mi土木工程鋼結(jié)構(gòu)研發(fā)m總長m梯形屋架

1、5 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計-21m 跨鋼屋架設(shè)計計算書1 設(shè)計資料某廠房總長度 90m，跨度 L=21m，屋蓋體系為無檁體系，縱向柱距 6m。l.結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強度等級為C30,屋面坡 度 i=L/10; L為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，不考慮地 震設(shè)防，屋架下弦標(biāo)高為 18m；2.屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)（節(jié)點荷載 P=1.0 作用下桿件的內(nèi)力）如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：用 Q345 鋼，焊條為E50 型。3.屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載無檁體系：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）荷 載：1屋架及支

2、撐自重：按經(jīng)驗公式 q=0.12+0.011L, L 為屋架跨度，以 m 為單位，q 為屋架及支撐自重，以 kN/m2為單位；2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So=0.35kN/m2，施工活荷載與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值；積灰 荷載 0.6kN/m2。3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/nf2保溫層0.7kN/m一氈二油隔氣層0.05kN/nf水泥砂漿找平層0.3kN/nf預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.45kN/m22 結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖 7.30 所示。屋架支撐布置如

3、圖 7.31 所示。圖 7.30 屋架形式及幾何尺寸3 荷載計算屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故 取屋面活荷載計算。屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式計算，跨度單位為m。荷載永久荷載：預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板屋架及支撐自重三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層水泥砂漿找平層保溫層一氈二油隔汽層水泥砂漿找平層總計 4.929可變荷載：屋面活荷載積灰荷載總計 1.82設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下 3 種荷載組合：（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：（2）全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變荷載：（3）全跨屋架包括支撐+半跨屋面

4、板自重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點屋架自重：半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載：（1）、（ 2）為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。 4 內(nèi)力計算屋架在上述 3 種荷載組合作用下的計算簡圖見圖 7.32 所示。由已知得 F=1 的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1 作用于全跨、左半跨和右半 跨），然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果見表7.6。（a）（b）（c）屋架支撐布置如圖 7.31 所示。符號說明：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 7.31 屋架支撐布置桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第 1 種組合F 1第 2 種組合第 3 種組合計算桿 件內(nèi)力（kN

5、）全跨左半跨右半跨+|+上弦AB000000000BC/CD-7.472-5.31-2.162-453.84928-418.43572-366.87148-172.272-89.0388-453.85DE 、EF-11.262-7.339-3.923-684.05388-619.79514-563.84106-242.087-151.768-684.05FG/GH-12.18-6.861-5.319-739.8132-652.68798-627.43002-233.365-192.594-739.81下弦ab4.13.011.09249.034231.1798199.730297.07546.

6、3102249.03be9.7446.6633.081591.85056541.38378482.71062217.7376123.0295591.85cd11.9627.3264.636726.57188650.6342606.572244.7293173.6057726.57dd11.7685.8845.884714.78832618.4084618.4084205.7752205.7752714.79斜腹桿aB-7.684-5.641-2.043-466.72616-433.26182-374.32658-181.928-86.7969-466.73Bb5.8083.961.848352

7、.77792322.50768287.91312129.479373.63805352.78bD-4.409-2.633-1.776-267.80266-238.71178-224.67412-88.4253-65.7662-267.8Dc2.7921.2221.57169.58608143.86948149.5697244.2203553.42147169.59cF-1.572-0.047-1.525-95.48328-70.50378-94.71342-7.94883-47.0272-95.48Fd0.328-1.0391.36719.92272-2.4687436.94154-26.07

8、1937.5427337.54dH0.7131.913-1.243.3076262.9636211.9726853.62138-28.686362.96豎直桿Aa-0.5-0.50-30.37-30.37-22.18-15.353-2.133-30.37Cb/Ec-1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74Gd-1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74注：=60.74kN ; =44.36kN ；=16.38kN ; =4.26kN ; =26.44kN。5 桿件設(shè)計（1）上弦桿整個上弦米用等截面，安 FG、GH

9、 桿件之最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計。N=-739.810kN= -739810N，上弦桿計算長度 cm在屋架平面外：根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況。 因為，故截面宜選用兩個等肢角鋼短肢相并（圖7.35）。腹桿最大內(nèi)力 N= -486.09kN，查表 7.5,節(jié)點板厚度選 10mm 支座節(jié)點板厚度用 12mm。設(shè)，查附錄中附表 2.2 得。需要截面積需要得回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)需要的 A、查角鋼規(guī)格表（附表 6）,選用，A=36.076, =2.59cm, =6.73cm,按所選角鋼進行驗算：滿足長細(xì)比的要求。由于，只需求。查表得。所需截面合適。（2）下弦桿整個下弦采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的eg 桿計算。,103

10、5cm所需截面為選用，因為，故選用不等肢角鋼短肢相并。A=36.07624.93, =2.59cm, =6.73cm,（3）端斜桿 aB桿件軸力計算長度，因為，故采用不等肢角鋼長肢相并，使。選用，貝U,因為，只求=0.645。所需截面合適。(4)豎桿 Gd,lox=289X0.8=231.2cm, loy=289cm內(nèi)力較小，按入=150 選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：ix=lox/入=231.2/15O=1.54cmiy=loy/入=289/150=1.93cm查型鋼表，選截面的回轉(zhuǎn)半徑較計算的要略大些，選用2L56X52ix=1.72cm，iy=2.69cm, A=1083mm入x= bx/ i

11、x=231.2/1.72=134.42 150入y= by/ iy=289/2.28=107.43入y，只求x=0.3682 2=N/xA=60740/(0.368X1083)=152.4 N/ mm 310 N/ mm其余各桿件的截面選擇計算過程不一一列出，現(xiàn)將計算結(jié)果列于表2 中應(yīng)5599| ooooro |11數(shù)系定穩(wěn)yx010匕田B纟長許容00000000000001比細(xì)長y入8878401500887445x入8811827555881155994488轉(zhuǎn)miy9494434343轉(zhuǎn)（ix3121412141312142算m算（ly335933l0880積面面截66695862586

12、269586格規(guī)面截8 XO9 U418 XO9 U41588 U958 U955555 XK_55(力內(nèi)算計1-一4/nwo-8r7h4/nwo-5 59-4/nwo-708h件桿F號扁G、GHa ABab Bb cD bOJJFCdlrd GH d稱名弦上桿腹桿件截面選擇表桿件截面選擇表6 節(jié)點設(shè)計下弦節(jié)點“ b”(圖 7.37)用焊條為 E50 型的抗拉， 抗壓， 抗剪強度為 仁=200 N/ mm2。 設(shè)“ Bb”桿的肢背 和肢尖焊縫 hf=8mn和 6mn，則所需的焊縫長度為：肢背:lw=0.7N/2 hefWf=0.7X325780/ (2X0.7X8X200) =102mm 取

13、12cm肢尖：lw =0.3N/2hef=0.3X325780/ (2X0.7X6X200) =58.2mm 取 7 cm設(shè)“bD桿的肢背和肢尖焊縫 hf=8m 神 6mm 則所需的焊縫長度為：肢背:lw=0.7N/2 hefw=0.7X267800/ (2X0.7X8X200) =83.7mm 取 10cm 肢尖：|w =0.3N/2hefw=0.3X267800/ (2X0.7X6X200) =47.8mm 取 6cm“ Cb桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取hf=5mm.根據(jù)上面的計算結(jié)果及相應(yīng)的構(gòu)件之間應(yīng)有的制作和裝配誤差，確定節(jié)點板的尺寸為 260 mnX350 mm.下弦與節(jié)點

14、板的焊縫長度為 250 mm hf=6mm 焊縫所受的力為左右兩下弦桿的 內(nèi)力差N=591.85-249.03=342.82KN，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為f=0.75X342820/(2X0.7X6X(350-12)=90.6 N/ mm2200 N/ mm2上弦節(jié)點“ B” (圖 7.38)“ Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“ b”相同?！癮B”桿的肢背和肢尖焊縫 hf=10mm 和 8mm，則所需的焊縫長度為：肢背:lw=0.7N/2hefWf=0.65X466730/ (2X0.7X10X200) =108.3mm 取 13cm 肢尖:lw=0.3N/2hefWf=0.35X466

15、730/ (2X0.7X8X200) =72.9mm 取 10cm 為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8.用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。曹焊縫作為兩條角焊縫計算，焊縫強度設(shè)計值剩 以 0.8 的折減系數(shù)。計算時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。上弦肢背槽焊縫的內(nèi)應(yīng)力為hf= 1/2X節(jié)點板厚度=1/2X10=5mm,hf=10mm上弦與節(jié)點板間焊縫長度為480mm.2w2=125.02N/ mm 0.8 ff=0.8200=160 N/ mm上弦肢尖角焊縫的剪應(yīng)力為22=21.83N/ mm22X132.11mm=264.22mm.上弦與節(jié)點板

16、之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載，上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，按上弦內(nèi)力的 15%計算。設(shè)肢尖焊縫 hf=10，節(jié)點板長度為 45cm，則節(jié)點 一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為 lw=45/2-1-2=19.5cm ，焊縫應(yīng)力為：40.65N/ mm22= 100.06N/ mm222=91.54N/ mm27.10N/ mm2底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成 4 塊， 每塊板為兩相鄰邊支撐而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩 為2M=0.0548X7.10X167.22=10877.06mm/mm兩支撐邊之間的對角線長度， =167.2mm 為系數(shù)，查第四章表 4.6.其中查表得 =0.0548底板厚度：=14.51mm 取 t=16mm.2加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似。偏于安全的假定一個加勁肋 的受力為屋架支座反力的 1/4，即則焊縫