鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)3

1、1、 設(shè)計(jì)資料與設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)題目 某車間芬克式三角形普通屋架2. 初始條件 車間為單跨廠房，全長(zhǎng)96m。屋架支承在鋼筋混凝土柱上，屋架間距6m，柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20.車間內(nèi)設(shè)有一臺(tái)起重量30t的中級(jí)工作制橋式吊車，吊車軌頂標(biāo)高為+12.00m。 屋架鋼材：Q235-BF，焊條E43型 屋架跨度：=27m 屋面坡度：1:3 屋面材料及自重：波形石棉瓦 0.2kN/m2 （沿坡向均布荷載） 木絲板保溫層0.24kN/m2 （沿坡向均布荷載） 10號(hào)槽鋼檁條0.1kN/m（檁條間距700800mm）屋架及支撐自重計(jì)算（估算）：0.12+0.011 kN/m2屋面活荷載0.3kN/m2基本雪

2、壓：0.55kN/m2二、 屋架及支撐平面布置圖（1）a上弦橫向水平支撐在廠房縱向兩端各設(shè)置一個(gè)橫向水平支撐，由于廠方跨度比較大，所以在廠房中部增設(shè)一個(gè)上弦橫向水平支撐 。b下線橫向水平支撐廠房的橫向跨度為27米，跨度太大不便設(shè)置下線橫向水平支撐。所以通過(guò)加強(qiáng)上弦橫向水平支撐和增設(shè)系桿對(duì)下弦側(cè)向加以支承。c垂直支撐屋架的垂直支撐應(yīng)與上下弦橫向水平支撐布置在同一柱間，在屋架橫向跨度的1/3處各設(shè)一道垂直支撐。 d系桿 上弦平面內(nèi)，因?yàn)槭怯袡_體系，檁條兼做系桿，故可不設(shè)系桿。下弦平面內(nèi)，在屋架端部通長(zhǎng)布置兩根剛性系桿，中間設(shè)置一根柔性系桿。 （2）支撐平面布置圖 三、屋架的形式和幾何尺寸。計(jì)算跨度

3、l0=l-300=27000-300=26700mm跨中高度 由于坡度為1:3，故H= l0/6=26700/6=4450mmn= l0/H=26700/4450=6十二節(jié)間芬克式屋架桿件n值桿件長(zhǎng)度6長(zhǎng)度系數(shù)160.52723457,8,10,110.373166090.527234512170.8333707181.3335932191.0004450屋架幾何尺寸及內(nèi)力圖：四、桿件的荷載與內(nèi)力組合三角型屋架只考慮滿跨荷載作用的情況。（坡角的余弦cos=0.949，坡角正弦值sWn=0.316）屋架和支撐的自重按全部作用在上弦考慮，并轉(zhuǎn)化為等效的節(jié)點(diǎn)集中荷載Pk：屋架和自重：q1=0.12+

4、0.011=0.12+0.011×27=0.417kN/m2節(jié)間的檁條數(shù)由桿件尺寸知道，節(jié)間距離為2345mm，檁條間距為700800mm由于2345/800=2.93所以取每節(jié)間2根檁條。檁條坡向間距為2345/3=781.667mm活荷載取屋面活荷載和雪荷載中的較大值，即取雪荷載0.55 kN/m2我們按荷載規(guī)范（GB500092001）第六章規(guī)定，屋面傾角=18.4°<25°,取屋面積雪分布系數(shù)r=1.0即仍取0.55 kN/m2.檁條承受的線荷載包括：屋面材料重×檁條坡向間距、檁條自重、屋面活荷載或雪荷載×檁條水平投影間距檁條線荷

5、載標(biāo)準(zhǔn)值：q=（0.2+0.24）×0.782+0.1+0.55×0.782×0.949=0.785kN/m檁條線荷載設(shè)計(jì)值：qk=1.2×（0.2+0.24）×0.782+0.1+1.4×0.55×0.782×0.949=1.104 kN/m檁條承受的集中荷載設(shè)計(jì)值：Qk= 1.104×6=6.624 kN檁條承受的集中荷載等效為節(jié)點(diǎn)荷載：Pk1=3 Qk=3×6.624=19.872 kN屋架自重產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk2=1.2×0.417×6×2.345=7

6、.041 kN所以上弦節(jié)點(diǎn)荷載的設(shè)計(jì)值為Pk= Pk1+ Pk2=19.872+7.041=26.913 kN五、檁條驗(yàn)算由以上計(jì)算可知檁條坡向間距為781.667mm，每節(jié)間設(shè)置兩根檁條，采用10號(hào)槽鋼檁條。每跨設(shè)置兩根拉條。檁條上的線荷載為（只考慮可變荷載效應(yīng)控制的組合）：標(biāo)準(zhǔn)值：qk=(0.2+0.24) ×0.782+0.1+0.55×0.782×0.949=0.752 kN/m設(shè)計(jì)值：q=1.2×(0.2+0.24) ×0.782+0.1+1.4×0.55×0.782×0.949=1.104 kN/mqx

7、=qcos=1.104×0.949=1.048 kN/mqy=qsWn=1.104×0.316=0.349 kN/m彎矩設(shè)計(jì)值：Mx=18×1.048×62=4.716kNm（垂直坡向向下彎曲）My=18×0.349×22=0.175 kNm（沿坡向向下彎曲）檁條選用的是10號(hào)槽鋼，查表（1）知Wx=198cm4, W x =39.7cm3,Wx=3.94cm,Wy=25.6cm4,Wy=7.8cm3,Wy=1.42cm在一個(gè)柱距間設(shè)置拉條，故不必驗(yàn)算檁條的整體穩(wěn)定性。（1） 強(qiáng)度驗(yàn)算按下式進(jìn)行驗(yàn)算：MxxWnx+MyyWny<

8、f 查表知（2）x=1.05，y=1.2由于跨中無(wú)孔洞削弱，故有Wnx=Wx，Wny=Wy代入數(shù)據(jù)則有，4.716×1061.05×39.7×103+0.175×1061.2×7.8×103=131.8N/mm2<f=215 N/mm2故強(qiáng)度滿足要求。（2） 驗(yàn)算剛度驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度（或相對(duì)撓度/)不能超過(guò)其允許值(或/，查（3）表知，屋面材料為石棉瓦的檁條允許相對(duì)撓度值為1150)/=5qkxl3384EIx=53840.752×0.949×60003206×103×198

9、15;104=1203<Tl=1150 撓度符合要求。 （3） 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算 作為屋架上弦水平支撐橫桿或剛性系桿的檁條，因驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比(壓桿允許長(zhǎng)細(xì)比為200)沿屋架縱向，每跨設(shè)置兩根檁條，故l0y=6000/3=2000mmx=l0xix=600039.4=152<200y=l0yiy=200014.2=141<200設(shè)置拉條后，長(zhǎng)細(xì)比均滿足要求，故可不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。六、屋架內(nèi)力計(jì)算（1）各桿件的內(nèi)力值等于內(nèi)力系數(shù)和上線節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值的乘積。將計(jì)算結(jié)果列表如下：桿件內(nèi)力系數(shù)桿件內(nèi)力值全跨屋面荷載P的內(nèi)力系數(shù)1-17.39-468.02 2-16.13-434.1073-1

10、6.76-451.0624-16.44-442.455-15.18-408.5396-15.81-425.4957,8,10,11-1.34-36.06349-2.58-69.435512,13380.739144.5121.1085157.5201.84751616.5444.0651713.5363.326189242.2171900將表中的計(jì)算結(jié)果畫(huà)在第二部分的屋架形式幾何尺寸圖的另一半屋架上。（2）計(jì)算荷載時(shí)將節(jié)間荷載全部等效成相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)荷載，現(xiàn)在計(jì)算上弦節(jié)間荷載在上弦桿引起的彎矩值。屋架上弦桿在節(jié)間荷載Q作用下的彎矩近似按下列公式計(jì)算：上弦桿端節(jié)間最大彎矩 M1=0.8M0其它節(jié)間的

11、最大正彎矩和支座負(fù)彎矩M2=±0.6M0M0是視上弦節(jié)間桿段為簡(jiǎn)支梁在同樣的荷載作用下的最大彎矩。計(jì)算時(shí)忽略上弦桿的重量。M0=13Qa=13×6.624×2.345=5.178kNm端節(jié)間最大彎矩M1=0.8M0=0.8×5.178=4.142 kNm其它節(jié)間最大正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩M2=±0.6M0=±0.6×5.178=±3.107 kNm彎矩圖如下圖所示：七、屋架各桿件的計(jì)算長(zhǎng)度 （1）桁架平面內(nèi) 弦桿本身剛度比較大，且兩端相連的拉桿少，因而對(duì)節(jié)點(diǎn)的嵌固程度較小，可以不考慮，即其計(jì)算長(zhǎng)度不折減而取幾何長(zhǎng)度（即

12、節(jié)點(diǎn)間的距離）。腹桿考慮到節(jié)點(diǎn)受到拉桿的牽制作用，計(jì)算長(zhǎng)度適當(dāng)折減取0x=0.80 (2)桁架平面外 屋架弦桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度，應(yīng)取側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離。 上弦：一般取上弦橫向水平支撐的節(jié)間距離。 下弦：取系桿與系桿之間的距離。 腹桿：因節(jié)點(diǎn)在桁架平面外的剛度很小，對(duì)桿件沒(méi)有什么嵌固作用，故所有腹桿均取0y= （3）其他。桁架受壓弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離為兩倍節(jié)間距，且節(jié)間距弦桿內(nèi)力內(nèi)力不等，則該弦桿在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度為：l0y=l1（0.75+0.25N1N2）且不小于0.51. 八、桿件截面的選取和桿件驗(yàn)算腹桿最大內(nèi)力為468.02kN，查表（4）選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為t=10mm，支座節(jié)點(diǎn)板

13、厚度為t=12mm。（1） 上弦桿（壓彎構(gòu)件）為避免采用不同桿件時(shí)的桿件拼接問(wèn)題，整個(gè)上弦不改變截面，采用等截面通長(zhǎng)桿。Nmax=-425.495kN，l0x=234.5cm， 選用2125×12，A=28.91cm，R=14mm, Wx=3.83cm， Wy=5.56cm，Wxmax=119.9cm3,WxmWn=47.17 cm3（單根尺寸）截面塑性發(fā)展系數(shù)x1=1.05，x2=1.20a， 強(qiáng)度驗(yàn)算（截面無(wú)削弱）取上弦桿最大內(nèi)力桿（最大彎矩和最大軸力均在屋架端部節(jié)間）軸心壓力N=-468.02kN，最大正彎矩（端節(jié)間）Mx=M1=4.142 kNm最大負(fù)彎矩（節(jié)點(diǎn)處）Mx=M2

14、=3.107 kNm正彎矩截面：截面的最大應(yīng)力在角鋼水平邊，故塑性發(fā)展系數(shù)取x1NA+MxxWnx=NA+M1x1Wxmax=468.02×1032×28.91×102+4.142×1061.05×2×119.9×103=80.94+16.45=97.39N/mm2 <f=215 N/mm2負(fù)截面彎矩最大應(yīng)力在角鋼豎直邊趾尖，塑性發(fā)展系數(shù)取x2=1.20NA+MxxWnx=NA+M2x2WxmWn=468.02×1032×28.91×102+3.107×1061.2×2

15、×47.17×103=80.94+27.45=108.39 N/mm2<f=215 N/mm2上弦桿的強(qiáng)度滿足要求。b、彎矩作用平面內(nèi)的驗(yàn)算x=l0xix=234.53.83=61.23<=200屬于b類截面，查表（5）知x=0.801（由內(nèi)插法得到）歐拉臨界力NEx=2EA1.1x2=2×206×103×2×28.91×1021.1×61.232×10-3=2850.5 kNNNEx=468.022850.5=0.164驗(yàn)算在最大節(jié)間正彎矩作用下，角鋼的水平邊彎矩等效系數(shù)mx=0.85（支座

16、彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率）NxA+mxMxxW1x（1-0.8NNEx） =468.02×1030.801×2×28.91×102+0.85×4.412×1061.05×2×119.9×103×（1-0.8×0.164）=101.05+16.09=117.14 N/mm2<f=215 N/mm2在最大節(jié)間正彎矩下，角鋼的垂直邊趾尖：由于單軸對(duì)稱截面壓彎構(gòu)件，當(dāng)彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，且大翼緣受壓時(shí)，可能在受拉區(qū)首先屈服而使構(gòu)件失去承載力。所以還應(yīng)按下面這個(gè)式子驗(yàn)算受拉邊緣NA-mx

17、MxxW2x（1-1.25NNEx）f即468.02×1032×28.91×102-0.85×4.412×1061.2×2×47.17×103×（1-1.25×0.164）=80.94-41.67=39.27 N/mm2<f=215 N/mm2用最大負(fù)彎矩進(jìn)行驗(yàn)算，角鋼水平邊受拉，豎直邊趾尖受壓，所以只需驗(yàn)算趾尖即可。NxA+mxMxxW1x（1-0.8NNEx）=468.02×1030.801×2×28.91×102+0.85×3.107

18、 ×1061.2×2×47.17×103×（1-0.8×0.164）=101.05+26.85=127.9 N/mm2<f=215 N/mm2綜上所述，平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比和穩(wěn)定性均滿足要求。c彎矩作用平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算單軸對(duì)稱截面的構(gòu)件繞對(duì)稱軸的穩(wěn)定性應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比 zy取代x 。該界面的調(diào)整系數(shù)=1.0等效彎矩系數(shù)tx=mx=0.85軸心壓力N1=468.02kN,N2=434.107kN計(jì)算長(zhǎng)度l0y=l1（0.75+0.25N1N2）=4690×(0.75+0.25×434.107468.02)=

19、4605mm y=l0yiy=460.505.56=82.82<=200, bt=12512=10.42 < 0.58l0yb=0.58×4605125=21.37故對(duì)y軸的計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比為（簡(jiǎn)化方法） zy=y（1+0.475b4l0y2t2）=82.82×（1+0.475×125446502×122）=85.90b類截面，查表知，y=0.649 （5）用最大正彎矩進(jìn)行驗(yàn)算：（彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)，彎矩使翼緣受壓的雙角鋼T形截面，且y<120235fy=120）b=1-0.0017yfy235=1-0.0017×

20、85.90×1=0.854NyA+txMxbW1x=468.02×1030.649×2×28.91×102+1.0×0.85×4.142×1060.854×119.9×103=124.72+34.38=159.1 N/mm2<f=215 N/mm2用最大負(fù)彎矩進(jìn)行驗(yàn)算:(彎矩使角鋼翼緣受拉，腹板寬厚比bt=12512=10.42 < 18235fy=18)b=1-0.0005yfy235=1-0.0005×85.90×1=0.957所以，NyA+txMxbW1x=

21、468.02×1030.649×2×28.91×102+1.0×0.85×3.107×1060.957×47.17×103=124.72+58.50=183.22 N/mm2<f=215 N/mm2可見(jiàn)平面外長(zhǎng)細(xì)比和穩(wěn)定性均滿足要求。d、局部穩(wěn)定驗(yàn)算雙角鋼T形截面的構(gòu)件滿足局部穩(wěn)定的條件：翼緣自由外伸寬厚比要滿足：bt13fy235=13對(duì)彎矩使腹板自由邊受壓的壓彎構(gòu)件，腹板高厚比h0tw應(yīng)滿足：當(dāng)01.0時(shí)，h0tw15fy235=15；當(dāng)0>1.0時(shí)，h0tw18fy235=18對(duì)于212

22、5×12組成的T形截面壓彎構(gòu)件翼緣：bt=125-12-1412=8.08<13 滿足腹板：h0tw=8.08，滿足所以上弦桿截面完全滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，截面合適。（2）、下弦桿（軸心受拉構(gòu)件） 下弦桿不改變截面，采用等截面通長(zhǎng)桿，按最大內(nèi)力計(jì)算。在下弦桿K節(jié)點(diǎn)處（拼接節(jié)點(diǎn)）下弦桿角鋼水平邊上開(kāi)直徑為d0=17.5mm的安裝螺栓孔。計(jì)算下弦桿截面強(qiáng)度時(shí)，必需考慮及此。此外，選截面時(shí)還要求角鋼開(kāi)孔邊的邊長(zhǎng)63mm，以便開(kāi)d0=17.5mm的孔。首先按桿段HW的強(qiáng)度和中段下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比條件選擇截面。桿段HW的軸拉力為N=444.065kN下弦桿（取18號(hào)桿進(jìn)行驗(yàn)算）的計(jì)算長(zhǎng)度為l0x

23、=5932mm，l0y=2×5932=11864mmAnNf=444.065×103215×10-2=20.65cm2ix=l0x=5932350=16.95mmiy=l0y=11864350=33.90mm(零桿下有拼接節(jié)點(diǎn)，不設(shè)置系桿，故平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取主斜桿下弦節(jié)間距離)故按此選用不等邊短肢相連雙角鋼100×80×7.A=2×12.3=24.6 cm2ix=2.39cm,iy=4.71cma 強(qiáng)度驗(yàn)算桿段HW：An=A=24.6 cm2=NAn=444.065×10324.6 ×102=180.51 N/m

24、m2<f=215 N/mm2節(jié)點(diǎn)K處截面：桿件W-K桿件的內(nèi)力為N=242.217kN,An=A-2 d0t=24.6-2×1.75×0.7=22.15 cm2=NAn=242.217×10322.15×102=109.35 N/mm2<f=215 N/mm2下弦桿截面強(qiáng)度滿足要求。b， 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算因所選截面已滿足所需要的回轉(zhuǎn)半徑條件，所以不用驗(yàn)算。滿足長(zhǎng)細(xì)比條件。綜上，所選下弦桿截面合適。（3） 腹桿a、 短壓桿B-H、C-H、E-J、F-J軸壓力N=36.063kN，l=1660mm因內(nèi)力較小，桿件較短，擬采用單角鋼截面、通過(guò)節(jié)點(diǎn)板單面連

25、接。先按長(zhǎng)細(xì)比試選截面，然后進(jìn)行驗(yàn)算斜平面計(jì)算長(zhǎng)度l0=0.9l=0.9×1660=1494mmiminl0=1494150=9.96mm=1.0cm選用163×4,A=4.98cm2, imin=iy0=1.26cm得=0imin=149412.6=118.6<=150B類截面，查表知=0.444單面連接的角鋼構(gòu)件按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)（6）(且不大于1)R=0.6+0.0015=0.6+0.0015×118.6=0.778<1角鋼的整體穩(wěn)定驗(yàn)算：NA=36.063×1030.444×4.98×102

26、=163.098 N/mm2<Rf=0.778×215=167.27 N/mm2由于以上計(jì)算中將鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值做了一定量的折減，規(guī)范規(guī)定，可不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的不利影響。所選截面符合受力要求，選擇合適。b、 長(zhǎng)壓桿D-W號(hào)桿件l=2345mm，N=-69.436kN計(jì)算長(zhǎng)度l0x=0.8l0=0.8×2345=187.6cm l0y=l0=234.5cm垂直支撐連接在長(zhǎng)壓桿和弦桿的連接板上，截面無(wú)削弱，一般情況下不用驗(yàn)算其強(qiáng)度條件，只用驗(yàn)算整體穩(wěn)定性（如果整體穩(wěn)定性滿足要求，則強(qiáng)度也一定滿足要求） 假長(zhǎng)細(xì)比為=140，則查表知=0.345采用等邊雙角鋼組成的T形截面

27、。ANf=69.436×1030.345×215×10-2=9.36cm2ix=l0x=187.6140=1.34cmiy=l0y=234.5140=1.675cm選用250×5，T形截面A=2×4.80=9.60cm2, ix=1.53cm, iy=2.45cm驗(yàn)算 x=l0xix=187.61.53=122.6<=150 y=l0yiy=234.52.45=95.7<=150由max=x=122.6,查表知，=0.423，NA=69.436×1030.423×9.60×102=171 N/mm2&l

28、t;f=215 N/mm2所以所選截面合適。c、 短拉桿D-H、D-J桿N=80.739kN，=370.7cm采用單面連接的單角鋼截面（截面無(wú)削弱）l0=0.9=0.9×370.7=333.63cm根據(jù)規(guī)范規(guī)定，單角鋼按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度時(shí)的強(qiáng)度折減系數(shù)為0.85（規(guī)范第條）AN0.85f=80.739×1030.85×215×10-2=4.42cm2iminl0=333.63350=0.953cm選用150×5，A=4.80 cm2>4.42cm2imin=0.98cm>0.953cm所選截面合適d、 長(zhǎng)拉桿G-J-WN=201.8

29、48kN, l0x=370.7cm, l0y=2×370.7=741.4cm需要ANf=201.848×103215×10-2=9.39cm2ix=l0x=370.7350=1.06cmiy=l0y=741.4350=2.12cm選用245×6，A=2×5.08=10.16 cm2>9.39cm2, ix=1.36cm>1.06cm,iy=2.28cm>2.12cm所選截面合適。e、 中央吊桿G-KN=0，l =445cm因吊桿不連接垂直支撐，拼接的螺孔在水平下弦桿上，截面無(wú)削弱，故按拉桿長(zhǎng)細(xì)比條件選擇截面。為減少焊接工作量，

30、不增設(shè)填板，故中央吊桿選單面角鋼截面。l0=0.9l=0.9×445=400.5cm需要iminl0=400.5350=1.14cm選用190×56×5，A=7.21cm2，imin=iy0=1.23>1.14cm 填板設(shè)置和尺寸選擇桿件名稱桿件截面節(jié)間桿件幾何長(zhǎng)度（cm）i(cm)40i(壓桿)或80i（拉桿）（cm）實(shí)際填板間距（cm）每一節(jié)間填板數(shù)量（塊）填板尺寸b×h×t(cm)上弦桿125×12等邊角鋼234.53.83153.2117.3170×150×10下弦桿A-H、H-W100×8

31、0×7不等邊角鋼短肢相連370.73.39271.2185.4170×100×10W-K5932197.732腹桿D-W250×5234.51.5361.258.63350×70×10G-J-W245×6370.71.36108.8185.4250×70×10上弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)間的距離為469cm，其填板數(shù)（包括節(jié)點(diǎn)數(shù)）大于2，滿足要求。八、屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(1)各腹桿的焊縫計(jì)算角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（焊條E43型）：ffw=160N/mm2屋架各桿件軸心至各桿件角鋼背面的距離z0'按下表采用，表中z0為由型

32、鋼表查得的桿件重心線至角鋼背面的距離。屋架各桿件軸線至角鋼背面的距離z0'桿件名稱桿件截面中心距離z0（mm）軸線距離（z0'）備注上弦桿125×12等邊角鋼35.335下弦桿100×80×7不等邊角鋼T形截面20.120短肢相連短壓桿B-H、C-H、E-J、F-J163×417.015單面相連長(zhǎng)壓桿D-W250×514.215短拉桿D-H、D-J桿150×514.215單面相連長(zhǎng)拉桿G-J-W245×613.315中央吊桿G-K190×56×529.130短邊單面相連注：屋架各桿件軸心至

33、各桿件角鋼背面的距離z0'取整，且取5mm的倍數(shù)，方便軸線定位。屋架各腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊接的焊腳尺寸hfi和焊縫實(shí)際長(zhǎng)度lilwi+2hfi按下表采用。表中焊腳尺寸hfi按構(gòu)造要求確定。所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lwi按下列公式計(jì)算得到：a、 雙角鋼T形截面桿件lwW=kiN2×0.7×hfi×ffwmax8hfi,40mb、 單面連接的單角鋼桿件lwW=kiN0.7hfi（0.85ffw）max8hfi,40m式中，ki角鋼背部（W=1）或趾部（W=2）角焊縫的軸力分配系數(shù)。對(duì)等邊角鋼取k1=0.7, k2=0.3；對(duì)短邊相連的不等邊角鋼，k1=0.75, k2

34、=0.25；0.85單面連接的單角鋼的角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)（規(guī)范第條）腹桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接角焊縫尺寸桿件名稱桿件截面桿件內(nèi)力（kN）角鋼背部焊縫（mm）角鋼趾部焊縫（mm）hf1lw1l1hf2lw2l2短壓桿B-H、C-H、E-J、F-J163×4-36.0634405044050長(zhǎng)壓桿D-W250×5-69.4366486054050短拉桿D-H、D-J桿150×580.7396426054050長(zhǎng)拉桿G-J-WG端245×6201.84879011064860W端121.10956704860中央吊桿G-K190×56×50

35、6406054050（2）下弦一般節(jié)點(diǎn)Ha、 繪制節(jié)點(diǎn)詳圖如下圖所示(3)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算N1=444.065kN,N2=363.326kNN=N1-N2=444.065-363.326=80.739 kN由節(jié)點(diǎn)詳圖中量得焊縫尺寸長(zhǎng)度為l1=l2=545mm其計(jì)算長(zhǎng)度 lw1=lw2=545-10=535mm（暫取hf為5mm）需要hf1k1N2×0.7×lw1×ffw=0.75×80.739×1032×0.7×535×160=0.51mmhf2=k2N2×0.7×lw2×

36、ffw=0.25×80.739×1032×0.7×535×160=0.17mm構(gòu)造要求hf1.5tmax=1.510=4.74mm采用hf1=hf2=5mm滿足要求。(3)、上弦一般節(jié)點(diǎn)B、C、D、E、F上弦一般節(jié)點(diǎn)B節(jié)點(diǎn)大樣圖：上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算N1=468.02kN,N2=434.107kNN=N1-N2=468.02-434.107=33.913kN節(jié)點(diǎn)荷載P=26.913 kN全部由賽焊縫承受，焊縫縮進(jìn)距離不宜小于（0.5t+2）mm=7mm,所以選擇節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm。按下式計(jì)算賽焊縫的強(qiáng)度f(wàn)=P2×0.7

37、5;hf1×lwfffw焊腳尺寸取hf1=0.5t=0.5×10=5mmf正面角焊縫增大系數(shù)對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的屋架取1.22，對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的屋架取1.0f=P2×0.7×hf1×lw=26.913×1032×0.7×5×140=27.461.22×160=195.2 N/mm2下面驗(yàn)算上弦桿角鋼趾部角焊縫假定承受節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿內(nèi)力差及其偏心彎矩M的共同作用，其中M=N（125-z0'）×10-3=33.913×（125-35）×10-3=

38、3.05kNm由圖中量的得實(shí)際焊縫尺寸為l2=145mm,計(jì)算長(zhǎng)度為lw2=l2-2hf=145-2×5=135mm，需要hf212×0.7×lw2×ffw（6Mlw2f)2+(N)2=12×0.7×135×160（6×3.05×1061351.22)2+(33.913×103)2=3.84mm構(gòu)造要求hf1.5tmax=1.510=4.74mm采用hf2=5mm，滿足要求。（4）支座節(jié)點(diǎn)A1、 下弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間連接焊縫計(jì)算N=444.065kN，短邊相連的不等邊角鋼軸力分配系數(shù)k1=0.75

39、, k2=0.25取角鋼背部焊腳尺寸hf1=6mm，角鋼趾部焊腳尺寸hf2=5mm，按焊縫連接強(qiáng)度要求得背部lw1k1N2×0.7×hf1×ffw=0.75×444.065×1032×0.7×7×160=212mmlw2=k2N2×0.7×hf2×ffw=0.25×444.065×1032×0.7×6×160=82.6mm實(shí)際焊縫長(zhǎng)度取：角鋼背部l1=230mm（滿焊），角鋼趾部焊腳尺寸l2=90mm（滿焊）下弦桿與支座底板的距離不宜小

40、于下弦桿角鋼伸出肢的寬度，也不宜小于130mm。所以下弦桿與支座之間的凈距取150mm。屋架支座底板與柱頂用錨栓連接，錨栓預(yù)埋與柱頂，直徑通常為2024mm,取為24mm為了便于安裝時(shí)調(diào)整位置，底板上的錨栓孔徑一般為錨栓直徑的22.5倍,取為50mm。支座底板的毛面積：A=abRfc+A0R為支座反力，R=6P=6×26.913=161.48kNfc為混凝土的局部抗壓強(qiáng)度，C20混凝土取fc=9.6 N/mm2A0為錨栓孔的面積，取A0=2×(50×30+12×4×502)=4963.5 mm2求得A=161.48×1039.6+49

41、63.5=21784mm2，底板取為正方形，則得邊長(zhǎng)148mm取底板的尺寸為a×b=250mm×250mm節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)上弦桿角鋼背面t12+2=8(支座節(jié)點(diǎn)板的厚度為12mm)2、上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算N=-468.02kN,P1P2=13.46kN（節(jié)點(diǎn)荷載）節(jié)點(diǎn)板與角鋼背部采用塞焊縫連接，?。╤f1=t12=6mm），設(shè)僅承受節(jié)點(diǎn)荷載P1。因P1值很小，不必驗(yàn)算其焊縫強(qiáng)度，一定滿足要求。取上下弦桿端部邊緣輪廓線間的距離為30mm，根據(jù)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫長(zhǎng)度等，確定節(jié)點(diǎn)板間尺寸。令角鋼趾部角焊縫承受全部軸心力N，及其偏心彎矩M的共同作用，其中M=N(125

42、-35)×10-3=468.02×90×10-3=42.12kNm取趾部焊腳尺寸hf2=8，由節(jié)點(diǎn)圖中量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度l2=800mm（全長(zhǎng)焊滿時(shí)）計(jì)算長(zhǎng)度lw2=l2-2hf2=800-2×8=784mmf=6M2×0.7×hf2×lw22=6×42.12×1062×0.7×8×7842=36.71 N/mm2f=N2×0.7×hf2×lw2=468.02×1032×0.7×8×800=52.23N/mm

43、2ff2+f2=36.711.222+52.232=60.28 N/mm2ffw=160N/mm2焊縫強(qiáng)度滿足要求3、底板計(jì)算R=6P=6×26.913=161.48kN，C20混凝土取fc=9.6 N/mm2錨栓直徑采用22，底板上留矩形帶半圓孔；錨栓套板采用70×70×20,孔徑為24mm，如圖所示。a、底板面積A=a×b=250mm×250mmAn=A-A0=62500-4963.5=57536.5 mm2q=RAn=161.48×10357536.5 =2.8 N/mm2<fc=9.6 N/mm2b、 底板厚度t底板被節(jié)

44、點(diǎn)板和加勁勒劃分成四塊相同的相鄰邊支承的小板，板中最大彎矩（取單位寬板計(jì)算）M=qa12式中斜邊a1=25-122+25-1.222=16.9cm斜邊上之高b1=25-1225-1.2216.9=8.45cmb1a1=0.5，查表得，=0.056。則M=qa12=0.056×2.8×1×16.9×102=4478.4Nmm按底板抗彎強(qiáng)度條件，需要底板厚度t6Mf=6×4478.4215=11.17mm為保證底板有一定剛度使底板下壓力盡量均布，采用底板厚度t=20mm。底板選用250×250×204、節(jié)點(diǎn)板、加勁勒與底板間水平

45、連接焊縫計(jì)算因底板為正方形，故節(jié)點(diǎn)板和加勁勒與底板的連接焊縫各承擔(dān)支座反力的50%。a、 節(jié)點(diǎn)板與底板間水平連接焊縫承受軸心力N=R2=80.74kN焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=2×(250-2×10)=460mm(暫時(shí)假設(shè)焊腳尺寸為hf=10mm)需要hfN0.7×lw×fffw=80.74×1030.7×460×1.22×160=1.28mm構(gòu)造要求hf1.5tmax=1.520=6.71mm采用hf=8mm，滿足要求b、 加勁勒與底板間水平連接焊縫N=R2=80.74kN lw=4×(104-2×8

46、)=352mm需要hfN0.7×lw×fffw=80.74×1030.7×352×1.22×160=1.68mm采用hf=8mm，滿足要求5、加勁勒與節(jié)點(diǎn)板間豎向連接焊縫計(jì)算加勁勒厚度采用10mm，與中間節(jié)點(diǎn)板等厚。每塊加勁勒與節(jié)點(diǎn)板之間豎向連接焊縫受力：V=12(12R)=40.37 kN,每塊加勁勒承受的剪力作用在板的中心，所以近似取偏心距為14b M=14Vb=14×40.37×250×10-3=2.52kNm焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=(35+106）-2×10=121mm（這里暫設(shè)焊腳尺寸為hf

47、=10mm）需要hf1ffw（6M2×0.7×lw2f)2+(V2×0.7lw)2=12×0.7lwffw（6Mlwf)2+(v)2=12×0.7×121×160（6×2.52×106121122)2+(40.37×103)2=4.06mm構(gòu)造要求hf1.5tmax=1.512=5.20mm采用hf=6mm，滿足要求。（5） 、屋脊拼接節(jié)點(diǎn)N=-425.495kN，P=26.913 kN 1、 拼接角鋼的構(gòu)造和計(jì)算拼接角鋼宜采用與弦桿一樣的截面，使弦桿在拼接處保持原有的強(qiáng)度和剛度。故拼接角鋼仍取

48、125×12等邊角鋼組成的T形截面。拼接角鋼與上弦間連接焊縫的焊腳尺寸取hf=6mm，為便于兩者緊貼和施焊以保證焊縫質(zhì)量，鏟去拼接角鋼角頂棱角1=r=14mmr為角鋼內(nèi)圓弧半徑切短拼接角鋼豎直邊2=t+hf+5=12+6+5=23mm如圖所示，拼接接頭每側(cè)的連接焊縫共有四條，按連接強(qiáng)度條件需要每條焊縫長(zhǎng)度lwN4×0.7×hf×ffw=425.495×1034×0.7×6×160=159mm拼接處左右桿端部空隙取40mm，需要拼接角鋼長(zhǎng)度La=2lw+2hf+(125-122+4021cos)= 2159+2

49、15;6+(125-122+4021cos)=497mm為保證拼接處的剛度，實(shí)際采用拼接角鋼長(zhǎng)度La=600mm此外，因屋面坡度較大，應(yīng)將拼接角鋼的豎直邊剖口3=2×125-12-183=63.3mm采用70mm如圖所示，先鉆孔后切割，然后冷彎對(duì)齊焊接。1、 繪制節(jié)點(diǎn)詳圖如下：2、 拼接接頭每側(cè)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫計(jì)算弦桿軸力的豎向分力NsWn與節(jié)點(diǎn)荷載P2的合力為：V=NsWn-P2=425.495sWn18.43-26.9132=121.06 kN設(shè)角鋼背部的塞焊縫承受豎向合力V的一半，取hf1=5mm，需要焊縫計(jì)算長(zhǎng)度（因P2很小，不計(jì)其偏心影響） lw1V22×

50、0.7×hf1×ffw=121.06×10322×0.7×5×160=54mm由圖量得的實(shí)際焊縫長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于lw1=54mm，因此認(rèn)為焊縫滿足計(jì)算要求。在計(jì)算需要的lw1時(shí)，沒(méi)有考慮斜焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。再設(shè)角鋼趾部與節(jié)點(diǎn)板間的角焊縫承受余下的V2以及當(dāng)屋脊兩側(cè)活荷載不對(duì)稱作用時(shí)可能引起的弦桿內(nèi)力差N=0.15N=0.15×425.495=63.824kN，M=N（110z0'）×10-3=63.824×（110-35）×10-3=4.79 kNm取hf2=5mm，由節(jié)點(diǎn)圖量得的趾部

51、實(shí)際焊縫長(zhǎng)度為l2=470mm其計(jì)算長(zhǎng)度為lw2=l2-2hf2=470-2×5=460mm焊縫中應(yīng)力fV=V2cos2×0.7hf2lw2=121.06×103 2×0.9492×0.7×5×460=35.68N/mm2fV= V2sWn2×0.7hf2lw2=121.06×103 2×0.3162×0.7×5×460=11.88 N/mm2 fN=6M2×0.7hf2lw22=6×4.79×1062×0.7×5×4602=19.4 N/mm2fN=N2×