梯型鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)專(zhuān) 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 完成日期： 深 圳 大 學(xué) 土 木 工 程 學(xué) 院鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)評(píng)分表考查項(xiàng)目得分參考分計(jì)算書(shū)計(jì)算正確性20書(shū)面質(zhì)量15圖紙表達(dá)準(zhǔn)確性20圖面質(zhì)量15學(xué)習(xí)態(tài)度和認(rèn)真程度10答辯成績(jī)20總成績(jī)100評(píng)語(yǔ)一. 設(shè)計(jì)資料1. 車(chē)間平面尺寸為150m×30m，柱距6m，跨度為30m，柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合。車(chē)間內(nèi)有兩臺(tái)15t/3t中級(jí)工作制軟鉤橋式吊車(chē)。2. 屋面采用長(zhǎng)尺復(fù)合屋面板，檁距不大于1800mm。檁條采用冷彎薄壁斜卷邊Z形鋼Z250×75×20×2.5，屋面坡度i=l/20。3. 鋼屋架簡(jiǎn)支在

2、鋼筋混凝土柱頂上，柱頂標(biāo)高9.000m，柱上端設(shè)有鋼筋混凝土連系梁。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc14.3N/mm2。抗風(fēng)柱的柱距為6m，上端與屋架上弦用板鉸連接。4. 鋼材用 Q235-B，焊條用 E43系列型。5. 屋架采用平坡梯形屋架，無(wú)天窗，外形尺寸如下圖所示。 Ho=1950mm 6. 該車(chē)間建于深圳近郊。7. 屋蓋荷載標(biāo)準(zhǔn)值：(l) 屋面活荷載0.50 kN/m2 (2) 基本風(fēng)壓 w0 0.75 kN/m2 (3) 復(fù)合屋面板自重 0.3kN/m2 (4) 檁條自重 0.084kN/m(5) 屋架及支撐自重 0.45

3、 kN/m2 8. 運(yùn)輸單元最大尺寸長(zhǎng)度為15m，高度為4.0m。 l=6m, 圖5下弦橫向和縱向水平支撐圖6 垂直支撐 4.系桿 沒(méi)有設(shè)置橫向水平支撐的屋架，其上下弦的橫向支撐點(diǎn)由系桿來(lái)充當(dāng)。上弦平面內(nèi)，屋脊和屋檐處需要設(shè)置剛性系桿，其它支撐點(diǎn)處設(shè)置柔性系桿。本屋蓋結(jié)構(gòu)中，檁條長(zhǎng)細(xì)比，故可兼充上弦平面的剛性和柔性系桿。下弦平面設(shè)置兩道柔性系桿（圖5），可采用的單角鋼。 表1 屋架桿件內(nèi)力組合表5 桿件截面設(shè)計(jì) 1.節(jié)點(diǎn)板厚度對(duì)于梯形屋架，節(jié)點(diǎn)板厚度由腹桿最大內(nèi)力（一般在支座處）按下表取用：梯形桁架腹桿內(nèi)力或三角形屋架弦桿端節(jié)間內(nèi)力 (kN)中間節(jié)點(diǎn)板厚 (mm)68101214支座節(jié)點(diǎn)板厚(

4、mm)810121416 2.桿件計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)及截面形式 （1）上弦桿 面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 。根據(jù)上弦橫向水平支撐的布置方案（圖 4），面外計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 。 ，根據(jù)等穩(wěn)定原則，采用兩不等邊角鋼短肢相并組成的 T 形截面。 (2）下弦桿 與上弦桿類(lèi)似，面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) ，由圖 5 可知，面外計(jì)算長(zhǎng)度l0y= 6m。下弦桿受拉，不需要考慮穩(wěn)定性，因此下弦桿采用兩等肢角鋼組成的 T 形截面。 （3）支座腹桿（Aa） 面內(nèi)和面外計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)都為 1.0，采用兩等肢角鋼組成的 T 形截面。 (4)再分式腹桿（If、fg） 面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，面外計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 采用兩不等邊角鋼短肢相并組成的T型截面 （5）跨

5、中豎腹桿（Kg） 采用兩個(gè)等肢角鋼組成的十字形截面，斜平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為 0.9。 （6）其它腹桿 面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) ，面外計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) ，根據(jù)等穩(wěn)定原則，采用兩等肢角鋼組成的 T 形截面。 3.上弦桿 上弦桿需要貫通，各桿截面相同，按IJ、JK桿的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)，即。計(jì)算長(zhǎng)度，。截面選用，短肢相并，肢背間距，所提供的截面幾何特性為：， ， 。 （1）剛度驗(yàn)算 滿(mǎn)足 （2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算 ，因此繞 y 軸彎扭屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比，上弦桿繞 y 軸彎扭屈曲，按 b 類(lèi)截面查得穩(wěn)定系數(shù)，則。選用，肢背間距，所提供的截面幾何特性為： ， ， 。 (1)剛度驗(yàn)算 ，滿(mǎn)足。 (2)強(qiáng)度驗(yàn)算 , 滿(mǎn)足。 5.再

6、分式腹桿If-fg 再分式腹桿在f點(diǎn)處不斷開(kāi)，采用通長(zhǎng)桿件。最大拉力為，最大壓力為，可見(jiàn)，該桿由由fg桿的最大壓力確定，即。計(jì)算長(zhǎng)度，截面選用，短肢相并，肢背間距，所提供的截面幾何特性為 （1）剛度驗(yàn)算 ，滿(mǎn)足。 （2）整體穩(wěn)定驗(yàn)算，因此繞y軸屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比，上弦桿繞 x軸彎扭屈曲，按 b 類(lèi)截面查得穩(wěn)定系數(shù)，則。 5.豎腹桿 Kg 桿件軸力為， 計(jì)算長(zhǎng)度。 截面選用，十字形截面，肢背間距，所提供的截面幾何特性為： ，。（1） 剛度驗(yàn)算 ，滿(mǎn)足 。 （2） 強(qiáng)度驗(yàn)算， 滿(mǎn)足。 其余桿件的截面設(shè)計(jì)過(guò)程不再一一列出，詳見(jiàn)表 2 所示。表2 桿件截面驗(yàn)算表注：帶*號(hào)的截面為斷肢相并不等邊雙角鋼截面

7、，不帶*號(hào)的為長(zhǎng)肢相并不等邊雙角鋼截面或等邊雙角鋼截。6 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1.下弦節(jié)點(diǎn)“b” （1）腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 （a）“Bb”桿 桿件軸力，截面為，節(jié)點(diǎn)板厚 8mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為、，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 肢背焊縫焊腳尺寸取:所需焊縫長(zhǎng)度取 肢尖焊縫焊腳尺寸取 所需焊縫長(zhǎng)度取 （b）“bD”桿 桿件軸力，截面為，節(jié)點(diǎn)板厚 8mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為、，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 肢背焊縫焊腳尺寸取 所需焊縫長(zhǎng)度 取 肢尖焊縫焊腳尺寸取 所需焊縫長(zhǎng)度 取 （3）“Cb”桿 桿件軸力，截面為，節(jié)點(diǎn)板厚 8mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為、，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 肢背焊縫焊

8、腳尺寸取 所需焊縫長(zhǎng)度 取 肢尖焊縫焊腳尺寸取 所需焊縫長(zhǎng)度 取 （2）節(jié)點(diǎn)詳圖根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖 7 所示，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為320x260mm。 圖7 下弦節(jié)點(diǎn)“b” （3）下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫長(zhǎng)度，所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差。下弦桿截面2100×7，節(jié)點(diǎn)板厚8mm，肢尖與肢背的焊腳尺寸都取焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，取=300mm。受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為，滿(mǎn)足 2.上弦節(jié)點(diǎn)“B” （1）腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 （a）“Bb”桿“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同

9、（b）“aB”桿 桿件軸力N=-242.49kN，截面為270×8，節(jié)點(diǎn)板厚8mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。肢背焊縫焊腳尺寸取所需焊縫長(zhǎng)度取肢尖焊縫焊角尺寸取所需焊縫長(zhǎng)度取 （2）節(jié)點(diǎn)詳圖根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖8所示，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸。 圖8 上弦節(jié)點(diǎn)“B” （3）上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫焊縫長(zhǎng)度，所受的力為左右兩上弦桿的內(nèi)力差，以及節(jié)點(diǎn)荷載。上弦桿截面2140×90×10，節(jié)點(diǎn)板厚8mm。 (a)上弦肢背的節(jié)點(diǎn)板的槽焊縫上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板的槽

10、焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載P，槽焊縫按兩條的角焊縫計(jì)算。屋面傾角，節(jié)點(diǎn)荷載P的偏心距。 槽焊縫所受的應(yīng)力為，滿(mǎn)足。 （b）上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫上弦肢尖的兩條角焊縫承擔(dān)偏心荷載，偏心距，取焊腳尺寸肢尖焊縫所受的應(yīng)力為，滿(mǎn)足 3.有工地拼接的下弦節(jié)點(diǎn)“g”“g”節(jié)點(diǎn)與一般下弦節(jié)點(diǎn)的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)處弦桿中斷而需對(duì)弦桿進(jìn)行拼接。 (1)拼接角鋼的截面和長(zhǎng)度 弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為了使拼接角鋼與原來(lái)的角鋼相緊貼，并便于施焊，需將拼接角鋼頂部截去棱角，寬度為9mm（角鋼內(nèi)圓弧半徑），且將垂直肢截去（t為角鋼厚度），見(jiàn)圖9所示。因切割而對(duì)拼接角鋼截面的削弱考慮由節(jié)點(diǎn)板補(bǔ)償而不計(jì)。 拼接角鋼與下弦桿共有

11、4條角焊縫，都位于角鋼肢尖，承擔(dān)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿中較小的內(nèi)力設(shè)計(jì)值N2，對(duì)于下弦桿，可偏安全地取。下弦桿截面2100×7，。焊腳尺寸取為所需的拼接角鋼總長(zhǎng)度為 取。 (2)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算內(nèi)力取和兩者中的較大值，“g”節(jié)點(diǎn)處，下弦桿截面2100×7，節(jié)點(diǎn)板厚8mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。肢背焊縫焊腳尺寸取所需焊縫長(zhǎng)度取肢尖焊縫焊角尺寸取所需焊縫長(zhǎng)度取 (3)腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫 焊縫尺寸列表計(jì)算如表3所示?！癒g”桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸為：肢背，；肢尖，。“fg”桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸為：肢背，；肢尖，。

12、 (4)節(jié)點(diǎn)詳圖 根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、制作、和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖9所示。圖中，屋架右半邊運(yùn)輸單元上的構(gòu)件必須在工地裝配后才能與節(jié)點(diǎn)板焊接，以工地焊縫代號(hào)標(biāo)明。 圖9 下弦節(jié)點(diǎn)“g” 4.屋脊節(jié)點(diǎn)“K”“K”節(jié)點(diǎn)與一般上弦節(jié)點(diǎn)的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)處弦桿中斷而需對(duì)弦桿進(jìn)行拼接。 （1）拼接角鋼的截面和長(zhǎng)度 與“g”節(jié)點(diǎn)類(lèi)似，拼接角鋼采用上弦桿同號(hào)角鋼，頂部截去棱角，寬度為12mm，且將垂直肢截去（t為角鋼厚度），見(jiàn)圖10所示。 拼接角鋼與上弦桿共有4條角焊縫，都位于角鋼的肢尖，承擔(dān)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿中較小的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。上弦桿截面為2140×90&

13、#215;10，焊腳尺寸取為所需的拼接角鋼總長(zhǎng)度為取。 （2）腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫焊縫尺寸列表計(jì)算，如表3所示?！癒f”桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸為：肢背，；肢尖，。 （3）節(jié)點(diǎn)詳圖根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、制作、和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖10所示。圖中，屋架右半邊運(yùn)輸單元上的構(gòu)件必須在工地裝配后才能與節(jié)點(diǎn)板焊接，以工地焊縫代號(hào)標(biāo)明。 圖10 屋脊節(jié)點(diǎn)“K” （4）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板的槽焊縫長(zhǎng)度，承受節(jié)點(diǎn)荷載；肢尖焊縫長(zhǎng)度，承受偏心荷載。上弦桿截面2140×90×10，節(jié)點(diǎn)板厚8mm。 （a）上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板

14、的槽焊縫 槽焊縫按兩條的角焊縫計(jì)算。屋面傾角，且偏于安全考慮，節(jié)點(diǎn)荷載P的偏心距取 槽焊縫所受的應(yīng)力為，忽略不計(jì) ，滿(mǎn)足 （b）上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 上弦肢尖的兩條角焊縫承擔(dān)偏心荷載，同樣，偏于安全，偏心距取。取焊腳尺寸肢尖焊縫所受的應(yīng)力為，滿(mǎn)足 5.支座節(jié)點(diǎn)“a”為便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的地面與支座底板的凈距不小于水平肢的邊長(zhǎng)，且不小于130mm，取130mm。在節(jié)點(diǎn)中心線(xiàn)上設(shè)置加勁勒，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板相同，厚度都為10mm。 （1）支座底板尺寸 （a）底板的平面尺寸支座反力，錨栓直徑，錨栓孔直徑，底板的平面尺寸按構(gòu)造采用240mm×240mm。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：，滿(mǎn)足 （b）底板的厚度節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊支撐而另兩相鄰邊自由的板，所受應(yīng)力，兩支撐邊之間的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度以及支承邊交點(diǎn)到對(duì)角線(xiàn)的距離分別為，查得，則單位寬度的最大彎矩為底板厚度為，根據(jù)構(gòu)造要求，取，；肢尖，。，；肢尖，。 （b）下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 “ab”桿在支座節(jié)點(diǎn)板處斷開(kāi)，其焊縫尺寸的計(jì)算與腹桿相同，詳見(jiàn)表3所示。肢背，；肢尖，。 圖11 支座節(jié)點(diǎn)“a”，滿(mǎn)足 加勁肋的平面尺寸詳見(jiàn)圖11所示。 （4）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 一個(gè)加勁肋受力 焊縫受力 節(jié)點(diǎn)板和加勁肋厚度都為10mm，焊腳尺寸取為 焊縫計(jì)算