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生效日期地址：電話：傳真:郵編:鋼結構屋蓋課程設計計算書姓名：班級：土木工程學號：指導老師：2012年6月11日設計說明設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壓為m2,屋面離地面高度為12m，不上人屋面。雪荷載m2檁條設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，于跨中設置一道拉條，水平檁距×°=×=2228．65mm，坡向斜距荷載標準值（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）自重設為KN/m2⑵可變荷載：屋面雪荷載ω=m2,基本風壓ωo=KN/m2內力計算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彎矩設計值：MX=pYl2/8=×62/8=·mMy=pXl2/32=×62/32=·m⑵永久荷載和風荷載的吸力組合按《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009—2001房屋高度為12m取μz=按《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102：2002附錄A，風荷載體型系數(shù)為：㏒=A=×6m=垂直于屋面的風荷載標準值ωk=μSμzω0=××（×）=KN/m2檁條線荷載pXY=（）×=×=mpX=××=KN/mpY=××KN/m彎矩設計值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，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當設置拉條時，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構造要求λx=600/=<200λy=300/=<200故此檁條在平面內外均滿足要求屋架設計⑴屋架結構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《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011--2001）支撐布置見圖，上弦橫向水平支撐設置在房屋兩端和伸縮縫處第一開內，并在相應開間屋架跨中設置垂直支撐，其余在開間，屋架下弦跨中設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荷載標準值永久荷載（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《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009--2001）表考慮積雪全跨均勻分布情況，由于α=°<25°所以μr=雪荷載標準值SK=μrSO=KN/m2㈡風荷載基本風壓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，，上弦集中恒荷載標準值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控制，則上弦節(jié)點荷載設計值為×+×KN=KN若基本荷載組合由永久荷載效應控制，則上弦節(jié)點荷載設計值為×+×=綜上可知，本工程屋面荷載組合效應由可變荷載效應控制。風荷載標準值風荷載體型系數(shù)：背風面μs=迎風面μs=≈風壓高度變化系數(shù)μz(本設計地面粗糙度為B類)屋架下弦標高H=12+2=坡度i=1/α=°風壓高度變化系數(shù)μz=≈

z=計算主要承重結構：ωk=

zμsμzω0背風面：ωk=×（）××=KN/m2（垂直于屋面）迎風面：ωk=×（）××=KN/m2（垂直于屋面）由檁條傳給屋架上弦的集中風荷載標準值P3、=ω1、=××6=KN上弦節(jié)點風荷載標準值P3=ω1=P3、=KN⑹內力計算=1\*GB3①內力組合見表桿件名稱桿件編號全跨荷載半跨荷載風荷載內力組合最不利內力內力系數(shù)恒載標準值1P1K=（計支撐自重）恒載標準值2P1K=（不計支撐自重）活載標準值P2K=內力系數(shù)半跨活（或雪）荷載內力標準值SK=內力系數(shù)風荷載內力標準值P3K=恒2+活恒2+半跨活恒2+風上弦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件名稱桿件號內力（KN）規(guī)格面積（㎝2）長細比穩(wěn)定系數(shù)應力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設焊縫hf=6㎜lw=160-40-2×6=108mm焊縫應力由公式得：{[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力的15%計算，角鋼肢尖角焊縫的焊腳尺寸hf2=4