鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)30m跨度

1、一、 設(shè)計(jì)資料（1）某車間跨度為30m，廠房總長(zhǎng)度102m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)50/10t中級(jí)工作制軟鉤橋式吊車，地區(qū)計(jì)算溫度高于-20，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為6度，屋架下弦標(biāo)高為18m；采用1.56 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，級(jí)防水，卷材屋面，桁架采用梯形鋼桁架，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面尺寸為450450mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，屋架采用的鋼材及焊條為：鋼材采用Q345鋼，焊條為E50型。（2）屋架計(jì)算跨度 L。=30000-2150=29700 (3)跨中及端部高度：本設(shè)計(jì)為無檁屋蓋體系，采用平坡梯形屋架，取屋架在30m 軸線處的端部高度h=2000mm，屋架

2、的中部高度h=3500mm.2、 結(jié)構(gòu)形式與布置 屋架桿件的幾何尺寸如圖1所示 圖1 屋架支撐布置見圖2所示： 圖2三、荷載與內(nèi)力計(jì)算1、荷載計(jì)算永久荷載：改性瀝青防水層0.4kN/m220厚1:2.5水泥砂漿找平層0.4kN/m2150厚加氣混凝土保溫層0.9kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）1.4kN/m2懸掛管道 0.10N/m2屋架和支撐自重為 0.120+0.011x30=0.45kN/m2 總和 3.65kN/m2可變荷載基本風(fēng)壓： 0.40 kN/m2基本雪壓：（不與活荷載同時(shí)考慮）0.5kN/m2積灰荷載0.7kN/m2不上人屋面活荷載0.7kN/m2總和 1.4kN

3、/m2永久荷載設(shè)計(jì)值 1.23.65KN/=4.38KN/可變荷載設(shè)計(jì)值 1.41.4KN/=1.96KN/屋面坡度不大，對(duì)荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。2荷載組合：設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮以下三種組合：組合一 全跨永久荷載+全跨可變荷載 屋架上弦荷載P=(4.38KN/+1.96KN/) 1.56=57.06KN組合二 全跨永久荷載+半跨可變荷載 屋架上弦荷載P1=4.38KN/1.56=39.42KN P2=1.96KN/1.56=17.64KN組合三 全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷載屋架上弦荷載 P3=0.45KN/1.21.56=4.86KNP

4、4=(1.41.2+0.71.4)1.56=23.94KN四、 內(nèi)力計(jì)算用圖解法或數(shù)解法皆可算出屋架桿件在全跨荷載作用下的內(nèi)力，如表4.1 所示。桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）桿件內(nèi)力桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）桿件內(nèi)力上弦AB00斜腹桿aB-15.34-580.402BC, CD-15.35-580.905Bb8.82442.12DE, EF-18.19-9140975bD-7.55-379.755FG, GH -21.53-1082.96Dc5.36271.112HI-22.36-1124.71cF-4.22-212.755IJ, JK-22.73-1143.32Fd2.62131.775下弦a

5、b6.33318.333dH-1.51-75.963bc15.36772.608He0.2914.588cd20.211016.566eg1.5376.99de22.131112.635gK2.17108.654ef21.241067.868gI0.5124.645豎桿Aa-0.56-27.665豎桿Jg-0.90-42.755Cb, Ec-1.01-50.3Ie-1.43-71.426Gd-0.97-49.294Kf0.031.002五、 桿件設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力為580.4kN，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為=12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度為14mm。5.1 上弦桿整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。上弦IJ

6、、JK 桿件的內(nèi)力最大,即N= -1160.8KN，屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)軸線長(zhǎng)度 lox=150.8cm，上弦橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度loy=300cm根據(jù)屋架上弦桿平面內(nèi)和平面外計(jì)算長(zhǎng)度關(guān)系，采用等穩(wěn)定性原則，上弦截面選用兩個(gè)不等邊角鋼，短肢相并。假定長(zhǎng)細(xì)比=60，查附錄表4.2，可得穩(wěn)定系數(shù)=0.807（由雙角鋼組成的T 形和十字形截面均屬于b 類），則截面幾何特性為=1160.8*1000/(215*0.807)=6690.3 根據(jù)截面幾何特性查角鋼規(guī)格表，選用216010014，肢背間距a=12mm，則按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算滿足長(zhǎng)細(xì)比小于等于=150 的要求。 =N/A=119.30MP215M

7、P故所選截面合適。填板在每個(gè)節(jié)間放一塊，則填板間距滿足要求。5.2 下弦桿整個(gè)下弦采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的桿de 計(jì)算，即N=1112.6kN.de 桿平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度 lox=300cm；平面外的計(jì)算長(zhǎng)度取縱向水平支撐點(diǎn)與系桿或系桿與系桿間的距離loy=29700/2=1485cm下弦桿是拉桿，則所需截面面積為因 loxloy，故用不等邊角鋼，短肢相并，選用21409012，此時(shí)按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算5.3 端斜桿aB桿件軸力N=580.4KN,計(jì)算長(zhǎng)度lox=loy=2535mm,因?yàn)閘ox=loy，故采用不等邊角鋼，長(zhǎng)肢相并，使，選用21409010，則=N/A=181.75MP227

8、5.2=550.4mm2） 弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，由于節(jié)點(diǎn)荷載較小，驗(yàn)算可以省略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按照上弦內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫=8mm，節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為500mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為因桁架的跨度較大，需將桁架分成兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊縫。腹板與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同。6.4 支座節(jié)點(diǎn)A為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面至支座底板頂面的距離不宜小于下弦角鋼水平肢寬度和130mm。本設(shè)計(jì)中取160mm. 在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為14mm.支座節(jié)點(diǎn)桿端焊縫采用相鄰節(jié)點(diǎn)板上同一桿件的焊縫長(zhǎng)度，按構(gòu)造要求選擇節(jié)點(diǎn)板尺寸。1） 支座底板的計(jì)算錨栓直徑取d=25mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板毛面積支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩相鄰邊支撐而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為 其中，底板實(shí)際應(yīng)力 兩相鄰支撐之間的對(duì)角線長(zhǎng)度為 兩相鄰支撐的相交點(diǎn)到對(duì)角線的垂直距離為 2） 加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算偏于安全的假