鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)27

1、一設(shè)計(jì)資料某廠房總長度90m，跨度根據(jù)不同的學(xué)號從附表中取，跨度L=24?？v向柱距6m 。鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級為C30。地區(qū)計(jì)算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為8度，屋架下弦標(biāo)高為18m；廠房內(nèi)橋式吊車為2臺150/30t（中級工作制），鋼材選用Q235,焊條E43，手工焊。二屋架形式和幾何尺寸確定屋架的計(jì)算跨度、端部高度、跨中高度、起拱高度。配合屋面板1.5m的寬度，為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)荷載，腹桿體系采用節(jié)間為3m的人字形式屋面板采用1.5×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土屋板（考慮屋面板起系桿作用），故采用屋檁體系，梯形屋架，屋架計(jì)算跨度應(yīng)取l=1-2

2、*150=24000-300=23700mm,取屋架端部高度H。=1990mm.為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)荷載，腹桿體系采用節(jié)間為3m的人字形式，屋面板傳來的荷載，正好作用在節(jié)點(diǎn)上，使之傳力更好。屋架跨中起拱1/500,可取50mm.屋面坡度i=1/10幾何尺寸如下圖所示：三支撐布置由于房屋長度為90m，故在房屋兩端第二開間及跨中開間設(shè)置上、下弦橫向水平支撐和垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐處分別于上、下弦設(shè)置三道系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性，其余三道為柔性系桿如下圖。四荷載和內(nèi)力計(jì)算 荷載資料：永久荷載包括屋架和支撐自重、大型屋面板自重、保溫層、防水層、找平層等自重；可變荷載包括屋面活荷、雪荷載，

3、取兩者之間的大值，風(fēng)荷載及積灰荷載不考慮。屋架及支撐自重：按經(jīng)驗(yàn)公式q=0.12+0.011L=0.384 KN/m2，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=1.2 KN/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 0.65 KN/m2(按分組附表取) 一氈二油隔氣層 0.05KN/m2 水泥砂漿找平層 0.3KN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.45KN/m2 永久荷載總和 3.584 KN/m2

4、屋面活荷載（大于雪荷載） 0.7 KN/m2 屋面積灰荷載 1.2 KN/m2 荷載組合： 使用階段：全跨永久荷載全跨可變荷載 全跨永久荷載半跨可變荷載 荷載組合按全跨永久荷載和全跨可變荷載并根據(jù)式（3.18）和式（3.19）計(jì)算。在本題中設(shè)計(jì)時(shí)，將跨度中央每側(cè)各兩根斜腹桿均按壓桿控制其長細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。按照可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：其中，取永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；屋面活荷載或雪荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)，屋面積灰荷載積灰荷載，;則節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為按照永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；屋面活荷載或雪荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；組合系數(shù)；積灰

5、荷載;則節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為 故應(yīng)取節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值F=64KN 內(nèi)力計(jì)算不考慮起拱：本設(shè)計(jì)采用圖解法計(jì)算內(nèi)力。應(yīng)用圖解法求得單位荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點(diǎn)的各桿內(nèi)力，即內(nèi)力系數(shù)，然后可求出當(dāng)荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點(diǎn)時(shí)的桿件內(nèi)力，并求出荷載組合下的桿件內(nèi)力，取其中不利內(nèi)力正、負(fù)最大值作為設(shè)計(jì)屋架的依據(jù)。24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值24米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值五、桿件截面設(shè)計(jì)1、上弦桿整個(gè)上弦采用等截面，按FH桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=-976.64KN計(jì)算Q345-C鋼f=345N/mm²，；屋架平面內(nèi)（取節(jié)間軸線長度）：屋架平面外（取支撐節(jié)點(diǎn)間距離）

6、：選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類設(shè)，查Q235鋼穩(wěn)定系數(shù)表，可得則需要的截面面積：需要的回轉(zhuǎn)半徑：，根據(jù)需要（A、）查角鋼規(guī)格表，選用140×90×8，肢背間距，均滿足：長細(xì)比，僅求查表，則：（滿足）2、下弦桿整個(gè)上弦采用等截面，按最大設(shè)計(jì)內(nèi)力桿件的內(nèi)力值設(shè)計(jì)，即N=970.88KN，計(jì)算， 屋架平面內(nèi)（取節(jié)間軸線長度）：屋架平面外（取支撐節(jié)點(diǎn)間距離）：選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類N=970.88KN，因跨中有通長系桿，所以所需截面面積：根據(jù)需要（A、）查角鋼規(guī)格表，選用 140×90×8，肢背間距，（）

7、，僅求（滿足）3、端斜桿aB桿（1）桿件軸力：N=567.68KN （2）上弦桿計(jì)算長度：（3）截面選擇，選用兩個(gè)不等肢角鋼，長肢相并（如圖所示）,使。選用125×80×8，肢背間距，,，（4）截面驗(yàn)算，僅求查表，則： 故所選截面合適4、Bc桿（1）桿件軸力：最大拉力：N=440.32KN （2）計(jì)算長度屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類選用270×6，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，滿足，滿足 （滿足）5. Fg桿（1）桿件軸力：最大拉力：N=+71.04KN （2）計(jì)算長度屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用

8、兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類選用250×5，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，滿足，滿足 按壓桿的容許長細(xì)比選用截面即可滿足要求6. gH桿（1）桿件軸力：最大拉力：N=+1.28KN （2）計(jì)算長度屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類選用263×5，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，滿足，滿足 按壓桿的容許長細(xì)比選用截面即可滿足要求7. Hi桿（1）桿件軸力：最大拉力：N=-69.12KN （2）計(jì)算長度屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇由于壓力很小亦按容許長細(xì)比選用263×5，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，滿足

9、，滿足 8. 豎桿Ii桿（1）桿件軸力：最大拉力：N=+131.1KN （2）計(jì)算長度 （3）截面選擇由于壓力很小亦按容許長細(xì)比選用263×5，（，,，）（4）截面驗(yàn)算，滿足，滿足 9、豎桿Gg桿（1）桿件內(nèi)力：， （2）上弦桿計(jì)算長度：屋架平面內(nèi)：屋架平面外：（3）截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類因桿件內(nèi)力較小，取，根據(jù)需要（A、）查角鋼規(guī)格表，選用256×5，,，（4）截面驗(yàn)算，僅求查表，則：故所選截面合適六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1）屋脊節(jié)點(diǎn) 豎桿Ii桿端焊縫按構(gòu)造取hf和Lw為5mm和80mm，上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，并假定

10、只承受屋面板傳來的集中荷載，一般不做技術(shù)。角鋼肢尖焊縫應(yīng)取上弦內(nèi)力N的15%進(jìn)行計(jì)算，即N=0.15N=0.15×941.44=141.216KN即N=0.15×436.9=65.5KN，其產(chǎn)生的偏心彎矩M=Ne=141.216×1000×70=9885120 現(xiàn)取節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖 設(shè)肢尖焊腳尺寸hf2=6 mm.則焊縫計(jì)算長度lw2=200-2×6-5=183 mm。其肢尖焊縫強(qiáng)度： 上弦桿起拱后坡度為1/9.6。拼接角鋼才用與上弦相同截面，熱彎成型。拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按弦桿所受內(nèi)力計(jì)算。設(shè)角焊縫焊腳尺寸hf=t-2=10-2=8mm, 則

11、接頭一側(cè)需要的焊縫計(jì)算長度lw = mm，拼接角鋼的總長度： L=2(lw+2hf)+a=2×(210+2×8)+（10+2×1/9.6×90）=480.75 mm 取L=500mm。 拼接角鋼豎肢需切去的高度為 =t+hf+5=10+8+5=23 mm 取=25 mm 則豎肢余留高度為65 mm。2）下弦拼接節(jié)點(diǎn)拼接角鋼采用與下弦相同截面。拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按與桿件等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。設(shè)角焊縫焊腳尺寸hf=t-2=8-2=6mm,則接頭一側(cè)需要的焊縫長度為拼接的角鋼的總長度為取l=800mm.3)支座節(jié)點(diǎn) 根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫，節(jié)點(diǎn)板采用-380&#

12、215;12×440。為便于施焊，去底板上表面至下弦軸線的距離為160 mm。且在支座中線處設(shè)加勁肋-90×10，高度與節(jié)點(diǎn)板相同，亦為440 mm。 底板計(jì)算支座反力 根據(jù)構(gòu)造需要，取底板尺寸為280 mm×380 mm。錨栓采用2M24，并用U型缺口。柱采用的C30混泥土fcc=14.3 。作用于底板的壓力為 (滿足) 底板被節(jié)點(diǎn)板和加勁肋分成4塊兩相鄰邊支承板，故應(yīng)按式計(jì)算底板單位寬度上的最大彎矩 b1/a1=79.2/169.8=0.466, 查表6.10得=0.0546 需要底板厚度： f=205N/mm2 t= mm 取t=20 mm 加勁肋計(jì)算對加勁肋和節(jié)點(diǎn)板間的兩條豎直焊縫進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)hf=6 mm,取焊縫最大計(jì)算長度lw=