鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)21米梯形屋架

1、武漢理工大學(xué)鋼 結(jié) 構(gòu)課程設(shè)計(jì)說明書21m跨徑簡支梯形鋼屋架設(shè)計(jì)（有檁）一、 設(shè)計(jì)資料廠房跨度為21m，長度為108m，柱距為12m，簡支于鋼筋混凝土柱上，屋面材料為長尺壓型鋼板，屋面坡度為i=1/10，采用軋制H型鋼檁條，水平間距自定，雪荷載為s0=0.25 KN/m2，不考慮風(fēng)壓。鋼材采用Q235B，焊條采用E43型，混凝土標(biāo)號(hào)為C20。1、屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋架及支撐自重 0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348 壓型鋼板 0.15* =0.151 檁條（約0.5KN/M,間距1.5m） 0.333 恒荷載總和 0.832 雪荷載 0.25 （小于0.5，取屋面活載

2、0.5 ）積灰荷載 0.6 活載總和 1.1 2、屋架計(jì)算跨徑：。3、屋架形式及圖示如圖1：二、荷載與內(nèi)力計(jì)算 2.1、荷載計(jì)算 根據(jù)荷載規(guī)范，屋面活荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，取兩者較大值計(jì)算。屋面荷載匯總 ： 表1 屋面荷載匯總荷載類型荷載名稱荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載D總計(jì)0.832 kN/m2可變荷載雪荷載L1.1 kN/m22.2、荷載組合 節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值 按可變荷載效應(yīng)控制的組合 其中永久荷載的分項(xiàng)系數(shù),屋面活載或雪荷載載荷分項(xiàng)系數(shù),組合只設(shè)計(jì)值，積灰荷載 按永久荷載效應(yīng)控制的組合 其中永久荷載的的分項(xiàng)系數(shù)，活荷載的分項(xiàng)系數(shù)，故節(jié)點(diǎn)荷載取44.1792,支座反力。2.3、內(nèi)力計(jì)算屋架在上述荷

3、載組合作用的計(jì)算簡圖4所示，用軟件求得在F=44.1792作用下屋架各桿的內(nèi)力入圖4所示。內(nèi)力計(jì)算桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1)- 桿端 1 桿端 2 - - 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩- 1 182.434108 0.00000000 0.00000000 182.434108 0.00000000 0.00000000 2 433.138342 0.00000000 0.00000000 433.138342 0.00000000 0.00000000 3 531.366341 0.00000000 0.00000000 531.366341 0.00000000 0.00

4、000000 4 522.482935 0.00000000 0.00000000 522.482935 0.00000000 0.00000000 5 522.482935 0.00000000 0.00000000 522.482935 0.00000000 0.00000000 6 531.366341 0.00000000 0.00000000 531.366341 0.00000000 0.00000000 7 433.138342 0.00000000 0.00000000 433.138342 0.00000000 0.00000000 8 182.434108 0.000000

5、00 0.00000000 182.434108 0.00000000 0.00000000 9 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 10 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 11 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 12 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.2

6、64738 0.00000000 0.00000000 13 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 14 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 15 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 16 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000

7、 0.00000000 17 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 18 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 19 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 20 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 21 -

8、332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 22 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 23 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 24 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 25 -340.214382 0.00000

9、000 0.00000000 -340.214382 0.00000000 0.00000000 26 256.955055 0.00000000 0.00000000 256.955055 0.00000000 0.00000000 27 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 28 -194.890286 0.00000000 0.00000000 -194.890286 0.00000000 0.00000000 29 123.262805 0.00000000 0.00000000 123.

10、262805 0.00000000 0.00000000 30 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 31 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 32 14.2081660 0.00000000 0.00000000 14.2081660 0.00000000 0.00000000 33 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000

11、0.00000000 34 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 36 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35.4192210 0.00000000 0.00000000 37 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 38 14.20816

12、60 0.00000000 0.00000000 14.2081660 0.00000000 0.00000000 39 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 40 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 41 123.262805 0.00000000 0.00000000 123.262805 0.00000000 0.00000000 42 -194.890286 0.00000000 0.000

13、00000 -194.890286 0.00000000 0.00000000 43 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 -44.1792000 0.00000000 0.00000000 44 256.955055 0.00000000 0.00000000 256.955055 0.00000000 0.00000000 45 -340.214382 0.00000000 0.00000000 -340.214382 0.00000000 0.00000000-三、桿件截面選擇腹桿最大內(nèi)力340.21KN（壓），由屋架節(jié)點(diǎn)板的厚度參考表7.4可知，支座節(jié)點(diǎn)板

14、的厚度取12mm，中間節(jié)點(diǎn)板厚度10mm。3.1 上弦 整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算,. 選用2L11012 A=63.2 <=150 雙角鋼T型截面繞對稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比 故，按b類附表查=0.791 填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊）3.2 下弦整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)邊緣的距離約為100mm，可不考慮螺栓孔削弱。選用2L125（斷肢相并） A=39.4 <=350填板每個(gè)節(jié)間放一塊 3.3 斜腹桿（45）桿 N=-340.21KN 選用(長肢相并) A=27.8 故由按b類截面查表4.2的=0.6424填板

15、每節(jié)間放三塊 （44）桿 N=257.0KN 內(nèi)力不大，按受壓長細(xì)比控制截面選用（長肢相并）A=27.8 <=350截面驗(yàn)算 填板每個(gè)節(jié)間放一塊 （42）桿 N=-194.9KN 選用 A=21.28 故，按b類附表查=0.6768填板每節(jié)間放兩塊 （41） 桿 N=123.3KN 選用 A=9.6 <=350截面驗(yàn)算 填板每個(gè)節(jié)間放一塊 (39) 桿N=-69.3 選用（長肢相并）A=12.28 故，按b類附表查=0.397填板每節(jié)間放三塊 （38）桿N=14.2KN 由于內(nèi)力較小 A=9.6 每個(gè)節(jié)間放兩塊填板 （36）桿 N=35.4KN 由于內(nèi)力較小， A=9.6 。每個(gè)節(jié)

16、間放兩塊填板 3.4 豎向腹桿（24）桿 N=-22.1KN 內(nèi)力較小可按選擇截面。選 A=9.6 填板放兩塊，(43) 桿 N=-44.18KN 內(nèi)力較小可按選擇截面。選 A=9.6 填板放兩塊，(40) 桿 N=-44.18KN 內(nèi)力較小可按選擇截面。選 A=9.6 填板放三塊，（37）桿 N=-44.18KN 內(nèi)力較小可按選擇截面。選 A=9.6 填板放三塊，（35）桿 N=0 內(nèi)力較小可按選擇截面。 選 A=9.6 填板放三塊， 但實(shí)際節(jié)點(diǎn)板寬度較大，故仍可用。屋架桿件截面選用表?xiàng)U件名稱桿件編號(hào)內(nèi)力計(jì)算值KN計(jì)算長度（m）所用截面截面積（m）計(jì)算應(yīng)力（mpa）容許長細(xì)比桿件端部的角鋼肢

17、背和肢尖焊縫（mm）填板數(shù)上弦桿17單元-540.9150.830063.2108.21501下弦桿6單元531.37300105039.4134.873501腹桿24單元-44.181592199.09.687150245單元-340.21201.44251.827.8190.5150344單元257.0201.44251.827.892350143單元-44.18182227.59.6149150242單元-194.9228.08285121.28135.3150241單元123.3228.0828519.6128350140單元-44.18206257.59.6126150339單元-6

18、9.3249.28311.612.28142150338單元14.2248.989.614.8350237單元-44.189.6149150336單元35.49.636.9350235單元09.6020034、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 4.1 下弦節(jié)點(diǎn)（8）節(jié)點(diǎn) 先計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：（44）桿N=257KN肢背 肢尖 (43)桿N=-44.12KN 內(nèi)力較小，按構(gòu)造確定焊縫(42)桿N=-194.9KN肢背 肢尖 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果和構(gòu)建之間應(yīng)有的制作和裝配誤差，確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸260 350mm其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫內(nèi)力差由節(jié)點(diǎn)板的長度350mm，角焊縫的計(jì)算長度采用hf=6mm，肢背焊縫

19、應(yīng)力4.2上線節(jié)點(diǎn)（23）節(jié)點(diǎn)（44）桿N=257KN 肢背 肢尖 (45)桿N=-340.2KN 肢背 肢尖 驗(yàn)算上弦節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，承受的節(jié)點(diǎn)荷載Q=44.172KN.量的節(jié)點(diǎn)板的寬415mm 焊縫承擔(dān)的內(nèi)力差偏心距e=11-3.16=7.84mm 偏心力矩M=*e=332.3*7.84=26.05KNMhf2=10mm 4.3 屋脊節(jié)點(diǎn)（17）節(jié)點(diǎn) hf=10mm拼接角鋼的長度上弦節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫：上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，肢尖焊縫hf=10，節(jié)點(diǎn)板的長度45cm則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦焊縫的計(jì)算長度 4.4跨中節(jié)點(diǎn)（5）節(jié)點(diǎn) N5=5

20、22.48KN 肢背 肢尖 腹桿不受力，按構(gòu)造焊接，=5mm所以節(jié)點(diǎn)板取。4.5 支座節(jié)點(diǎn)（9）節(jié)點(diǎn) 為了便于施焊，下弦桿角鋼的水平肢的底面與支座地板的凈距離取160mm，在節(jié)點(diǎn)中心加勁肋高度與節(jié)點(diǎn)板高度相等，厚度12mm。4.5.1 支座底板的計(jì)算支座反力 R=309.2544KN 混泥土C20 所需底板面積錨栓直徑取d=25mm錨栓孔直徑為50mm，所需底板面積A=An+A0=322.14+2*4*5+(3.14*52/4)=381.8cm2按構(gòu)造要求采用底板面積為a*b=28*28=784>381.8cm2墊板采用100*100*20，孔徑26mm，實(shí)際底板面積為地板實(shí)際應(yīng)力： 查

21、表4.8的=0.056，則：M=0.0564.271892=8542Nmm底板厚度：所以底板尺寸4.52 加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取V=R/4=309.2544/4=77.3KNM=Ve=77.37=541.1KNcm。加勁肋的高度，厚度取與中間節(jié)點(diǎn)板相同（即）,。采用=6mm，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力： 4.5.3節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板連接焊縫的計(jì)算采用=8mm，實(shí)際焊縫總長度：焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力：五、參考文獻(xiàn) 1、戴國欣主編.鋼結(jié)構(gòu)（第三版）.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007 2、張耀春，周緒紅.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.高等教育出版社，2011 3、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2001） 4、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003） 5、建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105-2001）六、結(jié)束語 經(jīng)過一個(gè)星期的努力，過程曲折可謂一言難盡，其中有不理解，有困惑。從開始時(shí)滿富激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。通過這次課程