鋼結(jié)構(gòu)芬克式屋架課程設(shè)計(jì)

一、屋架選型初選芬克式屋架基本形狀及尺寸參數(shù)如下圖所示：屋面坡度，坡角，，屋架計(jì)算長(zhǎng)度；中間高度上弦劃分為4個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間長(zhǎng)度下弦分為3個(gè)區(qū)間。區(qū)間長(zhǎng)度分別為，，上弦每節(jié)間設(shè)置兩根檁條，檁條間設(shè)有拉條，檁條間距為。屋架支撐布置如下圖所示：二、荷載計(jì)算1.恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算將沿屋面斜面分布的恒荷載換算為沿水平投影面分布的荷載，應(yīng)乘以系數(shù)。桁架沿水平投影面積分布的自重按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。兩層多波壓型鋼板：礦渣棉板保溫層：桁架自重：合計(jì)：2.活荷載標(biāo)準(zhǔn)值不上人屋面活載三、檁條設(shè)計(jì)1.荷載與內(nèi)力計(jì)算檁條線荷載標(biāo)準(zhǔn)值線荷載設(shè)計(jì)值：由恒載效應(yīng)控制由活荷載效應(yīng)控制則彎矩設(shè)計(jì)值：，對(duì)X軸的凈截面模量對(duì)Y軸的凈截面模量選用槽鋼［102.截面驗(yàn)算因檁條間設(shè)有拉條，故可不驗(yàn)算整體穩(wěn)定強(qiáng)度驗(yàn)算故強(qiáng)度滿足要求剛度驗(yàn)算（驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)取荷載的標(biāo)準(zhǔn)值）檁條在垂直于屋面方向最大撓度為：允許最大撓度故剛度滿足設(shè)計(jì)要求四、屋架設(shè)計(jì)1.節(jié)點(diǎn)集中荷載計(jì)算檁條作用在屋架上弦桿的集中荷載中間節(jié)點(diǎn)處集中荷載端節(jié)點(diǎn)處集中荷載等效荷載示意圖如下示：2.屋架內(nèi)力計(jì)算各桿件內(nèi)力系數(shù)如下圖示：各桿件內(nèi)力設(shè)計(jì)值桿件上弦桿腹桿下弦桿ABBCCDDEBFCFCGCHDHEHGHAFFGGJ系數(shù)內(nèi)力值-180檁條集中荷載作用端節(jié)點(diǎn)彎矩其他節(jié)間的正彎矩和節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩3.上弦桿截面設(shè)計(jì)整個(gè)上弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力桿設(shè)計(jì)（壓桿）桿端，選用角鋼2L100×7等肢相拼成T形截面上弦桿是壓彎構(gòu)件1）強(qiáng)度驗(yàn)算故強(qiáng)度滿足要求2）穩(wěn)定驗(yàn)算由正彎矩控制的平面內(nèi)長(zhǎng)細(xì)比：，繞X軸屈曲時(shí)屬于b類截面，查表可得構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率滿足要求較小翼緣受拉區(qū)：滿足要求由負(fù)彎矩控制的平面外由于受壓弦桿側(cè)向支撐點(diǎn)間距為節(jié)間長(zhǎng)度的2倍，且則換算長(zhǎng)細(xì)比繞y軸屈曲時(shí)處于b類截面由查表可得構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率翼緣受拉且腹板故滿足要求4.下弦桿截面設(shè)計(jì)整個(gè)下弦桿采用等截面，故按最大內(nèi)力設(shè)計(jì)所需桿件截面積選用角鋼2L70×45×5短肢相拼成T形截面查表可得：對(duì)于拉桿均滿足要求，故下弦桿所選鋼材滿足設(shè)計(jì)要求5.腹桿截面設(shè)計(jì)腹桿EG在節(jié)點(diǎn)H處不斷開，采用通長(zhǎng)桿件所需桿件截面積選用角鋼2L45×5相拼組成T形截面查表可得：對(duì)于拉桿均滿足要求，故腹桿EG所選鋼材滿足設(shè)計(jì)要求腹桿CF和CH，，所需桿件截面積查表可得：對(duì)于拉桿均滿足要求，故腹桿EG所選鋼材滿足設(shè)計(jì)要求選用單角鋼L45×5可滿足設(shè)計(jì)要求對(duì)于腹桿BF和DH（壓桿），，初選單角鋼L45×5，，，換算長(zhǎng)細(xì)比由于，所以只求，由查表可得：強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿足要求，故所選鋼材滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于腹桿CG（壓桿），初選用角鋼2L45×5相拼組成T形截面，，對(duì)于壓桿換算長(zhǎng)細(xì)比由查表可得：強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿足要求，故腹桿CG所選鋼材滿足設(shè)計(jì)要求。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)由于采用E43型手工焊，Q235級(jí)鋼材、角焊縫，查表知下弦節(jié)點(diǎn)F對(duì)于CF桿和BF桿取桿件厚度，故可取肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取故桿件BF、CF與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫長(zhǎng)度為肢背、肢尖均50mm，焊腳尺寸4mm根據(jù)所求焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及裝配等誤差，按實(shí)際比例繪節(jié)點(diǎn)詳圖如上圖示，從而可確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為。節(jié)點(diǎn)板與下弦桿滿焊，故焊縫長(zhǎng)度，取焊縫承受內(nèi)力肢背側(cè)焊縫：故焊縫強(qiáng)度滿足要求。下弦節(jié)點(diǎn)G（考慮運(yùn)輸和施工方便，下弦桿在節(jié)點(diǎn)G處斷開）對(duì)于CG桿和CH桿，取桿件厚度，故可取肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取故桿件BF、CF與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫長(zhǎng)度為肢背、肢尖均50mm，焊腳尺寸4mm根據(jù)所求焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及裝配等誤差，按實(shí)際比例繪節(jié)點(diǎn)詳圖如上圖示，從而可確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為。節(jié)點(diǎn)板與下弦桿滿焊，故焊縫長(zhǎng)度，取焊縫承受內(nèi)力肢背側(cè)焊縫故焊縫強(qiáng)度滿足要求。下弦桿斷開處采用同型號(hào)角鋼L70×45×5進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠緊密結(jié)合，并便于施工，需將拼接角鋼的尖角去除，且截去垂直肢的寬度。考慮兩弦桿間的空隙，拼接角鋼的長(zhǎng)度為上弦節(jié)點(diǎn)C對(duì)于桿件CF、CH，取肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取對(duì)于桿件CG，取肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取故桿件BF、CF與節(jié)點(diǎn)板的角焊縫長(zhǎng)度為肢背、肢尖均50mm，焊腳尺寸4mm根據(jù)所求焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及裝配等誤差，按實(shí)際比例繪節(jié)點(diǎn)詳圖如上圖示，從而可確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為。上弦桿與節(jié)點(diǎn)板間焊縫，承受上弦桿內(nèi)力差與檁條傳來(lái)的集中荷載作用。為了便于在上弦桿上安置檁條，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背。用槽焊縫把上弦桿與節(jié)點(diǎn)板焊接起來(lái)。集中荷載，對(duì)槽焊縫長(zhǎng)度中心偏心距很小，故可認(rèn)為彎矩。槽焊縫，槽鋼［10寬度，與上弦桿滿焊，故滿足要求內(nèi)力差偏心距故節(jié)點(diǎn)板與上弦桿肢尖滿焊焊縫長(zhǎng)度。滿足要求上弦節(jié)點(diǎn)B、D由于上弦桿節(jié)點(diǎn)B、D處腹桿內(nèi)力F和相鄰弦桿節(jié)間內(nèi)力差均很小，可按構(gòu)造要求確定焊縫尺寸，取，肢背、肢尖焊縫長(zhǎng)度屋脊節(jié)點(diǎn)E屋脊節(jié)點(diǎn)處弦桿有斷開，采用同型號(hào)角鋼L100×7進(jìn)行拼接，尖角削除，且截去垂直肢的寬度。對(duì)于桿件EH，取肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取根據(jù)所求焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及裝配等誤差，按實(shí)際比例繪節(jié)點(diǎn)詳圖如上圖示，從而可確定節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖示。節(jié)點(diǎn)板與上弦桿肢尖的連接焊縫承受的內(nèi)力按計(jì)算，且考慮偏心距，則承受彎矩取肢尖滿焊焊縫長(zhǎng)度屋脊節(jié)點(diǎn)處集中荷載F由檁條與上弦桿肢背焊縫承受，驗(yàn)算過(guò)程與結(jié)果同節(jié)點(diǎn)C拼接角鋼焊腳尺寸取，故一條焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為：故所需拼接角鋼長(zhǎng)度，取端支座節(jié)點(diǎn)A屋架支撐于的鋼筋混凝土柱上采用C20級(jí)混凝土，對(duì)于AF桿，，2L70×45×5短肢相拼為T形截面，取。肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取對(duì)于AB桿，，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)肢背，與弦桿肢背用槽焊縫連接肢背實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，取肢尖，實(shí)際焊縫長(zhǎng)度，根據(jù)所求焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及裝配等誤差，按實(shí)際比繪節(jié)點(diǎn)詳圖如上圖示，從而可確定節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖示。支座底板尺寸計(jì)算支座反力支座底板凈面積錨栓直徑采用，U形開口面積故底板所需面積根據(jù)構(gòu)造要求選取底板尺寸故底板所受均布荷載反力，查表得底板單位寬度彎矩故支座底板厚度由于桁架跨度18m,按構(gòu)造要求取底板厚度