30米梯形鋼屋架鋼課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)資料1、已知條件：梯形鋼屋架跨度 30ml長(zhǎng)度72ml柱距6ml該車(chē)間內(nèi)設(shè)有兩 臺(tái)200/50 kN中級(jí)工作制吊車(chē)，軌頂標(biāo)高為 8.000 m。冬季最低溫度為20C , 地震設(shè)計(jì)烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g。采用1.5mX6m預(yù)應(yīng)力混凝 土大型屋面板，80mmj泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度 i=1/10。屋面 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7 kN/m2,雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.65 kN/m2。屋架較支在鋼筋混凝 土柱上，上柱截面為400 mmx 400 mm混凝土標(biāo)號(hào)為C2s鋼材采用Q235BS, 焊條采用E43型。2、屋架計(jì)算跨度：Lo=30 2X0.15=29.7

2、m,3、跨中及端部高度：端部高度：h'=1900mm（軸線處），h=1915mmt計(jì)算跨度處）。屋架的中間高度h=3400mm屋架跨中起拱按Lo/500 考慮，取 60mm二、結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸見(jiàn)圖1所示，支撐布置見(jiàn)圖2所示T-8 o1525OJ尸引柏 / wen、m二二/a口口口 / wnnn8圖1屋架形式及幾何尺寸符號(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） 圖2屋架支撐布置圖三、荷載與內(nèi)力計(jì)算1.荷載計(jì)算荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值SBS改型瀝青

3、油氈防水層找平層（20mm厚水泥砂漿）保溫層（100mm厚水泥珍珠巖）隔氣層（冷底子油）混凝土大型屋面板（包括灌漿）鋼屋架和支撐自重管道設(shè)備自重0.40kN/itf0.02X20=0.40kN/itf0.1X6=0.6kN/m20.05 kN/m21.40kN/ m20.12+0.011X30=0.45kN/m20.10 kN/nf總計(jì) 3.23kN/nT可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面活荷載 積灰荷載1.35X3.23=4.36kN/m21.4Xl.3=1.82kN/m20.70 kN/m20.60kN/m2總計(jì) 1.3kN/nf永久荷載設(shè)計(jì)值 可變荷載設(shè)計(jì)值2.荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種組合：

4、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: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：F=(4.36+1.82) X 1.5X 6=55.62kNF1=4.36X 1.5X 6=39.24 kNF2=1.82X 1.5X 6=16.38 kN全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架及支撐自重：F3 =0.45X 1.35X 1.5X 6=5.47kN半跨大型屋面板重及活荷載：F4=（1.4X 1.35+0.7X 1.4） X1.5X6= 25.83kN3.內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)采用程序計(jì)算桿件在單位節(jié)點(diǎn)力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見(jiàn)表1桿件名稱(chēng)內(nèi)力系

5、數(shù)（F=1）第一種組合F*第二種組合第三種組合計(jì)算桿 內(nèi)力（1全跨左半跨 右半跨 F1*®+F2*®F1* +F2*F3 +F4F3 +F4上弦AB00-0.010.00 ：0.00-0.160.00-0.26-0.BCCD-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54-501.99-281.38-151.20-631.DEEF-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011.FGGH-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-495.40-336.29-

6、1197.HJ-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243.IJJK-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264.下弦ab6.334.941.83352.13329.36278.42162.2381.89352bc15.3611.3P 4.98854.46 1787.96684.44375.90212.65854cd20.2114.147.431124.26 11024.84914.93475.78302.471124de22.1214.449.3

7、91230.511104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.68F 11.681181.00 11024.571024.57417.82417.821181斜腹 桿aB-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630.Bb8.816.472.87490.09451.76392.79215.31122.32490bD-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-420.Dc5.393.392.44299.84267.08251.52117.05

8、92.51299cF-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235.Fd2.620.88:2.13145.75 117.25137.7237.0669.35145dH-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93.He0.29-1.251.8916.13-9.0942.34-30.7050.4150-27.eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115-50.gK2.164.07-2.32120.16151.4446.78116.94-48.1115

9、1-48.gI0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328豎桿Aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30.CbEc-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55.Gd-0.98-0.980-54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54.Jg-0.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48.Ie-1.42-1.430-78.99-79.16-55.73-44.70-7.77-79.Kf0.02001.110.780.780.11

10、0.111四、桿件截面設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力，N=-630.83KN,由屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考可知：支座節(jié)點(diǎn)板剛度取14mm；其余節(jié)點(diǎn)板與墊板厚度取12mm。1.上弦桿整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=-1264.45KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度lOx=1507mm屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取 上弦橫向水平支撐的節(jié)間長(zhǎng)度：10y =4521mm根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，故截面直選用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并, 見(jiàn)圖3y圖3上弦截面設(shè)=60,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.807* N2需要截面積 A =1246.45*10=72877mm.f*I*

11、LC-7*I/ LC /左右平% ixlox1.507iylox4.524而要回轉(zhuǎn)半徑 x = 一 25.1mmy =一 75.4mm6060q* .*根據(jù)需要的A、ix、iy 查角鋼型鋼表，初選 2 L 180 110 14,2A=7793 mm , ix=308mm , iy =88mm。按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算:ox150748.96<入=150308y =-y-= 4524 51.41 < 入=150iy88由于 yy,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表,y =0.8471264 65 103191.59MPa<215MPa所選截面合適。0.847 77932 .下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一

12、截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=1230.51KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度lOx =3000mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取lOy =29700/2=14850mm計(jì)算需要凈截面面積 A* = 1230510 =5723.30mm2 ,選用 2 L180 110 12, f 215X下弦截面因?yàn)閘Oy >lOx ,故用不等肢角鋼，短肢相并，見(jiàn)圖4。圖4ix=31mm,iy =87.4mm。2A=6742 mm ,l ox x=ix30003196.77 <=350y顯=iy1485087.4169.91<=350所選截面滿足要求。3 .端斜桿Ba已知 N = -630.83

13、kN, lOx =lOy = 2456mm。因?yàn)閘Ox= lOy ,故采用不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，使ix=iy,選用角鋼2 L 140 90 10A = 4452.2截面剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算：2 mmix =44.7mm, iy = 87.4mmox245644.754.94 <=150因?yàn)閥 x 只需求630.83 1030.764 4452.2loy iy245637.4查表得65.66<y=0.764185.46MPa<215 MPa=150所選截面滿足要求。4 .再分腹桿eg-gK此桿在g節(jié)點(diǎn)處不斷開(kāi)，采用通長(zhǎng)桿件拉力：Nqk 151.44 KN, Neq 115.74 kN

14、 geg壓力:Neg 50.52 kN,JgNgk48.11KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度lOx =0.8 x 2250=0.8X 2250=1800mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取:lOy = 1 (0.75+0.251) =450 XN248 11(0.75+0.258.11) =4446.3mm50.52圖6中豎桿Kfiy =30.4mm。選用2 L 63 5,見(jiàn)圖5。12圖5再分腹桿egK2A=1228.6 mm , ix=19.4mm,l ox 1800x = q92.78=53.9<=150ix 19.4因?yàn)閥拉應(yīng)力:5.豎桿Iey loy一T4446.330.4146

15、.25< =150x只需求y,查表得y=0.32,則50.52 103 128.5MPa<215 MPayA 0.32 1228.63N 151.44 101228.6123.26MPa215MPa所選截面滿足要求N = -79.16KN, l0x0.8l =0.83052= 2442mm,l0y l由于桿件內(nèi)力較小，按 =1503052mm的回轉(zhuǎn)半ix 反 244 1.63cm150l oyn305.21502.03cm查型鋼表，選用2 L 63X5,其幾何特性為2A=1228.6mm19.4mmiy 30.4mm因?yàn)閤 y只需求l oxl oyiy244.21.94305.23

16、.04查表得79.16 103xA 0.406 1228.6125.88cm100.39cmx=0.406,150150158.7MPa 215MPa其余各桿件截面選擇過(guò)程不一一列出，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 2名稱(chēng)桿件編 號(hào)內(nèi)力（KN計(jì)算長(zhǎng)度（cm）截面規(guī)格截回卸積（cm2）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長(zhǎng)細(xì)比容3生K幺用穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力Mpal 0xl0yixiyxy比xy上弦IJ JK-1264.45150.8452.42L180X 110X1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦de1230.52LX 110X 1267.423.18.7496.77169.9135018

17、2.51腹桿Aa-30.61991992L63X 512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83253.4253.42L140X 90 X 1044.5224.473.7456.7167.781500.764185.46Bb490.09208.6260.82L100X 623.8643.14.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.22292L50X 59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bD-420229.52872L100X 727.5923.094.5374.363.31500.7

18、24210.25Dc299.84228.7285.82L70X 616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.22592L50X 59.6061.532.53135.4102.41500.363159.54cF-235.31250.8312.62L90X 621.2742.794.1389.8975.693500.621178.12Fd145.75249.5311.82L50X 59.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.22892L50X 59.6061.532.53151.1114.21500.3041

19、86.67dH-93.99271.6339.52L70X 616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He50.41-27.55270.8338.42L63X 512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62Ie-79.16255.2319.12L63X 512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74-44.78230.1453.732L63X 512.2861.943.04118.6149.251500.31117.54gk151.44-42.26230.1453.732L63X

20、 512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96Kf1.12314.1314.12L63X 512.2862.452.45128.2128.22000gI28.08165.9207.42L50X 59.6061.532.53108.782.235029.23Jg-48.1127.6158.92L50X 59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架桿件截面選擇表五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)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ffw 160MPa各桿件內(nèi)力由表1查得1.下弦節(jié)點(diǎn)b(1)斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為

21、8mm和6mm。所需焊縫長(zhǎng)度為:肢背：lw 070.7 490090182.33 16 198.33mm,取 lw = 200mm2hef：2 0.7 8 160肢尖:0.3N2heffw0.3 4900902 0.7 6 160 一 . '109.4 12 121.4mm,取 lw =120mm(2)斜才f Db與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 8mm和6mm。所需焊縫長(zhǎng)度為:肢背：lw 0.7 420000164.06 16 180.06mm,取 1w=180mm2 0.7 8 160肢尖：1w 0.3 420000 =93.75+12=105.75mm,取1w

22、= 110mm2 0.7 6 160(3)豎桿Cb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸 hf=5mm根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為457mmX 340mm(4)下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫驗(yàn)算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 N=854.16-352.13=502.33KN,設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm,所需焊縫長(zhǎng)度為457mm，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力3為：f 0.75 502.33 10100.79MPa <160MPa2 0.7 6 (457 12)(5)節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求

23、得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點(diǎn)尺寸。如圖 7所示圖7節(jié)點(diǎn)板b尺寸2 .上弦節(jié)點(diǎn)B(1)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。(2)斜桿Ba與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為 10mm和6mm。所需焊縫長(zhǎng)度為肢背:0.7N2heffw0.7 6308302 0.7 10 160183 20 203mm二210mm肢尖：lw0.3Nw2heff0.3 6308302 0.7 6 160_ _ _ _ _ _ _ _ _一' _ _ _164.28 12 176.48mm,取 lw = 180m

24、m14MPa<0.8 f ffw 156MPa N=631.39-0.26=631.13KN100.18MPa 20)6 M_ _.22 0.7hflw2112.33MPa"J ( f)2112.331.222_2)2 100.182140.62MPa 160MPa(3)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：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)。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，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1 1hf - 下點(diǎn)板厚度 一 12 6mm,hf

25、10mm2 2上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長(zhǎng)度為470mm,則P556292 0.7 hf lw1 2 0.7 6 470上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 偏心距 e =110-25.9= 84.1mm設(shè)需焊縫長(zhǎng)度為470mm,則N 631130f2he lw 2 0.7 10 (4706 631130 84.122 0.7 10 (470 20)2(4)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖 8所示圖8節(jié)點(diǎn)板B尺寸3 .屋脊節(jié)點(diǎn)K(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算：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)

26、償。拼接一側(cè)的焊縫長(zhǎng)度可按弦桿內(nèi)力計(jì)算。12644504 0,7 10 160設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm,則需焊縫長(zhǎng)度為282.24 20 302.24mm ,取 lw=300mm拼接角鋼長(zhǎng)度取2 (300+20)+24= 664mm(2 )斜桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算：設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm和5mm,所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背：lw 0,7 15144012 90.88mm,取 lw=100 mm2 0,7 6 160.0 3 151440肢尖：lw 10 50mm,取焊縫長(zhǎng)度lw=60mm2 0,7 5 160根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按

27、比例繪出接點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為500mmX 240mm(3 )弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：取節(jié)點(diǎn)板的長(zhǎng)度為500mm ,則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為500/2 10 20 220 mm。上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載P2 0.7 hf lw556292 0,7 10 22018.06MPa0.8 f ffw 156.16MPa上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫, 設(shè)焊腳尺寸為10mm。按上弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩(1.22)0.15N2helw6 M2helW(f)21264450 0.152 0,7 10 22061.58MPa6 0,15 1264450 84

28、.12 0,7 10 2202141.24MPa,141.24、2 ( 1.22 )261.58131.13MPa 160MPa(4)中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸hf=5mm(5)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖 9所示度為圖9節(jié)點(diǎn)板K尺寸4 .下弦跨中節(jié)點(diǎn)f(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算拼接角鋼與下弦桿截面相同，設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm,則需焊縫長(zhǎng)f4 0.7 hfff67.42 100 2154 0.7 8 160404mm，取 l w =404+16=420mm拼接角鋼長(zhǎng)度2 420+20=860mm(2)弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算按下弦桿內(nèi)力

29、的15%計(jì)算，設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm,弦桿一側(cè)需焊縫長(zhǎng)度為0.7 1181000 0.15肢目：lw 12 104.27mm, Mlw=110mm2 0.7 6 1600.3 1181000 0.15寸肢尖 lw 12 51.54mm, 取 lw =60mm2 0.7 6 160(3)節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖10所示圖10節(jié)點(diǎn)板f尺寸5 .端部支座節(jié)點(diǎn)a-I /<ll 4圖11支座節(jié)點(diǎn)a為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出 肢的寬度，故可取為180mm。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)板的高度相同，厚度同端部節(jié)點(diǎn)板為 14mm。(1)支

30、座底板計(jì)算支座反力 R 55629 10 556290N取加勁肋的寬度為110mm,考慮底板上開(kāi)孔，錨栓直徑取 d=25mm,錨栓孔直 徑 為 60mm , 則 所 需 底 板 面 積： 錨栓孔缺口面積556290 3.14 602 /4 47329.2mm2按構(gòu)造要求取底fc12.5板尺寸為280mm 400mm,偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積：Ac 280 (2 110 14) 65520 mm2R 556290驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度： 556290 8.49MPa fc 12.5MPa滿足An65520底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每 塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為M22式中 底板下的平均應(yīng)力，=8.