某鋼結(jié)構(gòu)屋蓋課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、h築龍網(wǎng)A 鋼結(jié)構(gòu)屋蓋課程設(shè)計(jì)計(jì)算書名:*班 級：02 土木工程（4）班學(xué) 號：BTMGC02053指導(dǎo)老師： *2005年6月11日h築龍網(wǎng)A 設(shè)計(jì)說明1、設(shè)計(jì)某一檢修廠房屋蓋，跨度為27m長度為80m柱距為6m,三角形屋架，鋼材為 Q235-B,焊條采用E43型，屋面為 壓型鋼板，屋面坡度i=1 : 2.5，屋架鉸接于鋼筋混凝土柱頂， 無吊車，外檐口采用自由排水，采用槽鋼檁條，檁條間距為2827.25mm2、基本風(fēng)壓為0.4KN/m2,屋面離地面高度為12 m,不上人屋面。雪荷載0.6KN/m2檁條設(shè)計(jì)1、檁條采用輕型槽鋼檁條2、屋面材料為壓型鋼板，屋面坡度為 1: 2.5 （a =21.

2、80 ）檁條跨度為6m,于跨中設(shè)置一道拉條，水平檁距2396.4 XCOS21.80 =2396.4 X 0.93=2228. 65mrp 坡向斜距 2396.4mm3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對水平投影面）永久荷載：壓型鋼板（不保溫）自重為 0.1 KN/m2,檁條（包 括拉條和支撐）自重設(shè)為0.11 KN/m2可變荷載：屋面雪荷載3 =0.6KN/m2,基本風(fēng)壓3 o=0.40 KN/m24、內(nèi)力計(jì)算永久荷載于屋面活荷載組合檁條線荷載h築龍網(wǎng)A Pk二(0.21+0.6 ) X 2.229=1.805 KN/mp= (1.2 X0.21 + 1.4 X 0.6 ) X 2.229=2.434 KN/m

3、px=psin21.8 0=2.434 X 0.37=0.901 KN/m0pY=pcos21.8 =2.434 X 0.93=2.264 KN/m彎矩設(shè)計(jì)值：M x= Py l 2/8=2.264 X62/8=10.188KN mM y= px l 2/32=0.901 X 6732=1.014 KNm永久荷載和風(fēng)荷載的吸力組合按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB5000 2001房屋高度為12m取a z=1.0按門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 CECS102 2002附錄A,風(fēng)荷載體型系數(shù)為：1.5 log A-2.9=-1.211A=2.22865m2X 6m=13.72m垂直于屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值3

4、k= a s a z 3 0=-1.211 x 1.0 X(1.05 X 0.4 ) =-0.509 KN/m 2檁條線荷載PxY= (0.509-0.21 X cos21.80)X 2.22865=0.314 X 2.22865=0.070KN/mpx =0.21 X2.229 X sin21.8 o=0.174 KN/mPy =1.4 X 1.211 X 2.229-0.21 X 2.229 Xcos21.8彎矩設(shè)計(jì)值M x= PyI 2/8=3.344 X 62/8=15.048KN/mh築龍網(wǎng)A My= pxl2/8=0.174 X62/8=0.783KN/m截面選擇選用選用輕型槽鋼【

5、20 W=152.2 cm Wynma=54.9 cm Wynmin=20.53cmI x=152.20 cm136.98 X 103) +0. 783 X 106/ (1.2 X 18.45 X 103) =139.99215N/m i x=8.07 cm i y=2.20 cm 計(jì)算截面有孔洞削弱，考慮0.9的折減系數(shù)，則凈截面模量為：WNx=0.9 X 152.2=136.98cm6 x = Mx/( 丫 x WzX)+My/( 丫 y Wynmin)=15.048 X 106/ ( 1.05 XVnmax=0.9 X 54.9=49.41 cm 63皿山=0.9 X 20.5=18.4

6、5 cm:梟 Lk：川!x=1.05屋面能阻止檁條失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，截面的塑性發(fā)展系數(shù)丫y y=1.20,按公式計(jì)算截面a、b點(diǎn)的強(qiáng)度為（見圖）Pypxxy136.98 x 103) +0.783 x 106/ (1.2 x 49.41 x 103) =117.83215N/mrn撓度計(jì)算因?yàn)橹螇盒弯摪褰饘侔?，有積灰的瓦楞鐵和石棉等金屬面者，容許撓度為L/200當(dāng)設(shè)置拉條時(shí)，只須計(jì)算垂直于屋面方向的最大撓度v y=(5/384) x(3.344 x cos21.8x60004) / (206x 103x 1522 x 104) =16.7mmL/200=30mm構(gòu)造要求入 x=600/8.07=7

7、4.35200入 y=300/2.20=136.36200故此檁條在平面內(nèi)外均滿足要求三、屋架設(shè)計(jì)屋架結(jié)構(gòu)的幾何尺寸如圖檁條支撐于屋架上弦節(jié)點(diǎn)。屋架坡角（上弦與下弦之間的夾角）為 a =21.80。檁距=2.229mh築龍網(wǎng)A 支撐布置建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）支撐布置見圖，上弦 橫向水平支撐設(shè)置在房屋兩端和伸縮縫處第一開內(nèi)，并在相應(yīng)開間屋架跨中設(shè)置垂直支撐，其余在開間，屋架下弦跨中設(shè)置一通長水平柔 性系桿，上弦橫向水平支撐在交叉點(diǎn)處與檁條相連，故上弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度等于其節(jié)間幾何長度，下弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度為屋架跨度的一半。荷載標(biāo)準(zhǔn)值荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載（恒荷載

8、）（對水平投影面）壓型鋼板（不保溫）0.1 KN/m 2檁條自重（不包括拉條支撐）0.1 KN/m 2 TOC o 1-5 h z 屋架及支撐自重0.15 KN/m2管道條0.05 KN/m2合計(jì)0.40 KN/m2可變荷載（活荷載）（對水平投影面）h築龍網(wǎng)A 雪荷載基本雪壓 So=0.6 KN/m2a =21.80 25所以卩r = 1.0雪荷載標(biāo) 準(zhǔn)值 Sk= a rSo=0.6 KN/m2風(fēng)荷載廠i i廠基本風(fēng)壓3 0=0.4 KN/m2荷載組合恒荷載+活（或雪）荷載恒荷載+半跨活（或雪）荷載恒荷載+風(fēng)荷載屋架、檁條自重+半跨（屋面板+0.3 KN/m2安裝荷載）上弦的集中恒荷載及節(jié)點(diǎn)荷

9、載由檁條傳給屋架上限的集中恒荷載和上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載見圖築龍網(wǎng) zhulonq.cam 由檁條傳給屋架上限的集中活荷載和上弦節(jié)點(diǎn)活荷載見圖具體計(jì)算過程如下；全跨屋面恒荷載作用下，上弦集中 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Pi、=0.40 X 6 X 2.229 X3/101/2=5.08KN上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載 R二R、=5.08 KN全跨雪荷載作用下 R、=0.60 X6X 2.229 X 3/101/2=7.61 KN上弦節(jié)點(diǎn)雪荷載：B= P2 =7.61 KN假定基本組合由可變荷載效應(yīng)控制，則上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為1.2 X 5.08 +1.4 X 7.61 KN=16.75 KN 若基本荷載組合由永久荷載效應(yīng)控制，

10、則上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為1.35 X 5.08+1.4 X7.61 = 17.512KN咸*築龍網(wǎng) 綜上可知，本工程屋面荷載組合效應(yīng)由可變荷載效應(yīng)控 制。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載體型系數(shù)：背風(fēng)面口 s=-0.5迎風(fēng)面a s=-0.47-0.5風(fēng)壓高度變化系數(shù)口 z（本設(shè)計(jì)地面粗糙度為 B類）屋架下弦標(biāo)高 12.0m H=12+5.08/2=14.54m 坡度 i=1/2.5 a=21.80 風(fēng)壓高度 變化系數(shù)卩z=1.021.0 ? z=1.0計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)：3 k= ?z a s a z W 0背風(fēng)面： W k=1.0 x( -0.5 ) x 1.0 x 0.4=0.2 KN/m 2 (垂 直于屋

11、面）迎風(fēng)面：w k=1.0 x( -0.5 ) x 1.0 x 0.4=0.2 KN/m 2 (垂 直于屋面）由檁條傳給屋架上弦的集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)=w 1、=-0.2x 2.229 x 6=-2.652 KN 上弦節(jié)點(diǎn)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 R=w 1二P3=-2.625 KN內(nèi)力計(jì)算 內(nèi)力組合見表屋架桿件內(nèi)力組合表全跨荷載半跨荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合桿件名稱桿件編號內(nèi)力 系數(shù)恒載標(biāo) 準(zhǔn)值1P1K =5.08（計(jì)支撐自重）恒載標(biāo) 準(zhǔn)值2P1K =3.17 （不計(jì)支撐自重）活載 標(biāo)準(zhǔn) 值P2K=7.61內(nèi)力 系數(shù)半跨活（或 雪）荷 載內(nèi)力 標(biāo)準(zhǔn)值Sk=7.61內(nèi)力 系數(shù)風(fēng)荷 載內(nèi) 力標(biāo) 準(zhǔn)值P3K =-2.6

12、751.2 恒2+ 1.4活1.2恒2+1.4半跨活1.0恒2+1.4風(fēng)最 不 利 內(nèi) 力1-2-17.39-88.34-55.13-132.34-12.55-95.5116.50-44.14-251.43-199.87-116.93-251.43上2-3-16.13-81.94-51.13-122.75-11.35-86.3715.55-41.60-233.21-182.27-109.37-233.213-4-16.76-85.14-53.13-127.54-12.10-92.0816.50-44.14-242.31-192.67-114.93-242.314-5-16.44-83.52-5

13、2.11-125.11-11.65-88.6616.50-44.14-237.69-186.66-113.91-237.69弦5-6-15.18-77.11-48.12-115.52-10.40-79.1415.55-41.60-219.47-168.54-106.36-219.476-7-15.8-80.26-50.09-120.24-11.05-84.0916.30-43.60-228.44-177.83-111.13-228.44下弦1-816.5083.8252.31125.5712.0091.32-17.3046.28238.57190.62117.10238.578-913.506

14、8.5842.80102.749.0568.87-14.3038.25195.20147.7896.35195.209-109.0045.7228.5368.494.5534.63-9.4325.23130.1282.7263.85130.122-8-1.34-6.81-4.24-10.20-1.34-10.201.35-3.61-19.37-19.37-9.29-19.37腹3-8-1.34-6.81-4.24-10.20-1.34-10.201.35-3.61-19.37-19.37-9.29-19.374-83.0015.249.5122.833.0022.83-3.118.3243.3

15、743.3721.1643.374-9-2.85-14.48-9.03-21.69-2.85-21.693.05-8.16-41.20-41.20-20.45-41.204-113.0015.249.5122.833.0022.83-3.118.3243.3743.3721.1643.375-11-1.34-6.81-4.24-10.20-1.34-10.201.35-3.61-19.37-19.37-9.29-19.376-11-1.34-6.81-4.24-10.20-1.34-10.201.35-3.61-19.37-19.37-9.29-19.37桿9-114.5022.8614.27

16、34.254.5034.25-4.4211.8265.0765.0730.8265.077-117.5038.123.7857.087.5057.08-7.8521.00108.45108.4553.18108.457-10000000000000截面選擇上弦桿截面選擇上弦桿采用相同截面，以節(jié)間1-2的最大軸力Nl-2來選擇,下弦以節(jié)間1-8的最大軸力N1-8來選擇，腹桿以節(jié)間7-11的最大軸力N7-11來選擇各桿件的截面尺寸選擇如下表構(gòu)件名稱桿 件 號內(nèi)力 （KN）規(guī)格面積(cm 2)長細(xì)比穩(wěn)定 系數(shù)應(yīng)力(Tf=215N/ mm2|x/ix二|y/iy=251.43X 103/上N1-2-2

17、51.431 廠23.86239.6/479.2/6=0.5230.523 X 23.86弦100X 63.1=774.37=X 102=207.73110下387.2/774.4/238.57X 103/N1-823 016=0.163弦238.5775 乂 82.28=3.42=T23.01 X 10 2/ UO169.82226.43=103.68腹387.2/774.4/108.45X 103/桿N7-11108.4521.332.13=3.22=6=0.14621.33 X 10 2桿70 X 8181.78240.50=50.84桿件名桿件截面規(guī)格桿件肢背焊肢背焊肢尖焊肢尖焊縫稱編

18、號(m)內(nèi)力腳尺寸縫長度腳尺寸長度lw(mm)hf1(m)lw( mm)hf2 (mm)(m)下弦桿1-8758238.574160475斜腹桿2-8708-19.374454453-8708-19.374454454-870843.374454454-9708-41.204454454-1170843.374454455-11708-19.374454456-11708-19.374454457-11708108.454804459-1170865.07455445豎腹桿7-107080445445注：表中焊縫計(jì)算長度lw,lw=lw / +2hf上弦接點(diǎn)連接計(jì)算支座節(jié)點(diǎn)“ 1”為了便于施焊

19、下弦桿肢背與支座板頂面的距離取125mn，錨栓用2M20栓孔位置見圖P=12.69KN00P仁6.345KNR=76.14KN2-築龍網(wǎng)N=251.43KNN=238.57KNaa2-2在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋高度和節(jié)點(diǎn)板高度相同 A、支座底板計(jì)算支座反力：R=76.14 kn1/2設(shè) a=b=120mm a=2 x 120=169.7mmbi x a/2=84.4mm 支座底板承壓面積為:h築龍網(wǎng)A 2 2An=240X 200- nX 20-2 X 40X 50=52300mm由公式驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度R/An=76.14 X 103/52300=1.46n/mm2v B cf

20、 c1/2 1/2 2=(Ab/ Ac) fc=(240 X 240/52300) X 9.6=10 n/mmi i 2(C20混凝土 f c=9.6 n/mm ),_二 11” 0 ;廠：11 : PI 占II.支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，有公式得：M邛 q a 12式中 q=R/ An= R/ A 0- A n=76140/52300=1.46 n/mmb1/ a 1=84.8/169.7=0.5查表得(3 =0.06 M=B q a12=0.06 X 1.46 X169.7 2=2522.71 n/mm2支座底板厚度由公式得1/2 1/2t=(6M/f)=( 6 X 252

21、2.71/215)=8.39 取12mmB、加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫假定一塊加勁肋承受的屋架支座反力的四分之一，即：1/4 X 76.14=19.035 kn焊縫受剪力 V=19.035 kn 彎矩 M=19.035X( 120-20)/2=952 kn mm 設(shè)焊縫 hf=6 mm l w =160-40-2 X 6=108mm焊縫應(yīng)力由公式得：v/(2 X 0.7h fl w) 2+6M /(2 X 0.7 3 hl W2) 21/2h築龍網(wǎng)A 二19.035 x 103/(2 x 0.76 x 108) +6 x 952x 103/(2 x 0.7 x 1.22 x 6x 1082) 2

22、=(13445.32+2283.51 ) 1/22=125160 n/mmc、- ” 一 支座底板的連接焊縫假定焊縫傳遞全部支座反力R=76.14 kn設(shè)焊縫的hf=8mm支座底板的連接焊縫長度為刀l w=2 (240-2hf)+4x (120-4-10-2h f) =2 (240-2 x 8) +4x (120-4-10-2x 8) =808mm 由公式得：t f=R/0.7 B fhf刀l w= 76.14 x 103/0.7 x1.22 x8x 808 =13.8 f =0.95 x 160=152 n/mX滿足要求。D上弦桿于節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算節(jié)點(diǎn)板和焊縫的連接計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板于上弦角鋼肢背

23、采用槽焊縫連接，假定槽焊縫只承重屋面集中荷載P,P=12.69kn。節(jié)點(diǎn)板于上弦角鋼肢尖采用雙面角焊縫連接，承受上弦的內(nèi)力差 N 節(jié)點(diǎn)“ 1”槽焊縫 hf1=0.5t 1=4mm 其中 X 為節(jié)點(diǎn)板厚度。I w=500-2hf=520-2x 4=512mm 由公式得:3(T f=P/ ( 2 x 0.7hfl w) =12.69 x 10/2 x 0.7 x 4 x512=4.43n/m卅vf,=0.95 x 160=152 n/m卅 可見塞焊縫般不控制，僅需驗(yàn)算肢尖焊縫。h築龍網(wǎng)A 上弦采用不等邊角鋼，短肢相拼，肢尖角焊縫的焊 腳尺寸hf2=5mm則角鋼肢尖焊縫的計(jì)算長度I w=520-2

24、X 5=510mm上弦內(nèi)力差N二-251.43 kn偏心彎矩 M=N e ,e=55mn由公式得：(T f=6M/(2X 0.7 hf2l W2) = (6X 251.43 X 103)X 55/ (2X 0.7 X 5X 5102) =45.57 n/mm2t f=N/ (2X 0.7 h f2l w) =251.43 X 103/ (2X 0.7 X 52X 510) =70.43 n/mm2 2 1/2 2 2 1/2(c f/ B f) +t f = (45.57/1.22 ) +70.43 =79.72n/m卅vf,=0.95 X 160=152 n/m用 可見肢尖焊縫安 全上弦節(jié)點(diǎn)

25、“ 2”(見圖)h築龍網(wǎng)A 節(jié)點(diǎn)板與上弦的連接計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板于上弦角鋼肢背采用槽焊縫 連接，假定槽焊縫只承重屋面集中荷載P, P=12.96kn。節(jié)點(diǎn)板于上弦角鋼肢尖采用雙面角貼角焊縫連接，承受上弦的內(nèi)力差N節(jié)點(diǎn)“ 2”塞不控制只需驗(yàn)算肢尖焊縫。上弦采用等邊角鋼，肢角焊縫的焊腳對hf2=0.5mm則角鋼肢尖角焊縫的計(jì)算長度 I w=130-2hf=130-2hf=130-2 x 5=120mm :弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力差 N=-251.43-(-233.21)=-18.22 kn 偏心 彎矩M=Ne e=55mn由公式得： TOC o 1-5 h z 23(T f=6M/ (2X 0.7 h f2|

26、w) = (6x 18.22 x 10 )x 55/I：r ri 1 -廠 i22(2x 0.7 x 5x 120 ) =59.65 n/mmt、= N/ (2x 0.7 hf21 w) =18.22 x 10 2 1/2=(59.65/1.22 ) +21.69 =53.79n/mmfWf=0.95 x 160=152 n/mm 可見肢尖焊縫安全上弦節(jié)點(diǎn)“ 4”(見圖)/ (2x 0.7 x 52x 120) =21.69 n/mm2 2 1/2(c f/ B f)+ T f 築龍網(wǎng)zhulongcom因上弦桿間內(nèi)力差小，節(jié)點(diǎn)板尺寸大，故不需要再驗(yàn)算屋脊節(jié)點(diǎn)“ 7”（見圖）上弦桿節(jié)點(diǎn)荷載P假

27、定角鋼肢背的塞焊縫承受同上，按構(gòu)造要求 考慮，都可滿足。h築龍網(wǎng)A 根據(jù)公式，上弦桿件與拼接角鋼之間在接頭一側(cè)的焊縫長 度為L w=N/(4 X O.7hffwf)+2hf =228.44 X 10T = N/ (2X 0.7 hf21 w) =34.27 X 10/ (2X 0.7 X 4X 235) =26.04 n/mm2(f/ B f ) 2+ t f2 1/2= ( 29.25/1.22 ) 2+12.96T/2=27.25n/mmf；=0.95 X 160=152 n/mnl 可見肢尖焊縫安全下弦拼接節(jié)點(diǎn)“10”/ (4X 0.7 X 4X 0.95X 160) +2X4=142.2m m 取 140mm采用拼接角鋼長1=2