荷載內(nèi)力計算和桿件截面選擇計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上（1） 設(shè)計資料 昆明地區(qū)某工廠金工車間，屋架跨度為24m，屋架端部高度2m，長度90m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺30/5t中級工作制橋式吊車，屋面采用1.5×6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂漿找平層，三氈四油防水層，屋面坡度1/10。屋架兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土C20，屋面活荷載0.50 kN/m2，屋面積灰荷載0.75 kN/m2，保溫層自重0.4kN/m2。（2）鋼材和焊條的選用 屋架鋼材選用Q235，焊條選用E43型，手工焊。（3）屋架形式，尺寸及支撐布置 采用無檁屋蓋方案，屋面坡度，由于

2、采用1.5m6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，故選用平坡型屋架，屋架尺寸如下：屋架計算跨度： 屋架端部高度?。?2000mm 跨中高度： 屋架高跨比： 為使屋架節(jié)點受荷，配合屋面板1.5m寬，腹桿體系大部分采用下弦節(jié)間為3m的人字形式，僅在跨中考慮腹桿的適宜傾角，采用再分式桿系，屋架跨中起拱48mm，幾何尺寸如圖所示： 根據(jù)車間長度，跨度及荷載情況，設(shè)置三道上，下弦橫向水平支撐，因車間兩端為山墻，故橫向水平支撐設(shè)在第二柱間；在第一柱間的上弦平面設(shè)置剛性系桿保證安裝時上弦的穩(wěn)定，下弦平面的第一柱間也設(shè)置剛性系桿傳遞山墻的風(fēng)荷載；在設(shè)置橫向水平支撐的同一柱間，設(shè)置豎向支撐三道，分別設(shè)在屋架

3、的兩端和跨中，屋脊節(jié)點及屋架支座處沿廠房設(shè)置通長剛性系桿，屋架下弦跨中設(shè)置一道通長柔性系桿，凡與橫向支撐連接的屋架編號為GWJ-2，不與橫向支撐連接的屋架編號為GWJ屋架豎向支撐（3）荷載和內(nèi)力計算1)荷載計算 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（包括灌縫）： 防水層（三氈四油，上鋪小石子）： 找平層（20mm厚水泥砂漿）： 屋架和支撐自重（按經(jīng)驗公式估算）： 保溫層： 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載： 屋面積灰荷載： 2)節(jié)點荷載計算（1）當(dāng)基本組合由可變荷載效應(yīng)控制時，上弦節(jié)點荷載設(shè)計值為：（2）當(dāng)基本組合由永久荷載效應(yīng)控制時，上弦節(jié)點荷載設(shè)計值為：由以上可知，本工程屋面荷載組合由永

4、久荷載效應(yīng)控制，節(jié)點集中力設(shè)計值取:3）屋架節(jié)點荷載計算。計算屋架時應(yīng)考慮下列三種荷載組合情況：（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載；（2）全跨永久荷載+（左）半跨可變荷載；（3）屋架和支撐自重+（左）半跨屋面板重+（左）半跨施工荷載。設(shè)：由永久荷載換算得的節(jié)點集中荷載； 由可變荷載換算得的節(jié)點集中荷載；由部分永久荷載換算得的節(jié)點集中荷載；由部分永久荷載和可變荷載換算得的節(jié)點集中荷載。 則： 4） 內(nèi)力計算用圖解法或結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器先求出全跨和半跨單位節(jié)點荷載作用下的桿件內(nèi)力系數(shù)，然后乘以實際的節(jié)點荷載，即得桿件內(nèi)力。屋架在上述第一種荷載組合作用下，屋架的弦桿，豎桿和靠近兩端的斜腹桿，內(nèi)力均達到最大

5、，在第二種和第三種荷載作用下，靠跨中的斜腹桿的內(nèi)力可能達到最大或發(fā)生變號。因此，在全跨荷載作用下所有桿件的內(nèi)力均應(yīng)計算，而在半跨荷載作用下僅需計算跨中的斜腹桿內(nèi)力。計算結(jié)果如下表：屋架桿件內(nèi)力計算（kN）名稱桿件編號桿力系數(shù)桿力計算桿力（KN）P=1第一組組合第二組組合第三組組合左右全(P1+P2)P1+P2P3+P4上弦AB0000000BD-6.26-2.48-8.74-431.41-399.22-174.46-431.41DF-9.05-4.49-13.54-668.33-610.05-256.41-668.33FG-9.17-6.09-15.26-753.23-674.19-266.9

6、5-753.23GI-9.55-5.59-15.50-765.08-687.85-276.19-765.08下弦ab+3.49+1.25+4.74233.97217.7496.64233.97bc+8.01+3.53+11.54569.61523.80224.88569.61cd+9.35+5.31+14.66723.62654.69268.02723.62de+7.47+7.47+14.93736.94640.11229.06736.94斜腹桿aB-6.53-2.34-8.87-437.82-407.45-180.83-437.82Bb+4.77+2.12+6.88339.60312.211

7、33.95339.60bD-3.40-2.03-5.55-268.02-241.68-97.92-268.02Dc+1.90+1.79+3.79182.14158.9057.76182.14cF-0.71-1.75-2.34-120.93-98.35-26.55-120.93Fd-0.45+1.56+0.9454.7934.54-4.4854.79(-4.48)df+2.43-2.05+0.7318.2645.0053.6953.69fI+2.95-2.21+1.4836.5365.2166.5366.53 Gf+0.52-0.17+0.6816.7819.1212.7019.12豎腹桿 Aa

8、-0.500-0.50-24.68-24.68-13.02-24.68 Cb-1.000-1.00-49.36-49.36-26.03-49.36 Ec-0.98+0.02-1.00-49.36-49.36-26.03-49.36 Gd-1.37+0.13-1.24-61.21-62.89-35.06-62.89 Hf-0.68+0.20-0.49-24.19-26.65-16.82-26.65 Ie0000000桿件截面選擇 1）上弦桿GI。整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算，截面宜選用兩個不等邊角鋼，短肢相并。根據(jù)腹桿的最大內(nèi)力，查表2.8節(jié)點板t=10mm，支座節(jié)點板厚t=12mm。假定

9、，對x軸和y軸均屬于b類截面，查表得。選用短肢相并；。驗算：；則滿足剛度要求由，查表得滿足強度和穩(wěn)定性要求2）下弦桿d e。整個下弦桿采用等截面，按下弦桿的最大內(nèi)力計算，所需要面積，選用，短肢相并，驗算：，則，滿足剛度要求滿足強度要求3）斜端桿Ba。假定，對x軸和y軸均屬于b類截面，查表得。選用，長肢相并；。驗算：則，滿足剛度要求取，查表的滿足強度和穩(wěn)定性要求4） 斜腹桿。所需面積選用。驗算：則，滿足剛度要求滿足強度要求5）斜腹桿。此桿是再分式桁架的斜腹桿，在f節(jié)點處不斷開，兩段桿內(nèi)力不同：最大拉力，在桁架平面內(nèi)的計算長度，在桁架平面外的計算長度選用驗算：則，滿足剛度要求滿足強度要求6） 端豎

10、桿Aa。端部豎腹桿Aa與垂直支撐相連，選擇其最小桿截面，查表得：驗算：則，滿足剛度要求取，查表得滿足強度和穩(wěn)定性要求7）豎腹桿。假定，對x軸y軸均屬于b類截面，查表得選用，查表得驗算：則，滿足剛度要求取，查表的滿足強度和穩(wěn)定性要求其余個干截面選擇見下表。連接垂直支撐的中央豎桿Ie采用十字形截面，起斜平面計算長度名稱桿件編號 內(nèi)力（）計算長度（cm）截面形式和規(guī)格截面面積(cm2)回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應(yīng)力N/mm2端部焊縫fLoxLoyixiyxy(yz)肢背肢尖上弦GI-765.08150.8301.5 140*90*1044.5222.566.7758.944.5(5

11、4.1)1500.814171.84_下弦de736.94300.01185.0 100*80*1034.3342.354.78127.7247.9(38.0)350214.64 _斜腹桿aB-437.82253.1253.1100*80*1034.3343.123.5380.171.7(76.7)1500.680127.529-1706-140Bb339.60208.4260.580*824.6062.443.6985.470.6(73.76)350138.028-1606-100bD-268.02229.3286.680*824.6062.443.6994.077.7(80.4)1500.

12、594108.928-1406-90Dc182.14228.6285.763*512.2861.942.96117.896.5(100.0)350148.258-1006-70cF-120.93250.1312.680*824.6062.443.69102.584.7(87.3)1500.54549.158-806-50Fd54.79249.4311.845*58.5841.372.26182.1138.0(139.1)35063.835-605-40-4.481500.2205.23dI66.53220.0417.645*58.5841.372.26160.6184.8(186.1)3507

13、7.506-505-40Gf19.12158.3197.945*58.5841.372.26115.687.6（89.3）35022.275-305-20豎腹桿Aa-24.68200.0200.063*512.2861.942.96103.167.6（72.7）1500.53520.098-406-30Cb-49.36182.9228.663*512.2861.942.9694.377.2（81.6）1500.59240.185-505-40Ec-49.36207.0258.763*512.2861.942.96106.787.4（91.3）1500.51340.185-505-40Gd-62

14、.89231.0288.863*512.2861.942.96119.197.6(101.1）1500.44251.198-606-40Hf-26.65115.8144.845*58.5841.372.2684.664.1(66.5)1500.657 31.055-405-30Ie0287.1287.1 63*512.286_屋架桿件截面選擇（6） 節(jié)點設(shè)計 1）下弦節(jié)點“b” 先計算腹桿與節(jié)點板的連接焊縫。（1）Bb桿焊縫Bb桿肢背及肢尖的焊縫尺寸，取肢背肢尖的焊縫尺寸分別為，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：肢背：，取160mm肢尖：，取100mm（2） Db桿焊縫同Bb，腹桿Db的肢背肢

15、尖的焊縫尺寸分別為，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：肢背：，取140mm肢尖：，取90mm（3） Cb桿焊縫Cb桿內(nèi)力較小，焊縫按構(gòu)造要求采用。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并按構(gòu)造要求留出間隙及制作和裝配誤差，按比例繪出節(jié)點大樣圖，確定節(jié)點板尺寸。 下弦桿與節(jié)點板連接的焊縫長度為365mm，取，焊縫所受的力為左右兩個弦桿的內(nèi)力差，則肢背的應(yīng)力為：肢尖應(yīng)力為：滿足強度要求。2） 上弦節(jié)點“B”。Bb桿與節(jié)點板的連接焊縫尺寸和b節(jié)點相同。（1）Ba桿連接焊縫Ba桿與節(jié)點板的連接焊縫尺寸按同樣方法計算，肢背和肢尖焊縫分別采用，則所需焊縫長度為（考慮起滅弧缺陷）：肢背：，取170mm肢尖：，取140mm

16、（2）上弦與節(jié)點板焊縫連接為便于在上弦擱置大型屋面板，節(jié)點板的上邊緣課縮進肢背8mm，用塞焊縫連接，這時。承受集中力P=49.35kN，則肢尖焊縫承擔(dān)內(nèi)力差，偏心距，偏心彎矩，則滿足強度要求 3）屋脊節(jié)點“I” （1）If桿焊縫 If桿焊縫的肢背肢尖分別采用和，則所需焊縫長度為：肢背：，取50mm肢尖：，取40mm （2）拼接角鋼 弦桿與節(jié)點板連接焊縫受力不大，可按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，一般不需要計算。這里只進行拼接計算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面以除肢背處割棱外，豎直肢需切去（取），取，并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫按被連接弦桿的最大內(nèi)力計算,每條焊縫長度為：，取240mm拼接角

17、鋼總長度，取550mm（3）屋脊與弦桿的連接焊縫計算屋脊處弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，取，需要焊縫長度為：由斜腹桿計算的節(jié)點板尺寸滿足要求，弦桿與節(jié)點板的連接不起控制作用。4） 下弦節(jié)點“e” （1）拼接計算拼接角鋼采用與下弦桿相同截面以除肢背處切割棱外，豎直肢需切去（取焊縫），取。拼接角鋼與弦桿的連接焊縫按被連接弦桿的最大內(nèi)力計算，,每條焊縫長度：，取210mm拼接角鋼總長，取470mm（2）弦桿與節(jié)點板的焊縫連接計算弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，取，需要焊縫長度按肢背焊縫計算：，取100mm可按構(gòu)造要求決定節(jié)點板的長度。5） 支座節(jié)點“a”（1）底板計算支座反力：，混凝土等級為C20，。所需底板凈面積：取錨栓直徑d=22mm，錨栓孔直徑取為50mm，則所需底板毛面積：按構(gòu)造要求取用底板面積為。小墊板采用，孔徑。實際底板凈面積為：底板實際應(yīng)力：，查表得，則：所需底板厚度：，取t=20mm則底板尺寸為： （2）Aa桿焊縫Aa桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸分別取，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：肢背：，取40