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文檔簡介
梯形鋼屋架課程設(shè)計一、設(shè)計資料(1) 題號80,屋面坡度1:16,跨度30m,長度96m,柱距6m,地點:哈爾濱,基本風(fēng)壓:0.45kN/m,基本雪壓:0.45 kN/m(2) 采用1.5m6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板,80mm厚泡沫混凝土保護(hù)層,卷材屋面,屋面坡度i=1/16。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7kPa,雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.45 kN/m,積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.6 kN/m。(3) 混凝土采用C20,鋼筋采用Q235B級,焊條采用E43型。(4) 屋架計算跨度:=30m-20.15m=29.7m(5) 跨中及端部高度:采用無檁體系屋蓋方案,緩坡梯形屋架。 取屋架在29.7m軸線處的高度 取屋架在30m軸線處的端部高度 屋架的中間高度 屋架跨中起拱按考慮,取60mm。二、結(jié)構(gòu)形式與布置 屋架形式及幾何尺寸如下圖:梯形鋼屋架支撐布置如下圖:1、 荷載計算屋面荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn),計算時取較大值進(jìn)行計算,故取屋面活荷載0.7 kN/m進(jìn)行計算。屋架沿水平投影面積分布的自重(包括支撐)按經(jīng)驗公式計算,跨度單位為米(m)。荷載計算表如下:荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)設(shè)計值(kN/m)預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.41.35=1.89三氈四油防水層0.40.41.35=0.54找平層(厚20mm)0.220=0.40.41.35=0.5480厚泡沫混凝土保護(hù)層0.086=0.480.481.35=0.648屋架和支撐自重0.12+0.011030=0.450.451.35=0.608管道荷載0.10.11.35=0.135永久荷載總和3.234.361屋面活荷載0.70.71.4=0.98積灰荷載0.60.61.4=0.84可變荷載總和0.31.82設(shè)計屋架時,應(yīng)考慮以下三種荷載組合(1) 全跨永久荷載+全跨可變荷載:(2) 全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載:半跨節(jié)點可變荷載:(3)全跨屋架(包括支撐)自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點屋架自重:半跨接點屋面板自重及活荷載:(1)、(2)為使用節(jié)點荷載情況,(3)為施工階段荷載情況。4、內(nèi)力計算 屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如下:由數(shù)解法解得F=1時的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)(F=1作用于全跨左半跨和右半跨).然后進(jìn)行組合,如下表:桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第一種組合F第二種組合第三種組合計算桿件內(nèi)力(kN)全跨左半跨右半跨F1+F2F1F2F3F4F3F4上弦AB000000000BC、CD-11.94-8.98-3.42-6664.21-615.73-527.93-297.27-158.82-664.21DE、EF-19.97-14.39-6.83-1110.91-1019.51-895.68-480.93-285.65-1110.91FG、GH-24.43-16.61-9.57-1359.02-1230.92-1115.61-562.67-380.83-1359.02HI-26.05-16.31-11.92-1449.14-1289.59-1217.69-563.78-450.39-1449.14IJ、JK-26.55-16.76-12.00-1476.95-1316.59-1238.62-578.14-455.19-1476.95下弦ab6.564.951.95364.93338.55289.41163.7486.25364.93bc16.4412.065.34914.54842.80732.72401.44227.86914.54cd22.5815.788.301256.101144.721022.20531.11337.901256.10de25.5516.6910.831421.321276.191180.21570.86419.501421.32ef25.4013.9514.021412.981225.431226.57499.27507.071414.98斜腹桿aB-11.55-8.85-3.31-642.51-598.29-507.54-291.77-148.68-642.51Bb9.436.953.04524.58483.96419.91231.10130.11524.58bD-8.12-5.67-3.01-451.71-411.58-368.01-190.87-122.16-451.71Dc6.324.062.76351.58314.56293.26139.44105.86351.58cF-5.00-2.80-2.70-278.15-242.11-240.47-99.67-97.09-278.15Fd3.501.462.50194.70161.29178.3256.8683.72194.70dH-2.27-0.27-2.45-126.28-93.52-129.23-19.39-75.70-126.28He1.00-0.862.2855.6325.1676.60-16.7464.3676.60-16.74eg0.883.17-2.8148.9586.46-11.4986.69-67.7786.69-67.77gK1.633.92-2.8090.68128.1918.11110.17-63.41128.19-63.41gI0.680.610.0937.8336.6828.1619.486.0437.83Aa-0.5-0.50-27.81-27.81-19.62-15.65-2.74-27.81豎桿Cb、Ec-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Gd-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Jg-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Ie-1.47-1.430-81.77-81.12-57.70-44.98-8.04-81.77Kf0000000005、 桿件設(shè)計(1) 上弦桿整個上弦采用等截面,按IJ、JK桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計,即 N= -1476.95kN上弦桿計算長度:屋架平面內(nèi):為節(jié)間軸線長度,即屋架平面外:由于屋架為無檁體系,并且認(rèn)為大型屋面板只起到剛性系桿作用,根據(jù)支持布置和內(nèi)力變化情況,取為支撐點間的距離,即 =3m根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度,上弦截面選用兩個不等肢角鋼,短肢相并,如圖:腹桿最大內(nèi)力N= -642.51kN,查表得中間節(jié)點板厚度選用12mm,支座節(jié)點板厚度選用14mm。 設(shè)=60,查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表,得(由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬b類),則需要的截面積為:需要的回轉(zhuǎn)半徑: 根據(jù)需要A、查角鋼表,選用218011016,肢背間距a=12mm,則:A=8827.8,=30.6mm,=88.4mm驗算: 由于=150,所以滿足細(xì)長比要求。 因為,只需求,查表得=0.861,則故所選截面符合要求。(2) 下弦桿整個下弦桿采用同一截面,按最大內(nèi)力所在的桿計算. N=1421.32kN,mm(因跨中有通長系桿),所需截面為:選用218011012,因,故用不等肢角鋼,短肢相并,如下圖 故所選截面符合要求。(3) 端斜桿aB桿件軸力: N= -642.51kN計算長度: 因為,故采用不等肢角鋼,長肢相并,使.選用21409010,則 A=44.522cm, 因為,只需要求,查表得0.769,則所以所選截面符合要求。(4)腹桿此桿可在g點處不斷開,采用通桿。最大拉力: 最大壓力: 在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距,在桁架平面外的計算長度:選用2635,查表有:因,只需求,查表得=0.365,則符合要求(5)豎桿由于桿件內(nèi)力較小,按選擇,則需要的回轉(zhuǎn)半徑為查型鋼表,選截面的和較上述計算的和略大。選用2635,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.481,則符合要求。(6)斜腹桿選用2505,其幾何特征為符合要求。(7)豎桿由于桿件內(nèi)力較小,按選擇,則需要的回轉(zhuǎn)半徑為選用2505,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.745,則符合要求。(8)斜腹桿選用2635,其幾何特征為符合要求。 (9)斜腹桿 選用210010,則:A=3852.2,=30.5mm,=46mm驗算: 故所選截面符合要求。(10)腹桿由于桿件內(nèi)力較小,按選擇,則需要的回轉(zhuǎn)半徑為選用2505,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.478,則符合要求。 (11)斜腹桿 設(shè)=80,查得需要的截面積為:需要的回轉(zhuǎn)半徑: 根據(jù)需要A、查角鋼表,選用210010,則:A=3852.2,=30.5mm,=46mm驗算:因,只需求,查表得=0.747,則符合要求。(12) 斜腹桿 選用2906,則:A=2128,=27.9mm,=41.2mm驗算: 故所選截面符合要求。(13)腹桿由于桿件內(nèi)力較小,按選擇,則需要的回轉(zhuǎn)半徑為選用2505,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.426,則符合要求。(14)斜腹桿 設(shè)=80,查得需要的截面積為:需要的回轉(zhuǎn)半徑: 根據(jù)需要A、查角鋼表,選用2906,則:A=2128,=27.9mm,=41.2mm驗算:因,只需求,查表得=0.770,則符合要求。(15)腹桿由于桿件內(nèi)力較小,按選擇,則需要的回轉(zhuǎn)半徑為選用2505,其幾何特征為符合要求。 (16)腹桿選用2505,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.378,則符合要求。 (17)斜腹桿 設(shè)=80,查得需要的截面積為:需要的回轉(zhuǎn)半徑: 根據(jù)需要A、查角鋼表,選用2906,則:A=2128,=27.9mm,=41.2mm驗算:因,只需求,查表得=0.645,則符合要求。(18)腹桿選用2505,其幾何特征為因,只需求,查表得=0.536,則符合要求。33桿件編號內(nèi)力(kN)計算長度截面規(guī)格截面面積回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細(xì)比容許長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計算應(yīng)力IJ、JK-1476.95150.330021801101688.283.068.8449.1233.941500.861190.7de1421.32300148521801101267.423.18.7496.77169.70350210.8Aa-27.81157.8197.225059.6091.532.53103.078.01500.53654.0aB-642.51250.6250.62140901044.5224.473.7456.0667.001500.764187.7Bb524.58200.5250.621001038.523.054.6065.7354.48350138.2Cb-55.63172.0215.025059.6061.532.53112.485.01500.478121.15bD-451.17215.92269.921001038.523.054.6070.7958.671500.747156.97Dc351.58215.92269.9290621.282.794.1277.4065.50350165.20Ec-55.63187.04233.825059.6061.532.53122.290.621500.426135.94cF-278.15228.56285.7290621.282.794.1381.9269.341500.770169.75Fd194.70228.56285.725059.6061.532.53149.4112.9350202.69Gd-55.63202.0252.525059.6061.532.5313299.81500.378153.20dH-126.28241.44301.8290621.282.794.1286.5473.31500.64592.0He76.60-14.50214.4301.8263512.281.943.04124.4579.421500.414150.60Ie-81.77217.0271.3263512.281.943.04111.8889.241500.481138.37eg86.46-67.77208.6417.2263512.281.943.04107.53135.031500.365151.12gK128.19-63.41208.641702263512.281.943.04107.53135.031500.365151.12Kf9.45693349349263512.282.452.45142.449142.4492007.7gI37.84156.9196.125059.6061.532.53102.5477.5135039.40Jg-55.63108.5135.625059.6061.532.5370.9053.601500.74577.736、節(jié)點設(shè)計(1) 下弦節(jié)點b用E43型焊條,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫為,則所需的焊縫長度為 設(shè)“bD”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為設(shè)“Cb”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為按比例繪出詳圖,從而確定節(jié)點板尺寸為:610mm435mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為61cm,=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求。(2) 下弦節(jié)點c用E43型焊條,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“cD”桿的肢背和肢尖焊縫為,則所需的焊縫長度為 設(shè)“cE”桿的肢背和肢尖焊縫,因其內(nèi)力較?。?55.63kN)則所需的焊縫長度按照構(gòu)造設(shè)置為40mm。設(shè)“Cb”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為按比例繪出詳圖,從而確定節(jié)點板尺寸為:590mm370mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為59cm,=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求。(3) 下弦節(jié)點d用E43型焊條,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“dF”桿的肢背和肢尖焊縫為,則所需的焊縫長度為 設(shè)“dG”桿的肢背和肢尖焊縫,因其內(nèi)力較小(-55.63kN)則所需的焊縫長度按照構(gòu)造設(shè)置為40mm。設(shè)“Cb”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為按比例繪出詳圖,從而確定節(jié)點板尺寸為:280mm530mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為53cm,=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求。(4) 下弦節(jié)點e用E43型焊條,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“eH”桿的肢背和肢尖焊縫為,則所需的焊縫長度為 設(shè)“eI”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度 設(shè)“Cb”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為 按比例繪出詳圖,從而確定節(jié)點板尺寸為:265mm530mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為53cm,=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求。節(jié)點詳圖如圖所示:(5)下弦拼接節(jié)點f拼接角鋼與下弦桿的連接計算機(jī)拼接角鋼總長度的確定。拼接角鋼與下弦桿之間每邊有4條角焊縫連接,可近似認(rèn)為4條角焊縫均勻傳力。拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫按下弦截面積等強(qiáng)度計算,即拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫最大承受的內(nèi)力值為,A為下弦角鋼截面總面積。則在拼接節(jié)點一邊每條焊縫的計算長度為 每條焊縫的實際長度 拼接角鋼的總長度 (6)上弦節(jié)點“B”“bB”桿肢背焊縫長度230mm,肢尖焊縫長度110mm。設(shè)“aB”桿的肢背和肢尖焊縫,則所需的焊縫長度為為了在上弦上擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算,槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為530mm,則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa節(jié)點詳圖如下:(7)上弦節(jié)點“D”“bD”桿肢背焊縫長度200mm,肢尖焊縫長度100mm?!癱D”桿肢背焊縫長度160mm,肢尖焊縫長度100mm。為了在上弦上擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算,槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為500mm,則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa節(jié)點詳圖如下:(8)上弦節(jié)點“H”“dH”桿肢背焊縫長度70mm,肢尖焊縫長度50mm?!癳H”桿肢背焊縫長度50mm,肢尖焊縫長度40mm。為了在上弦上擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算,槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為450mm,則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa節(jié)點詳圖如下:(9)上弦節(jié)點“F”“cF”桿肢背焊縫長度130mm,肢尖焊縫長度80mm?!癲F”桿肢背焊縫長度100mm,肢尖焊縫長度70mm。為了在上弦上擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算,槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為435mm,則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa節(jié)點詳圖如下:(10)上弦節(jié)點“I”“eI”桿肢背焊縫長度50mm,肢尖焊縫長度40mm?!癵I”桿肢背焊縫長度40mm,肢尖焊縫長度40mm。節(jié)點詳圖如圖所示:(11)上弦節(jié)點“J、A、C、E、G”為了在上弦上擱置屋面板,節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算,槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為345mm,則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa(12)屋脊節(jié)點“K”設(shè)拼接角鋼與收壓弦桿之間的角焊
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