18m跨三角形鋼桁架課程設計

1、一、設計題目18m跨三角形鋼桁架二、設計資料1、某單層輕型工業(yè)廠房，平面尺寸18m90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形鋼屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料為波形彩鋼瓦+50厚玻纖棉+鋼絲網(wǎng)鋁箔，冷彎薄壁c型鋼檁條，檁條斜距1.555m，支撐布置自行設計，無吊車。采用鋼筋混凝土柱，混凝土強度等級為c20，鋼屋架與柱鉸接，柱截面尺寸400600mm；使用溫度-5攝氏度以上，地震烈度8度，連接方法及荷載性質，按設計規(guī)范要求。屋架軸線圖及桿件內力圖見圖。2、荷載標準值如下：（1）、永久荷載（沿屋面分布）屋面防水結構+檁條 0.2kn/m2鋼屋架及支撐等自重 0.35kn/m2（2）、

2、可變荷載屋面活荷載（按水平投影）0.50kn/m2基本風壓（地面粗糙度為b類）0.80kn/m2三、要求設計內容1、屋蓋結構布置2、屋架桿件內力計算和組合3、選擇桿件截面型號，設計節(jié)點4、繪制施工圖四、課題設計正文（一）屋蓋結構布置：上弦節(jié)間長度為兩個檁距，有節(jié)間荷載。上弦橫向水平支撐設置在房屋兩端及伸縮縫處的第一開間內，并在相應開間屋架跨中設置垂直支撐，在其余開間屋架下弦跨中設置一道通長的水平系桿。上弦橫向水平支撐在交叉點處與檁條相連。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1/2。具體支撐布置如下圖： （二）、屋架桿件內力計算和組合1、荷載組

3、合：恒載+活荷載；恒載+半跨活荷載2、上弦的集中荷載及節(jié)點荷載如下圖： 上弦集中荷載及節(jié)點荷載表荷載形式荷載分類集中荷載（設計值）p丿/kn節(jié)點荷載（設計值）p=2 p丿/kn備 注恒載5.8411.68p丿=1.20.551.5553/106=5.84kn活荷載6.2012.4p丿=1.40.51.5553/106=6.20kn恒載+活荷載12.0424.08p丿=5.84kn+6.20kn=12.04kn3、上弦節(jié)點風荷載設計值如圖所示。（1）按照規(guī)范可知風荷載體形系數(shù)：背風面-0.5；迎風面-0.5 （2）上弦節(jié)點風荷載為：w=1.4（-0.5）0.81.5566=-5.228kn4、內

4、力計算（1）桿件內力及內力組合如下表：（2）上弦桿彎矩計算。端節(jié)間跨中正彎矩為m1=0.8m0=0.8p丿l=0.8（1/412.04knm3/101.555m）=3.553knm中間節(jié)間跨中正彎矩和中間節(jié)點負彎矩為m2=0.6m0=0.61.862knm=1.1172knm（三）桿件截面選擇、設計節(jié)點（1）上弦桿截面 整個上弦不改變截面，按最大內力計算。桿1內力n=-175.6kn，m1x=1.49knm，m2x=1.117knm。選用2706,a=16.32cm2,w1x=38.74cm3，w2x=14.96cm3。ix=2.15cm，iy=3.11cm。長細比 x=150y=1500.5

5、8=0.58=12.9yz=由x y查表得（b類截面）， 塑性系數(shù) 1) 彎矩作用平面內的穩(wěn)定性。此端節(jié)間弦桿相當于規(guī)范中兩端支承的桿件，其上作用有端彎矩和橫向荷載并為異號曲率的情況，故取等效彎矩系數(shù)用跨中最大正彎矩驗算，代入公式得對于這種組合t形截面壓彎桿，在彎矩的效應較大時，可能在較小的翼緣一側因受拉塑性區(qū)的發(fā)展而導致構件失穩(wěn)，補充驗算如下：=6.3n/mm2f=215n/mm2顯然另一側不控制構件平面內的失穩(wěn)。故平面內的穩(wěn)定性得以保證。2）彎矩作用平面外的穩(wěn)定性。由于 ，所以梁的整體穩(wěn)定系數(shù)可由下式計算等效彎矩系數(shù)。用跨中最大正彎矩驗算，代入公式得=166.2n/mm2f=215n/mm

6、2根據(jù)支撐布置情況，可知上弦節(jié)點處均有側向支承以保證其不發(fā)生平面外失穩(wěn)。因此，可不必驗算節(jié)點處的平面外穩(wěn)定，只需驗算其強度。3）強度驗算。上弦節(jié)點2處（見節(jié)點編號圖）的彎矩較大，且w2x又比較小，因此截面上無翼緣一邊的強度，按下式驗算（an=a） （2）下弦桿截面 下弦桿也不改變截面，按最大內力計算。桿7的軸心力選用2564,a=8.78cm2 ix=1.73cm，iy=2.52cm。長細比 x=400y=400強度驗算 （3）腹桿截面 桿10內力n=-13.54kn。選用364，a=2.756cm2，iy=0.7cm。長細比 y=2000.54=0.54=14.9yz=200由x y查表得（

7、b類截面）， 上式中0.812為單面連接單角鋼的折減系數(shù)。上述計算也可采用表格形式進行。現(xiàn)將上述計算以及其他腹桿的計算一并列如下表：屋架桿件截面選用表桿件名稱桿件編號內 力計算長度/截面規(guī)格/長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應力/n/mm2n/knm1/knml0xl0yxx(yz)m2/knm上弦桿1-418.753.55 2.665155.5155.5280863.743.8（56.6）0.9370.8250.915199.4下弦桿7397.32245.888525088325.08245.888525049216.72393.48852504228351腹桿10-32.270.9110=9925044

8、30.3410.294113.211-68.630.8156=1241562504138104（105）0.353124.31272.240.8246=1972462808219165.143.513108.36246492250427333076.414180.62464922504273330121.3150.000.9295=266+5041934、節(jié)點設計節(jié)點編號如圖所示。（1） 一般桿件連接焊接 設焊縫厚度hf=4,焊縫長度可由公式計算列于下表。（2） 節(jié)點“1”1） 支座底板厚度。支座底板尺寸如圖7-40所示。支座反力為r =6p+1.151.746=610.098kn1.150.

9、746kn=65.69kn屋架桿件連接焊縫表桿件名稱桿件編號桿件內力/kn肢背焊縫肢尖焊縫備 注下弦桿7166.621504704 焊縫長度已考慮施焊時起弧或落弧的影響；桿件10的焊縫，已按規(guī)范規(guī)定考慮了焊縫強度折減系數(shù)0.85腹 桿10-13.5445445411-28.784544541230.294544541345.445044541475.74754454設a=b=12cm，a1=1.41412cm=16.9cm， b1=a1/2=8.45cm底板的承壓面積為an=24cm24cm-3.144cm2-24cm5cm=523cm2 板下壓應力為b1/a1=0.5，查表得則所需底板厚度為

10、t2） 支座節(jié)點板與底板的連接焊縫。設hf=8mm，lw=（240-10）mm2+（120-4-10-10）mm4=844mm，按下式計算 支座節(jié)點板與加勁助的連接焊縫厚度計算從略。 3） 上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫。n=175.6kn，設焊縫厚度為4mm，焊縫計算長度lw=（160+360-10）=510mm，如圖所示：假定桿件軸心力n全由角鋼肢尖焊縫傳遞，并考慮傳力的偏心影響，其中偏心矩e=（70-20）=50mm則（3）節(jié)點2、3如圖所示，節(jié)點荷載p假定由角鋼肢背的塞焊縫承受，按構造要求節(jié)點板較長，故焊縫強度可以滿足，計算從略。節(jié)點兩側上弦桿軸心力之差，假定由角鋼肢尖焊縫承受，并考慮偏心力矩的影響，計算結果如下表所示：節(jié)點名稱節(jié)點號上弦節(jié)點1162.88175.612.724501201.2243.21602166.01169.253.244505301.221.21160（4）節(jié)點4，如下圖所示，節(jié)點荷載p，假定由角鋼肢背的塞焊縫承受，同上按構造要求考慮，即可滿足，計算從略。1）上弦桿拼接角鋼的連接焊縫以該節(jié)點的最大軸力n計算。設hf=4mm，則有2）上弦桿角鋼與節(jié)點板的連接焊縫以上述軸心力的15%按下式計算。設hf=4mm=50mm，l丿m按構造要求為220mm，取lw=（220-10）=210mm，則（