18m跨三角形剛桁架

18m跨三角形剛桁架18m跨三角形剛桁架18m跨三角形剛桁架18m跨三角形剛桁架編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:鋼結(jié)構(gòu)屋蓋課程設(shè)計計算書姓名：班級：土木工程學(xué)號：指導(dǎo)老師：2012年6月11日設(shè)計說明設(shè)計某一檢修廠房屋蓋，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：，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?；撅L(fēng)壓為m2,屋面離地面高度為12m，不上人屋面。雪荷載m2檁條設(shè)計檁條采用輕型槽鋼檁條屋面材料為壓型鋼板，屋面坡度為1：（α=°）檁條跨度為6m，于跨中設(shè)置一道拉條，水平檁距×°=×=2228．65mm，坡向斜距荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對水平投影面）⑴永久荷載：壓型鋼板（不保溫）自重為KN/m2，檁條（包括拉條和支撐）自重設(shè)為KN/m2⑵可變荷載：屋面雪荷載ω=m2,基本風(fēng)壓ωo=KN/m2內(nèi)力計算⑴永久荷載于屋面活荷載組合檁條線荷載pK=（+）×=KN/mp=（×+×）×=KN/mpX==×=KN/mpY==×=KN/m彎矩設(shè)計值：MX=pYl2/8=×62/8=·mMy=pXl2/32=×62/32=·m⑵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》GB50009—2001房屋高度為12m取μz=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：㏒=A=×6m=垂直于屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk=μSμzω0=××（×）=KN/m2檁條線荷載pXY=（）×=×=mpX=××=KN/mpY=××KN/m彎矩設(shè)計值MX=pYl2/8=×62/8=mMy=pXl2/8=×62/8=m⑶截面選擇選用選用輕型槽鋼【20W=cm3Wynmax=cm3Wynmin=cm3IX=cm4ix=cmiy=cm計算截面有孔洞削弱，考慮的折減系數(shù)，則凈截面模量為：WNX=×=Wynmax=×=cm3Wynmin=×=cm3⑷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)γx=γy=,按公式計算截面a、b點的強(qiáng)度為（見圖）бx=Mx/(γxWNX)+My/(γyWynmin)=×106/（××103）+0.783×106/（××103）=<215N/mm2бy=Mx/(γxWNX)+My/(γyWynmax)=×106/（××103）+×106/（××103）=<215N/mm2⑸撓度計算因為支撐壓型鋼板金屬板，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，只須計算垂直于屋面方向的最大撓度vy=(5/384)×（××60004）/（206×103×1522×104）=<L/200=30mm構(gòu)造要求λx=600/=<200λy=300/=<200故此檁條在平面內(nèi)外均滿足要求屋架設(shè)計⑴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。屋架坡角（上弦與下弦之間的夾角）為α=°檁距=⑵支撐布置《建筑抗震設(shè)計規(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處與檁條相連，故上弦桿在屋架平面外的計算長度等于其節(jié)間幾何長度，下弦桿在屋架平面外的計算長度為屋架跨度的一半。⑶荷載標(biāo)準(zhǔn)值永久荷載（恒荷載）（對水平投影面）壓型鋼板（不保溫）KN/m2檁條自重（不包括拉條支撐）KN/m2屋架及支撐自重KN/m2管道條KN/m2合計KN/m2可變荷載（活荷載）（對水平投影面）㈠雪荷載基本雪壓SO=KN/m2，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009--2001）表考慮積雪全跨均勻分布情況，由于α=°<25°所以μr=雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值SK=μrSO=KN/m2㈡風(fēng)荷載基本風(fēng)壓ω0=KN/m2⑷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+KN/m2安裝荷載）⑸上弦的集中恒荷載及節(jié)點荷載由檁條傳給屋架上限的集中恒荷載和上弦節(jié)點恒荷載見圖由檁條傳給屋架上限的集中活荷載和上弦節(jié)點活荷載見圖具體計算過程如下；全跨屋面恒荷載作用下，，上弦集中恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值P1、=×6××3/101/2=上弦節(jié)點恒荷載P1=P1、=KN全跨雪荷載作用下P2、=×6××3/101/2=KN上弦節(jié)點雪荷載：P2=P2、=KN假定基本組合由可變荷載效應(yīng)控制，則上弦節(jié)點荷載設(shè)計值為×+×KN=KN若基本荷載組合由永久荷載效應(yīng)控制，則上弦節(jié)點荷載設(shè)計值為×+×=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μs=迎風(fēng)面μs=≈風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz(本設(shè)計地面粗糙度為B類)屋架下弦標(biāo)高H=12+2=坡度i=1/α=°風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=≈

z=計算主要承重結(jié)構(gòu)：ωk=

zμsμzω0背風(fēng)面：ωk=×（）××=KN/m2（垂直于屋面）迎風(fēng)面：ωk=×（）××=KN/m2（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P3、=ω1、=××6=KN上弦節(jié)點風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值P3=ω1=P3、=KN⑹內(nèi)力計算=1\*GB3①內(nèi)力組合見表桿件名稱桿件編號全跨荷載半跨荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合最不利內(nèi)力內(nèi)力系數(shù)恒載標(biāo)準(zhǔn)值1P1K=（計支撐自重）恒載標(biāo)準(zhǔn)值2P1K=（不計支撐自重）活載標(biāo)準(zhǔn)值P2K=內(nèi)力系數(shù)半跨活（或雪）荷載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值SK=內(nèi)力系數(shù)風(fēng)荷載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值P3K=恒2+活恒2+半跨活恒2+風(fēng)上弦1-22-33-44-55-66-7下弦1-88-99-10腹桿2-83-84-84-94-115-116-119-117-117-10000000000000屋架桿件內(nèi)力組合表⑺截面選擇㈠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N1-2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（㎝2）長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力σ[f]=215N/㎜2lx/ix=λxly/iy=λy上弦N1-2┓100×6=77=110φ=×103/××102=下弦N1-8┛75×8==×103/×102=腹桿N7-11┛70×8==×103/×102=桿件名稱桿件編號截面規(guī)格（㎜）桿件內(nèi)力（㎜）肢背焊腳尺寸hf1（㎜）肢背焊縫長度lw(㎜)肢尖焊腳尺寸hf2(㎜)肢尖焊縫長度lw′(㎜)下弦桿1-8┛75×84160475斜腹桿2-8┛70×84454453-8┛70×84454454-8┛70×84454454-9┛70×84454454-11┛70×84454455-11┛70×84454456-11┛70×84454457-11┛70×84804459-11┛70×8455445豎腹桿7-10┛70×80445445注：表中焊縫計算長度lw,lw=lwˊ+2hf⑻上弦接點連接計算支座節(jié)點“1”為了便于施焊下弦桿肢背與支座板頂面的距離取125mm，錨栓用2M20，栓孔位置見圖在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋高度和節(jié)點板高度相同。支座底板計算支座反力：R=kn設(shè)a=b=120mma1=21/2×120=b1×a1/2=支座底板承壓面積為：An=240×200-π×202-2×40×50=52300mm2由公式驗算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度R/An=×103/52300=mm2<βcfc=(Ab/Ac)1/2fc=(240×240/52300)1/2×=10n/mm2（C20混凝土fc=n/mm2）支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，有公式得：M=βqa12式中q=R/An=R/A0-An=76140/52300=n/mm2b1/a1==查表得β=M=βqa12=××=n/mm2支座底板厚度由公式得t=(6M/f)1/2=(6×215)1/2=取12mm加勁肋與節(jié)點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×=kn焊縫受剪力V=kn彎矩M=×（120-20）/2=952kn·mm設(shè)焊縫hf=6㎜lw=160-40-2×6=108mm焊縫應(yīng)力由公式得：{[v/(2×]2+[6M/(2×βfhflw2)]2}1/2={[×103/(2××108)]2+[6×952×103/(2×××6×1082)]2}1/2=（+）1/2=125<160n/mm2支座底板的連接焊縫假定焊縫傳遞全部支座反力R=kn設(shè)焊縫的hf=8mm，支座底板的連接焊縫長度為∑lw=2（240-2hf）+4×（120-4-10-2hf）=2（240-2×8）+4×（120-4-10-2×8）=808mm由公式得：τf=R/βfhf∑lw=×103/××8×808=<fwf=×160=152n/mm2滿足要求。上弦桿于節(jié)點板的焊縫計算節(jié)點板和焊縫的連接計算，節(jié)點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=。節(jié)點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“1”槽焊縫hf1==4mm其中t1為節(jié)點板厚度。lw=500-2hf=520-2×4=512mm由公式得：σf=P/（2×）=×103/2××4×512=mm2<fwf=×160=152n/mm2可見塞焊縫一般不控制，僅需驗算肢尖焊縫。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算長度lw=520-2×5=510mm上弦內(nèi)力差N=kn偏心彎矩M=N·e，e=55mm由公式得：σf=6M/（2×hf2lw2）=（6××103）×55/（2××5×5102）=n/mm2τf=N/（2×hf2lw）=×103/（2××5×510）=n/mm2[（σf/βf）2+τf2]1/2=[（）2+]1/2=mm2<fwf=×160=152n/mm2可見肢尖焊縫安全=2\*GB3②上弦節(jié)點“2”（見圖）節(jié)點板與上弦的連接計算，節(jié)點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=。節(jié)點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“2”塞不控制只需驗算肢尖焊縫。上弦采用等邊角鋼，肢角焊縫的焊腳對hf2=則角鋼肢尖角焊縫的計算長度lw=130-2hf=130-2hf=130-2×5=120mm：弦桿相鄰節(jié)間內(nèi)力差N==kn偏心彎矩M=Nee=55mm由公式得：σf=6M/（2×hf2lw2）=（6××103）×55/（2××5×1202）=n/mm2τf=△N/（2×hf2lw）=×103/（2××5×120）=n/mm2[（σf/βf）2+τf2]1/2=[（）2+]1/2=mm2<fwf=×160=152n/mm2可見肢尖焊縫安全=3\*GB3③上弦節(jié)點“4”（見圖）因上弦桿間內(nèi)力差小，節(jié)點板尺寸大，故不需要再驗算。=4\*GB3④屋脊節(jié)點“7”（見圖）上弦桿節(jié)點荷載P假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。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×+2hf=×103/（4××4××160）+2×4=,取140mm采用拼接角鋼長l=2×140+10=290,實際拼接角鋼總長可取為300mm。拼接角鋼豎肢需切肢，實際切肢△=t+hf+5=12+8+5=25mm,切肢后剩余高度h-△=110-25=85mm，水平肢上需要設(shè)置安裝螺栓。上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫按肢尖焊縫承受上弦桿內(nèi)力的15%計算，角鋼肢尖角焊縫的焊腳尺寸hf2=4