華科鋼結(jié)構(gòu)課設(shè)27米鋼結(jié)構(gòu)屋架課程計算書要點

1、第一部分一、設(shè)計資料 2二、設(shè)計內(nèi)容 3三、設(shè)計要求 3第二部分 一、荷載和內(nèi)力計算 4二、支撐布置 5三、桿件內(nèi)力計算圖 6四、桿件截面選擇 6五、節(jié)點設(shè)計 9第一部分一、設(shè)計資料(1)設(shè)計資料某廠房跨度為l=27m總長240m柱距6m.房內(nèi)無吊車，無天窗,無振動設(shè)備。采用 1.5 x 6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋第3頁共15頁架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級為c30,。地區(qū)計算溫度高于-200c。鋼材選用q235鋼，焊條為e43型(2)屋架形式及幾何尺寸屋面采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，采用梯形鋼屋架。屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)如附圖一所示。屋面坡度為i =(3340 -1

2、990)* 2/2700 = 1:10屋架計算跨度為26.7m,端部高度取1990mm中部高度取3340mm(3)荷載標準值永久荷載：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板(包括嵌縫)二氈三油(上鋪綠豆砂)防水層0.4 kn/m21.4 kn/m2找平層2cm厚保溫層20.4 kn/m0.4 kn/m屋架及支撐自重:按公式q =0.12 + 0.11l計算:0.309 kn/m 2永久荷載總和2.617 kn/m2可變荷載:屋面活荷載:20.7kn /m附圖一圖1.1 27米跨屋架幾何尺寸圖1.2 27米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值第9頁共15頁圖1.3 27米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)

3、力值第二部分一、荷載和內(nèi)力計算1、荷載計算恒荷載總和：2.617kn / m2屋面活荷載大于雪荷載，故不考慮雪荷載。可變荷載總和：1.5 kn / m2屋面板坡度不大，對荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。2、荷載組合節(jié)點荷載設(shè)計值：按可變荷載效應(yīng)控制的組合：fd =(1.2 2.617 1.4 0.7 1.4 0.9 0.8) 1.5 6= 46.15kn第4頁共15頁其中，永久荷載，荷載分項系數(shù)-=1.2；積灰荷載，荷載分項系數(shù) %1=1.4；組合系數(shù)巴=0.9；屋面荷載，¥q2 =1.4,2 = 0.9。按永久荷載效控制的組合：fd =(1.35 2.61

4、7 1.4 0.7 0.7 1.4 0.9 0.8) 1.5 6 = 47kn其中，永久荷載，荷載分項系數(shù)：'g=1.35；積灰荷載，荷載分項系數(shù)。=1.4;組合系數(shù)3 =0.9；屋面荷載，"2 =1.4,中2 = 0.9。故節(jié)點荷載取47kn,支座反力rd =7fd =747 = 329kn。二、支撐布置由于廠房長度有240米，故在廠房兩端和中間開問設(shè)置上、下弦橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設(shè)置垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐處分別于上、下弦設(shè)置三道系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余三道為柔性系桿。(見下圖)375,13qq0w6cri旦例百圖、桿件內(nèi)力計算圖第33頁

5、共15頁在設(shè)計資料給出的半跨和全跨荷 載下，通過計算和分析桿件所受內(nèi)力 可知道，在全跨荷載作用下，桿件所 受的內(nèi)力大于半跨荷載作用，即設(shè)計 中保證桿件在全荷載作用下能滿足要 求即可；全跨荷載作用下屋架桿件的內(nèi)力為：n =47k (kn)其中k為全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值，即內(nèi)力系數(shù)。四、截面選擇腹板最大內(nèi)力-354.3kn,查教材表7.6,節(jié)點鋼材為q235鋼，選用中間節(jié)點板厚度為t=10mm,支座節(jié)點板厚度12mm。1、上弦整個上弦桿不改變截面，按最大內(nèi)力計算：nmax =-903kn,l = 150.8cm,10y = 300.0cm （ li取兩塊屋面板寬度）。設(shè)九二50,查軸心受

6、力穩(wěn)定系數(shù)表， =0.856a n2,areq=49.1cm需要回轉(zhuǎn)半徑ixreq = .f150.8 , =3.016cm50_lox300.0 一iyreq =6.00 cm50查表得選用2 l140x 90x 12短肢相并a=2 x 26.4=52.8 ix = 2.54cm, iy = 6.81cm 截面驗算 七=底=150.8/2.54= 59.4<150ix皿=300/6.81 =44.05<l i- 150,雙角鋼t形截面繞對稱軸應(yīng)按彎扭屈曲計算長細比yzb0.5810y.=140/10 =14 >= 0.58 m 300/14 = 12.4，故tbyz12t2

7、 10yt= 3.7b/t 1+y-52.7b_223001= 54.6 (1 4)= 57.03 . y3.=38.552.7 14故由（ax =，uyz =57.03,按b類查教材附表1.2,得學(xué)=0.8 23n 903 103a - 0.823 52.8 10= 207.8n/mm2f = 215n / mm2 所選截面滿足要求2、下弦下弦采用等截面，按最大內(nèi)力計算。nmax =860.2,l0x = 300cm,10y = 1335cm,不考慮螺栓孔削弱。 2areq=n/f=860.2/215=4001 mm選用 2 l125x80x 10 (短肢相并)，a=39.42 cm2 ,

8、ix = 2.26cm , iy=6.11cml 0x300ix2.26= 132.7 ： 1 = 350l 0yiy1335 i二218.4<=3506.113860.2 1039.42 102一，_ _ 2= 217.7/mm-2：f =215n /mm所選截面滿足要求3、斜腹桿桿件 b-a： n=-454.5kn, l0x = 10y = 256.6cm因為1ox = 1oy,故采用等肢角鋼，使ix = iyix = 3.09cm , iy = 4.46cm選用2 l 100m 7長肢相并,a=27.6 cm2 ,截面剛度和穩(wěn)定驗算0x256.6=83.3<=1503.09l

9、0y256.64.4657.5- 1-1500.58 256.6= 14.9，故10b100.5810y10 : t 1b440.475b0.475 10一 _yz = 'y(12-) = 56.8 (1) = 60.9 . y=57.510yt256.61按b類查教材附表1.2,得中=0.8033454.5 103a 0.803 27.6 102= 205.07n/mm2c f = 215n / mm2所選截面滿足要求。2）桿件cb:n=366.7kn,屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度l = 205.3cm,屋架平面外根據(jù)支撐布置取10y = 256.6cm¥選用 2 l80x7

10、, a=17.06cm2,ix= 2.46cm, iy= 3.67cml 0xix205.32.46=83.5 - = 35010y256.6y :iy3.67=69.9門 l 3503-2 = 215.5n / mm2 < f = 215n /mm2 所選截面滿足要求。17.06 102.再分腹桿kegni = nke=-163.06kn,n2= ngk =-124.74kn, 1 =4162mme計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度lox =0.8x l=0.8x2087=1664.8mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取10y=，1 x (0.75+0.25 n1 ) =4162 x (0.

11、75+0.2516306) =4481.7mm n2124.74選用2 l80x6,見圖8。圖8 再分月g桿c1ga=1880mm2 ,ix=2.47cm, iy=3.65cm。ox166.482 47 =67.4<=350中間豎桿選用2a =60.3cm<448.173.65=122.8< =350由于 b /t =9/0.8 = 11.25 ： 0.58loy/b = 0.58 448.1/9=28.88,yz一 40.475b)=122.8(1 40.475 9448.12 0.82min = yz =0.413) = 124.7n可za163.06 1030.413

12、188022 -二210n/mm <215 n/mm 所選截面酒足要求.中豎桿ji已知 n = 0, l0=0.9l =0.9 父 334= 300.6cm圖9 中豎桿jel756的角鋼，并采用十字形截面，見圖 92a=17.6cm ,ix0=2.45 cm,b=3006=103.3<儼=150所選截面滿足要求填板放五塊,ix02.9140ix0 =40x2.45=98cm其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結(jié)果見表 2屋架桿件截面選擇表桿件內(nèi)力設(shè)計值(kn)祈面形狀和規(guī)格截回卸 積a、an(cm2)計算長度回轉(zhuǎn)半徑長細比n/ya (n/m m2)o=n/an (n/m m2)填

13、 板 數(shù)端部焊縫 hf-lw名 稱編 號lox(cm)loy(cm)ix(cm)iy(cm)a xayayza肢背肢尖上 弦h-i-903短肢相并 2l140*90*1249.1150.83002.546.88159.444.0557150207.81下 弦e-g860.2短肢相并 2l125*80*1039.4230013352.246.15132.7218.4350217.71a-a-23.5t型截面2l50*517.61991992.443.6988.853.915068.428-1706-100b-a-454.5t 型fw 2l100*1227.625325334.683.357.56

14、0.9150205.07210-1508-100b-c366.7t型截面2l80*717.06209.1261.32.463.6783.569.9350215.526-2005-110c-c-47t型截面2l50*59.6183.22291.532.5381.862.115068.426-805-60d-c-322.2t型截面2l80*717.06229286.42.463.6794.676.663.8150189210-1206-100d-e237.3t型截面2l75*617.6229286.42.313.5310886.8350104.628-1006-80e-e-65t型截面2l75*6

15、17.6207.22592.313.5384.970.215068.436-805-60e-k31.6t型截面2l50*611.38166.6208.31.522.48109.68435031.535-605-60腹f-k-43.3t型截面2l50*611.38103.6129.51.522.4868.252.215063.935-605-60桿g-k-163.06t型截面2l80*618.8208.3208.32.473.6567.4122.8150-21038-806-60k-e124.74t型截面2l80*618.8208.3208.32.473.6567.4122.8150-21038

16、-806-80g-g-138.05t型截面2l75*617.6260.4325.52.313.53155118.335020.236-606-60h-g-70.3t 型fw 2 l80*1030.26243.23042.423.74100.581.315068.438-608-60h-m31.6t 型tw 2l50x611.38179.6224.51.522.48118.290.593.335028.935-605-60i-m-47t型截面2 l50 x611.38121.61521.522.488061.315074.635-605-60j-m90.66t型截面2 l50 x611.3822

17、4.5224.51.522.48147.790.535082.736-605-60m-g55.7t型截面2 l50 x611.38224.5224.51.522.48147.790.535050.836-605-60j-i0t型截面2l75*617.6lo=300.62.45axo=103.3150035-605-60五、節(jié)點設(shè)計用e43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值ffw=160n/mm2各桿件內(nèi)力由表2查得，最小焊縫長度不應(yīng)小于8hf1、屋脊節(jié)點“ j”2、屋脊節(jié)點3、豎桿j-i桿端焊縫按構(gòu)造取hf =5mm, lw=80mm上弦與節(jié)點板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，角鋼肢尖

18、焊縫取上弦內(nèi)力n的15%的進行計算，即an = 0.15x 903 = 135.45kn ,e=80-20=60mm,m= an 3=135.45父 0.06=8.127kn m?，F(xiàn)取節(jié)點板尺寸如圖3所示，設(shè)肢尖焊腳尺寸為hf=6mm,則lw =220 5 2m6 = 203mm。肢尖焊縫強度為6mpf m 2m0.7hf2l：2，2 0.7hf2lw2)26 8.127 106、2._ 2.22父2m0.7父6m2038.127 10322 w2()=119n/mm 二 ff =160n/mm2 0.7203(滿足)10mm,則拼接角鋼采用與上弦桿相同的截面 2 l125x80x 12,并按

19、上弦坡度熱彎成型，設(shè)角焊縫焊腳尺寸為hf =t-2 = 12-2拼接角鋼豎肢需切去高度為 a=t + hf+5 = 12+10 + 5 = 27mm,取 = 30mm ,則豎肢余留高度為50mm。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度jwn0.7hf ffw903 1030.7 10 200=645mm共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度:% lw645lw = 2hf =2 10 =181.25mm44拼接角鋼總長度為：1l -2lw a -2 181.25 (10 280) = 388.5mm10取拼接角鋼總長度為500mm。2、下弦中央節(jié)點“ i”下弦節(jié)點:/ /8mm拼接角鋼采

20、用與下弦桿相同的截面 2 l140x90x 12 （短肢相并），設(shè)角焊縫焊腳尺寸hf =t-2 = 10-2拼接角鋼豎肢需切去 a=t+hf +5 = 10 + 8 + 5 = 23mm,取 = 25mm ,則豎肢余留高度為 55mm。拼接角鋼與下弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度-lwaf0.7hf ffw39.42 102 2150.7 8 160=945.9mm共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度:' lw945.9lw = 2hf = 2 8 = 252.5mm44拼接角鋼總長度為：l =2lw a = 2 252.5 10 = 515 mm取拼接角鋼總長度為600mm。1 .

21、下弦節(jié)點b見圖圖10下弦節(jié)點b(1)斜才f bb與節(jié)點的連接焊縫計算：n=366.9kn設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm和5mm。所需焊縫長度為:2 366.9 103肢背：lw =-3- +12=194mm,取 lw=250mm2 0.7 6 16013-366.9 103肢尖：lw=3 +10=119.2mm,取 lw = 150mm2 0.7 5 160(2)斜才f db與節(jié)點的連接焊縫計算：n=302.9kn設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm。所需焊縫長度為肢背：lw2 302.9 1033肢尖：lw2 0.7 6 16013302.9 103= j2 0.7 5 160+

22、12=162.2,+ 10=100.1,(3)豎桿cb與節(jié)點板連接焊縫計算:取 lw=200mm取 lw = 150mmn = 47kn因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸hf =5mm焊縫長度lw -40mm,取lw=60mm(4)下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 n=230.6kn,設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm,所需焊縫長度為:肢背:2 230.6 10332 0.7 6 160+12=126.4,取 lw = 150mm1 3230.6 103肢尖：lw= +12=69.2,取 lw = 100mm2 0.7 6 160(5)節(jié)點板尺寸：根據(jù)以上求得的

23、焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點 尺寸。4、支座節(jié)點“ a”npa支庫節(jié)點。支座節(jié)點a節(jié)點板bm加勁肋cd 。 oj加勁肋m140l40底板1542,5v=0.25rin(1底板計算160mm。在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為14mm。支座底板計算:支座反力r = 8f = 376kn280mm 400mm,取加勁肋的寬度為80mm,考慮底板上開孔，按構(gòu)造要求取底板尺寸為偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積為ac =280 (2 80 12)= 59920mm2驗算柱頂混凝土的抗壓強度:376 103cj =an59920=6.3n/mm2 < fc = 9.6n/mm2(滿足)底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為