146.1九、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)采用E43 焊條時(shí)，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。9.1下弦節(jié)點(diǎn)“b”設(shè) bB 桿的肢背和肢尖焊縫 ，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背：肢尖：取，。設(shè) bD桿的肢背和肢尖焊縫 ，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背：肢尖：取，。bC桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)以上求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間的間隙以及制作、裝配等誤差，按比例作出節(jié)點(diǎn)詳

19、圖（見(jiàn)圖11），從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為280×340mm。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接到焊縫長(zhǎng)度為340mm，焊縫承受節(jié)點(diǎn)左、右弦桿的內(nèi)力差NNbc-Nab596.6-240.2356.4kN。驗(yàn)算肢背焊縫的強(qiáng)度：圖11：下弦節(jié)點(diǎn)“b”9.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”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。斜桿Ba與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：N=-450.4kN。設(shè) “aB”桿的肢背與肢尖的焊腳尺寸分別為10mm和6mm。所需焊縫長(zhǎng)度為肢背：肢尖：取，。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)。槽焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算，槽焊縫強(qiáng)

20、度設(shè)計(jì)值乘以0.8的折減系數(shù)。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。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得到：肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載。上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長(zhǎng)度為460mm，則節(jié)點(diǎn)如圖:圖12：上弦節(jié)點(diǎn)“B”9.3屋脊節(jié)點(diǎn)“J”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=-859.2kN。設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為 10mm。則需焊縫長(zhǎng)度為,取拼接角鋼長(zhǎng)度取 600>2×260=520mm上弦與節(jié)點(diǎn)

21、板間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫,應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫,節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為500mm，節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為。焊縫應(yīng)力為：節(jié)點(diǎn)形式如圖:圖12：屋脊節(jié)點(diǎn)“J”9.4下弦跨中節(jié)點(diǎn)“e”跨中起拱 50mm，下弦接頭設(shè)于跨中節(jié)點(diǎn)處，連接角鋼取與下弦桿相同截面2L160×100×10，焊縫長(zhǎng)度：，取=300mm。拼接角鋼長(zhǎng)度。弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為8mm，弦桿一側(cè)需焊縫長(zhǎng)度為肢背：，取=90mm肢尖，按構(gòu)造要求，取焊縫長(zhǎng)度50mm，取=60mm節(jié)點(diǎn)板寬度是由連接豎桿的構(gòu)造要求所決定的，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸。焊縫強(qiáng)度滿足要求。節(jié)點(diǎn)形式如圖:圖13：下弦跨中節(jié)點(diǎn)“e”9.5端部支座節(jié)點(diǎn)“a”為了便于施焊，下弦桿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，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度14mm。（1）支座底板的計(jì)算 支座反力： 設(shè)支座底板的平面尺寸采用，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：式中：混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)C20混凝土，。支座底板的厚