鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、屋架形式由例題可知，采用梯形鋼屋架，屋架幾何結(jié)構(gòu)尺寸見施工圖中幾何尺寸圖。二、屋架內(nèi)力計(jì)算荷載計(jì)算和布置見例題，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算根據(jù)模型輸入，具體計(jì)算通過PKPM電算求得。結(jié)構(gòu)內(nèi)力見施工圖中各桿件內(nèi)力。三、屋架構(gòu)件選擇根據(jù)內(nèi)力和構(gòu)造要求，以及工程經(jīng)濟(jì)原則。截面構(gòu)件選擇如下：1上下弦桿：不等邊角鋼短肢相并2∟90×56×5，肢間距離6mm。2腹桿：除中間豎直腹桿外，其余腹桿取等邊角鋼T型組合2∟70×5，肢間距離6mm。中間豎直腹桿采用等邊角鋼十字型組合2∟90×6，肢間距離6mm。3節(jié)點(diǎn)板：各節(jié)點(diǎn)板一律采用6mm厚的鋼板。四節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)根據(jù)構(gòu)造要求，由于角鋼和鋼板厚度分別為5mm和6mm，因此，角鋼肢背最大焊腳尺寸為6mm，肢尖最大為5mm。為了施焊方便，因此在本屋架連接角焊縫中除特殊說明外統(tǒng)一取5mm。弦桿與節(jié)點(diǎn)板塞焊縫6mm可以等效為兩個(gè)3mm的角焊縫，上弦桿節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)10mm，下弦桿節(jié)點(diǎn)板伸出10mm。半屋架簡(jiǎn)圖如下：1上弦節(jié)點(diǎn)板計(jì)算上弦B節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)B上弦內(nèi)力差最大，ΔN=-97.7-0.4=-98.1KN。節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背塞焊縫連接，假定塞焊縫只承受屋面集中荷載P，P=1.2×4.5+1.4×2.7=9.18KN。節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢尖采用雙面貼角焊縫連接，承擔(dān)上弦內(nèi)力差ΔN。由于一般塞焊縫不起控制作用，因此先計(jì)算肢尖焊縫，再驗(yàn)算塞焊縫。由肢尖焊縫尺寸hf=5mm，設(shè)焊縫長(zhǎng)度為lf，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=lf-2弦桿由內(nèi)力差引起的偏心彎矩：M=ΔN×e=98.1×（43.5+0.5×0.7×5）×0.001=4.44KN·M則肢尖腳焊縫處：бf=6M2×0.7h則折算應(yīng)力：（бf/β聯(lián)立解得：lw≧140.9mm，則lf≧lw為了滿足一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備：取矩形節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為310mm此時(shí)：бf=42.3N/mm2τf=46.7N/mm2（бf/βf）2再驗(yàn)算塞焊縫：hf1=3mm，lw=310-2則塞焊縫正面角焊縫應(yīng)力：бf1=P2×0.7hf1lw=根據(jù)應(yīng)力圖，已知左斜腹桿軸力86.2KN最大，以此腹桿作為控制桿，由等邊角鋼肢背和肢尖內(nèi)力分配系數(shù)分別為：α1=0.7，則角鋼肢背和肢尖的兩面?zhèn)群缚p分擔(dān)的內(nèi)力：N1=0.7×86.2=60.34KNN2=0.3×86.2=25.86KN可求出需要兩側(cè)焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度：lw1=N12×lw2=N22×根據(jù)節(jié)點(diǎn)板的構(gòu)造要求：取節(jié)點(diǎn)板的寬度為195mm，將角鋼與節(jié)點(diǎn)板滿焊連接，又實(shí)際測(cè)得兩側(cè)焊縫為：lf1=112mm又B節(jié)點(diǎn)右斜腹桿軸力64.5KN，而實(shí)際焊縫都大于100mm，故能滿足強(qiáng)度要求，不在驗(yàn)算。因此采用的節(jié)點(diǎn)板：－310×195×6mm滿足要求。上弦D節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)B上弦內(nèi)力差ΔN=-143.1+97.7=45.8KN，小于B節(jié)點(diǎn)內(nèi)力差。為了便于施工方便，節(jié)點(diǎn)板D和B取一樣：鋼板－310×195×6mm由于節(jié)點(diǎn)荷載一樣，故肢背塞焊縫不在驗(yàn)算。又左斜腹桿最大軸力為48.2KN，而實(shí)際設(shè)計(jì)焊縫皆大于100mm，由B節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知，腹桿角焊縫長(zhǎng)度足夠，不必再驗(yàn)算。上弦F節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)B上弦內(nèi)力差ΔN=-151.5+143.1=8.4KN,內(nèi)力差較小。先選用矩形節(jié)點(diǎn)鋼板：－260×200×6mm由塞焊縫承受的節(jié)點(diǎn)荷載一般不起控制作用，不必驗(yàn)算?，F(xiàn)在驗(yàn)算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板肢尖角焊縫：弦桿由內(nèi)力差引起的偏心彎矩：M=ΔN×e=8.4×（43.5+0.5×0.7×5）×0.001=0.4KN·M焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：lw則肢尖腳焊縫處：бf=6M2×0.7hfτf=ΔN2×折算應(yīng)力：（бf/βf又節(jié)點(diǎn)板和腹桿的連接焊縫均大于100mm，由B節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知，腹桿和節(jié)點(diǎn)板連接是可靠的。因此采用的節(jié)點(diǎn)板－260×200×6mm滿足要求。上弦C、E、G節(jié)點(diǎn)根據(jù)內(nèi)力圖可知，上弦C、E、G節(jié)點(diǎn)弦桿內(nèi)力差為0，則節(jié)點(diǎn)板與上弦肢尖角焊縫可按構(gòu)造確定。先設(shè)節(jié)點(diǎn)采用梯形節(jié)點(diǎn)板：－190×6mm，長(zhǎng)邊為240mm，短邊為115mm。驗(yàn)算塞焊縫：бf1=P2×0.7hf1l在節(jié)點(diǎn)板和腹桿的連接中，連接焊縫均大于100mm，由B節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知，腹桿和節(jié)點(diǎn)板連接是可靠的。因此采用的梯形節(jié)點(diǎn)板－240×6mm滿足要求。上弦A節(jié)點(diǎn)由于A節(jié)點(diǎn)中，上弦桿軸力、腹桿內(nèi)力、節(jié)點(diǎn)荷載均較小，因此可不計(jì)算節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，可按構(gòu)造選擇梯形節(jié)點(diǎn)板：－190×6mm，長(zhǎng)邊為200mm，短邊為105mm。2下弦節(jié)點(diǎn)板計(jì)算下弦J節(jié)點(diǎn)無集中荷載作用下的下弦中間節(jié)點(diǎn)，弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫承受弦桿相鄰節(jié)點(diǎn)內(nèi)力差：ΔN=125.1-54.2=70.9KN，其需要的焊縫長(zhǎng)度：角鋼肢背：lw1≧k1ΔN2角鋼肢尖：lw2≧k2Δ可知需要的焊縫長(zhǎng)度較短，根據(jù)構(gòu)造要求，選擇矩形鋼板：－390×260×6mm此鋼板與腹桿連接由B節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知均滿足要求，不再驗(yàn)算。下弦K、L節(jié)點(diǎn)由于K、L節(jié)點(diǎn)的弦桿內(nèi)力差相差不大而且其值不大，由J節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知，根據(jù)構(gòu)造要求，選擇矩形鋼板：－300×250×6mm此鋼板與腹桿連接由B節(jié)點(diǎn)計(jì)算可知均滿足要求，不再驗(yàn)算。2拼接節(jié)點(diǎn)板計(jì)算屋脊H節(jié)點(diǎn)在屋脊節(jié)點(diǎn)處，腹桿內(nèi)力較小，腹桿連接焊縫不再計(jì)算。同時(shí)弦桿與節(jié)點(diǎn)板的受力不大，按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，選擇矩形節(jié)點(diǎn)板：－460×380×6mm這里進(jìn)行拼接計(jì)算，上弦桿軸力151.5KN，拼接角鋼采用和上弦桿相同截面2∟90×56×5，除倒棱外，豎肢切去Δ=5+5+5=15mm，并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)總長(zhǎng)度?！苐w=N0.7共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度：lf拼接角鋼總長(zhǎng)度：L=2lf實(shí)際取拼接角鋼長(zhǎng)度為：400mm下弦拼接M節(jié)點(diǎn)根據(jù)等強(qiáng)度原則，拼接角鋼采用和上弦桿相同截面2∟90×56×5，豎肢切去Δ=5+5+5=15mm根據(jù)公式，拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)長(zhǎng)度：lw=N4×0.7hff實(shí)際取拼接角鋼L=400mm＞2×148+10=306mm滿足要求下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按桿件內(nèi)力的15%計(jì)算，得肢背焊縫長(zhǎng)度為：lf=0.15N2×由計(jì)算可知，節(jié)點(diǎn)板的大小可按構(gòu)造選擇：梯形節(jié)點(diǎn)板：－230×6mm，長(zhǎng)邊為350mm，短邊為230mm。3支座節(jié)點(diǎn)計(jì)算支座節(jié)點(diǎn)板與桿端連接由以上計(jì)算可知，均可由構(gòu)造得到保證，根據(jù)電算結(jié)果取：節(jié)點(diǎn)板－330×300×6mm，支座底板－360×280×6mm。下面計(jì)算加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接：根據(jù)電算軸力圖，支座反力R=71KN，則一個(gè)加勁肋連接焊縫承受的內(nèi)力V=R/2=35.5KN，M=35.5×0.07=2.5KN·M，加勁肋高度和厚度同節(jié)點(diǎn)板，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力：бf=6M2×0.7hflτf=ΔN2×0.7h折算應(yīng)力：（бf/βf）2五構(gòu)造要求1填板設(shè)計(jì)根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，填板的距離不得超過40i（壓桿），為了施工方便，在截面所用桿件中最小回轉(zhuǎn)半徑為3