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文檔簡介

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1、工程概況某車間廠房總長度為45m。車間設(shè)有兩臺30噸中級工作制吊車。車間無腐蝕性介質(zhì)。該車間為單跨雙坡封閉式廠房,屋架采用三角形桁架式鋼屋架(見圖1),無吊頂,屋架下弦標(biāo)高為10m,其兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上,上柱截面尺寸為400×400,混凝土強(qiáng)度等級為C20。屋面采用彩色壓型鋼板加保溫層屋面,C型檁條。屋面恒荷載(包括屋面板、保溫層、檁條、屋架及支撐等)標(biāo)準(zhǔn)值為0.50kN/。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.20kN/。不考慮積灰荷載、風(fēng)荷載。雪荷載(kN/)為0.75KN/m,不考慮全垮積雪不均勻分布情況。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為0=1.0。屋架采用Q235B鋼,焊條

2、采用E43型。2屋架幾何尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用三角形豪式屋架。屋面坡度1:2.5。屋面傾角。sin=0.3714,cos=0.9285。屋架計(jì)算跨度:L=L-300=17700mm屋架跨中高度:h=8850/2.5=3540mm上弦長度L= L/2cos=17700/(2)=9531節(jié)間長度S=2383;節(jié)間水平投影長度S=2213。 圖1 屋架形式和幾何尺寸3支撐布置 屋架上弦橫向水平支撐在廠房離端第一區(qū)間設(shè)置,下弦橫向水平支撐與之相同。下弦水平縱向水平支撐通長設(shè)置。豎向垂直支撐在屋架中部設(shè)置,位于上弦橫向支撐開間(如下圖)。豎向垂直支撐所在開間下弦平面設(shè)剛性支撐,其他屋架開間下弦平面尚需設(shè)

3、置柔性支撐。4檁條布置 在節(jié)點(diǎn)設(shè)置檁條,檁條間距2383mm。在檁條三分點(diǎn)處設(shè)兩道拉條。5屋架節(jié)點(diǎn)荷載可變荷載按雪荷載0.75KN/取。 圖2 屋架支撐布置圖在此荷載作用下節(jié)點(diǎn)荷載: P= KN/ P= KN/通過查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊得內(nèi)力系數(shù),再按相應(yīng)組合得表1: 屋架內(nèi)力組合表 表1桿件內(nèi)力系數(shù)單項(xiàng)荷載內(nèi)力內(nèi)力組合最不利組合恒載活載全跨半跨全跨半跨恒+全恒+半上弦桿AB-9.42 -6.25 -109.08 -190.47 -126.38 -299.56 -235.46 -299.56 BC-8.08 -5.00 -93.57 -163.38 -101.10 -256.94 -194.6

4、7 -256.94 CD-6.73 -3.75 -77.93 -136.08 -75.83 -214.01 -153.76 -214.01 DE-5.39 -2.50 -62.42 -108.99 -50.55 -171.40 -112.97 -171.40 下弦桿AI8.75 6.25 101.33 176.93 126.38 278.25 227.70 278.25 IH8.75 5.00 101.33 176.93 101.10 278.25 202.43 278.25 HG7.50 3.75 86.85 151.65 75.83 238.50 162.68 238.50 GF6.25

5、2.50 72.38 126.38 50.55 198.75 122.93 198.75 豎腹桿BI0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 CH0.50 0.50 5.79 10.11 10.11 15.90 15.90 15.90 DG1.00 1.00 11.58 20.22 20.22 31.80 31.80 31.80 EF3.00 1.50 34.74 60.66 30.33 95.40 65.07 95.40 斜腹桿BH-1.35 -1.25 -15.63 -27.30 -25.28 -42.93 -40.91 -42.93 CG-1.60

6、-1.60 -18.53 -32.35 -32.35 -50.88 -50.88 -50.88 DF-1.95 -1.95 -22.58 -39.43 -39.43 -62.01 -62.01 -62.01 6桿件截面選擇 弦桿最大內(nèi)力為-299.56 KN,查表選擇中間節(jié)點(diǎn)板厚度8mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度10mm。6.1上弦桿上弦桿采用等截面,計(jì)算取AB段。N=-299.56KN。 在屋架平面內(nèi),為節(jié)間軸線長度:L=2383mm; 在屋架平面外,取L =2=4766mm。采用不等肢角鋼短肢相并。 設(shè),f=235N/mm 查表得,需要截面A=N/f=2025mm 相應(yīng)回轉(zhuǎn)半徑: ; 根據(jù)需要選擇2

7、L 125808(短肢相距8mm)A=3200mm, ; =104.5,根據(jù)104.5查表查表得: N/mm< 215 N/mm,所選截面合適。6.2下弦桿 以AI桿計(jì)算為準(zhǔn),,(僅在跨中設(shè)一道系桿) 所需截面面積:A= 選用2L 70456,因,故而選用不等肢角鋼短肢相并。A=1330mm,=12.6mm,=35.1mm; 6.3豎直腹桿.豎直腹桿BIN=0KN,僅需滿足構(gòu)造要求。采用等邊角鋼,2L 454,13.8mm,=21.6mm 腹桿計(jì)算長度:L=L =0.9=797mm。 .豎直腹桿CHN=15.90KN,采用采用等邊角鋼,2L 454,A=698mm,13.8mm, =21

8、.6mm N/mm< 215 N/mm腹桿計(jì)算長度:L=L =0.9=1593mm。 所選截面合適。 . 豎直腹桿DGN=31.8KN,采用采用等邊角鋼,2L 454,A=698mm,13.8mm, =21.6mm N/mm< 215 N/mm腹桿計(jì)算長度:L=L =0.9=2390mm。 所選截面合適。. 豎直腹桿EF(十字形組合)N=95.40KN,采用采用等邊角鋼,2L 564,A=878mm, =11.1mm N/mm< 215 N/mm腹桿計(jì)算長度:L=L =0.9=3186mm。 所選截面合適。6.4斜腹桿 . 斜腹桿BH; 選用2L 454,A=698mm,13

9、.8mm, =21.6mm; ,查表得;N/f=N/mm;截面符合要求。. 斜腹桿CG; 選用2L 504,A=780mm,15.4mm, =23.5mm; ,查表得;N/=N/mm;截面符合要求。. 斜腹桿DF; 選用2L 634,A=996mm,19.6mm, =28.7mm; ,查表得;N/A=N/mm;截面符合要求。7節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)7.1.一般節(jié)點(diǎn)計(jì)算.腹桿節(jié)點(diǎn)計(jì)算雙角鋼T形截面桿件:L=,式子中為角焊縫的軸力分配系數(shù)。對等邊角鋼;腹桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接角焊縫尺寸 表2桿件名稱桿件截面桿件內(nèi)力角 鋼 背 部角 鋼 肢 部h hBI2L 4540.004405044050BH2L 454-42.

10、93 4405044050CH2L 45415.90 4405044050CG2L 504-50.88 4455044050DG2L 45431.80 4405044050DF2L 634-62.01 4496044050EF2L 56495.40 4758544050.上弦節(jié)點(diǎn)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算。N=-299.56N ,;h=4mm;焊縫計(jì)算長度取節(jié)點(diǎn)荷載N=31.8KN,此力由塞焊縫承擔(dān),該力足夠小,不必計(jì)算。內(nèi)力在肢尖處引起的彎矩,以AB與BC間內(nèi)力差計(jì)算:M=。豎向角焊縫計(jì)算:; N/mm;N/mm<160 N/mm下弦節(jié)點(diǎn)相鄰弦桿間內(nèi)力差最大為39.75KN,由上表

11、(腹桿角焊縫)知:僅需滿足構(gòu)造要求即可。7.2.支座節(jié)點(diǎn)A.下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算N=278.25KN ,;h=6mm; h=4mm。肢背: =170肢尖: =90.上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算側(cè)面角焊縫計(jì)算長度焊縫長度選,超出部分不計(jì)入計(jì)算長度;N=-299.56N ,;h=8mm; 內(nèi)力在肢尖處引起的彎矩:M=。支座處所受集中荷載P=15.9KN,此集中荷載由槽焊縫承擔(dān)。 N/mm<215 N/mm豎向角焊縫計(jì)算:; N/mm; N/mm<160 N/mm, 實(shí)際焊縫長度>480mm,滿足要求。底板計(jì)算根據(jù)構(gòu)造需要,取底板尺寸為240240,錨栓采用M24支座反

12、力R=4P=431.8=127.2KN。C20混凝土,柱頂混凝土壓應(yīng)力: f= N/mm ; M=-0.06021.62163=2500Nmm底板厚度計(jì)算:t=,選用16mm。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板焊縫計(jì)算 加勁肋厚度采用10mm,加勁肋下端切角寬度和切角高度均為15mm,焊腳尺寸取為5mm。V=R/4=31.8KN;M=Ve=31.860=1908KN.m;l=160-15-52=135mm=80.8 N/mm<1.22160=195.2 N/mm(5)加勁肋節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫計(jì)算焊腳尺寸取為5mm,加勁肋切口尺寸C=15mm,焊縫總長度:-62h=2240+2(240-10-215)=9

13、00mm= N/mm<1.22160=195.2N/mm滿足要求。7.3.屋脊節(jié)點(diǎn)E采用與弦桿同號角鋼進(jìn)行拼接。將角鋼的豎肢切成斜口彎曲后對焊。設(shè)焊縫h=5mm,接頭一側(cè)所需的焊縫計(jì)算長度:拼接處左右弦桿間隙取40mm,需要拼接角鋼長度:224mm,實(shí)際采用拼接角鋼長度400mm對于上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫,假定節(jié)點(diǎn)荷載P由上弦角鋼肢背處的槽焊縫承擔(dān),計(jì)算如下: ,實(shí)際采取節(jié)點(diǎn)板滿焊,滿足要求。上弦角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫按上弦桿最大內(nèi)力的15%計(jì)算,并考慮此力產(chǎn)生的彎矩,h= h=5mm,有效焊縫長度。計(jì)算如下:在0.15N作用下,有 N/mm在M作用下,有 99.98 N/mm<160 N/mm N/mm<160 N/mm符合要求,節(jié)點(diǎn)板側(cè)面角焊縫長度為125mm。7.4.下弦拼接節(jié)點(diǎn)F拼接角鋼采用與下弦桿相同截面,肢背處割棱,豎直肢切去=18mm拼接節(jié)點(diǎn)一邊每一條

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