18梯形屋架計(jì)算書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：實(shí)踐時(shí)間：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：年月日鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、題目某廠房總長(zhǎng)度 72m，跨度為 18m，屋蓋體系為無(wú)檁屋蓋?？v向柱距6m。1. 結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，屋面坡度 i=L/10 ；L 為屋架跨度。地區(qū)計(jì)算溫度高于 -20 0C，無(wú)侵蝕性介質(zhì)，屋架下弦標(biāo)高為 18m。2. 屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)（節(jié)點(diǎn)荷載P=1.0作用下桿件的內(nèi)力）如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：E50 型。Q345 鋼，焊條為附圖(a) 18米跨屋架(b)18米跨屋架全跨單位荷載幾何尺寸作用下各桿件的內(nèi)力值(c) 1

2、8米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿， 見(jiàn)下圖。因連接孔和連接零件上有區(qū)別， 圖中給出 W1、W2 和 W3 三種編號(hào)（a）上弦橫向水平支撐布置圖（b）屋架、下弦水平支撐布置圖1-1、2-2 剖面圖2.荷載計(jì)算0.4 kN/m2三氈四油防水層水泥砂漿找平層0.4kN/m2保溫層0.45kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.4kN/m2屋架及支撐自重0.12+0.011L=0.318kN/m2恒荷載總和2.968kN/m2活荷載0.7kN/m2積灰荷載0.7kN/m2可變

3、荷載總和1.4kN/m2屋面坡度不大，對(duì)荷載影響小，未予以考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，重屋面可不考慮。3.荷載組合1.全跨永久荷載 +全跨可變荷載可變荷載效應(yīng)控制的組合：F=(1.2×2.968+1.4×0.7+1.4×0.9×0.7)× 1.5× 6=52.59kN 永久荷載效應(yīng)控制的組合：F=(1.35×2.968+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×0.7)× 1.5× 6=54.43kN故 F=54.43KN2. 全跨永久荷載 +半跨可變荷載全跨永久荷載設(shè)

4、計(jì)值：F1=1.35 ×2.968 ×1.5 × 6=36.06kN半跨可變荷載設(shè)計(jì)值：F2=(1.4 ×0.7+1.4 × 0.9 ×0.7) ×1.5 ×6=16.76kN屋架桿件內(nèi)力組合表?xiàng)U件桿單位內(nèi)力作用時(shí)的內(nèi)力系數(shù)組合 1組合 2計(jì)算內(nèi)里名稱件全跨 A左半跨右半跨F× AF1×F1×編BCA+F2×CA+F2× B號(hào)AB0.000.000.000.000.000.000.00上弦BC、-6.221-4.317-1.85-338.61-281.77-323.

5、12-338.12CDDE、-8.993-5.636-3.357-489.49-417.15-345.23-489.49EFFG-9.102-4.551-4.551-495.42-443.18-443.18-495.42下弦ac3.4702.5370.933188.87155.51182.17188.87ce7.9625.3252.637433.37365.14410.20433.37eg9.2795.3123.967505.06441.64463.07505.06aB-6.502-1.754-1.748-353.90-291.39-291.49-353.90Bc4.7393.1581.581

6、257.94217.53243.96257.94cD-3.382-1.862-1.520-184.08-161.80-167.54-184.08斜腹De1.8840.5401.344102.3298.4789.99102.32桿eF-0.6900.615-1.305-37.47-49.69-17.51-49.69Fg-0.462-1.6321.170-25.090.99-45.98-45.98Aa-0.5-0.50.00-27.16-20.16-28.54-28.54Cc-1.0-0.10.00-54.43-40.31-57.07-57.07豎桿Ee-1.0-0.10.00-54.43-40.

7、31-57.07-57.07Gg0.8120.4060.40644.2039.5439.5444.204. 截面選擇按腹桿最大內(nèi)力 N=-353.9kN 查表選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度 t=10mm，荷載支座節(jié)點(diǎn)板厚度 t=12mm。1. 上弦整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)里計(jì)算：假定 =60,對(duì)于雙角 T 形鋼，當(dāng)繞 x.y 軸失穩(wěn)時(shí)屬于類b 截面，由附表查得x= 0.735 ，需要的截面幾何量：A=N/ minf=4954.2 / (0.735×310)=21.74cm2ix=lox/=150.75/90=2.51cmiy=loy/=300/90=5.0cm由附表選用 2L80×

8、10,A=30.26cm2,i x=2.42cm,iy=3.74cm x=lox/ix =150.75/2.26=62.290 y=loy/iy =300/3.54=80.21<=150雙角 T 鋼型截面繞對(duì)稱軸（ y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 yz b/t=8.0<0.58loy/b=21.75,故按下式計(jì)算 yz=y （1+0.475b?/loy2t2）=81.194> y 故由 max=yz=81.94，按 b 類查附表得 =0.553 =N/A=4954.2/(0.632×30.26)=296.06N/mm2<f=310N/mm 2因截面無(wú)孔眼削弱，

9、可不驗(yàn)算強(qiáng)度。 又因軋制鋼翼緣和腹板， 可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足 l1 范圍內(nèi)不少于兩塊） ,l a=75.38cm<40i=40× 2.42=96.8cm2.下弦下弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算：Nmax=505.06kN,lox=300cm,loy=900cm，連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為 100cm(eg 節(jié)間 )，可不考慮螺栓孔削弱。需要的截面幾何量：A=N/f=5050.6/310=16.29cm2i x=lox/ =300/350=0.86cmiy=loy/ =1500/350=2.57cm由附表選用 2L75×7，A=20.2

10、6cm2,ix =2.30cm,iy =3.47cm x=lox/i x =300/2.30=130.43< =350 y=loy/iy =900/3.47=259.37<=350 =N/A=249.29N/mm2<f=310N/mm 2填板每個(gè)節(jié)間放一塊， l1=150cm<80i=80×2.30=184cm 3.斜腹桿（1）桿件 aB:N=-353.90kN,l ox=loy=253.0cm假設(shè) =80，對(duì)于雙角 T 形鋼，當(dāng)繞 x.y 軸失穩(wěn)時(shí)屬于類 b 截面，由附表查得 x= 0.574 ，需要的截面幾何量：A=N /minf=3539.0 / (0.

11、574×310)=19.82cm2ix=lox/=253.0/80=3.16cmi y=loy/ =3.16cm由附表選用 2L100×6,A=23.86cm2,ix=3.10cm,iy=4.44cm x=lox/i x =253.0/3.10=81.61<=150 y=loy/i y =253.0/4.44=56.98雙角 T 鋼型截面繞對(duì)稱軸（ y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 yz b/t=16.7<0.58loy/b=14.67,故按下式計(jì)算 yz=3.9×b(1+loy 2×t2/18.6b?)/t=71.20<x 故由 max=

12、 x=81.61，按 b 類查附表得 =0.563=N/A=3539.0/(0.563× 23.86)=263.45N/mm2<f=310N/mm 2因截面無(wú)孔眼削弱，可不驗(yàn)算強(qiáng)度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板放兩塊 ,la=84.30cm<40i=40× 3.1=124cm(2)桿件 Bc:N=257.94kN,l ox=0.8l1=0.8/×261.3=209.04cm,loy=261.3cm 需要的截面幾何量：A=N/f=2579.4/310=8.32cm2ix=lox/=209.04/350=0.60cmiy=loy/=261.3

13、/350=0.75cm由附表選用 2L63×4，A=9.96cm2,ix=1.96m,iy=2.94cm x=lox/i x =209.04/1.96=106.65<=350 y=loy/i y =261.3/2.94=88.88<=350 =N/A=258.98N/mm2<f=310N/mm 2填板放兩塊， l 1=87.1cm<80i=80× 1.96=156.8cm.（ 3）桿件 Ee:N=-50.07kN,lox=0.8l1=0.8×259.0=207.20cm,loy=259.0cm。內(nèi)里較小可按 選擇截面，需要的截面幾何量：ix

14、=lox/ =207.20/150=1.38cmiy=loy/ =259.0/150=1.73cm由附表選用 2L50× 6,A=11.38cm2,i x =1.51cm,iy=2.48cm x=lox/i x =207.20/1.51=137.22<=150 y=loy/i y =259.0/2.21=104.44< =150雙角 T 鋼型截面繞對(duì)稱軸（ y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 yz b/t=8.33<0.58loy/b=29.93,故按下式計(jì)算 yz= y（ 1+0.475b?/loy2t2）=105.72<x故由 max=x=137.22，按 b

15、類查附表得 =0.260=N/A=500.7/(0.260×11.38)=166.04N/mm2<f=310N/mm2因截面無(wú)孔眼削弱， 可不驗(yàn)算強(qiáng)度。 又因軋制鋼翼緣和腹板， 可不驗(yàn)算局部穩(wěn)定填板放四塊 ,la=51.8cm<40i=40×1.51=55.2cm其余桿件截面選擇見(jiàn)表，注意連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計(jì)算長(zhǎng)度 l o=0.9l,其他腹桿除 Aa 外， l ox=0.8l.物價(jià)桿件截面選用表?xiàng)U桿內(nèi)里計(jì)算長(zhǎng)度 (cm)所用截截面計(jì)算應(yīng)容許桿件端部填板件件設(shè)計(jì)面積力長(zhǎng)細(xì)的角鋼肢數(shù)名號(hào)值(cm2(N/mm比背和肢尖稱（kN ）2) 焊縫

16、l oxloy上FG-495.4150.75300.002L80 ×28.26274.35150每節(jié)弦210_間 1下eg505.06300.001500.02L75 × 720.26249.29350_每節(jié)弦間 1aB-353.9253.0253.02L100 ×23.86263.451506-1602064-120斜Bc257.94209.04261.302L63 × 49.96258.983504-1702腹4-90桿cD-184.0229.12286.402L90 × 621.28169.281506-90384-70De102.322

17、29.12286.402L30 × 44.56224.363504-7034-40eF-49.69249.92312.402L56 × 816.74130.761506-4044-30Fg-45.98249.92312.402L56 × 816.74121.01506-4044-30Aa-28.54199.0199.02L45 × 610.16121.081506-403豎4-30桿 Cc-57.07183.2229.02L45 × 610.16209.591506-4034-30Ee-57.07207.20259.02L50 × 6

18、11.38166.041506-4044-30Gg44.20289× 0.9=260.1 36×56.7665.382006-4034-305.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（ 1）下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) ”c”先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： Bc 桿肢背及肢尖的焊縫的焊腳尺寸取hf1=hf2=4mm，則所需的焊縫長(zhǎng)度（考慮起滅弧缺陷） ：肢背l w1=257940/(3×0.7×4×200)+2×4= 161.54mm,用 170mm;肢尖l w2=257940/(6×0.7×4×200)+2×4=84.77mm,用 90mm

19、.腹桿 Cc 和 cD 的桿端焊縫同理計(jì)算，其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差N=Nce-Nac=433.37-188.87=244.5kN75.76kN .由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板量得節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度是52.0cm,角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度lw=52.0-1.2=50.8cm,采用 hf=6mm,肢背焊縫應(yīng)力為： 1=244500/(3×0.7×6×508)=38.20N/mm2<ff =200N/mm2下線節(jié)點(diǎn)“ c”（ 2）上線節(jié)點(diǎn)“ B”腹板 aB,Bc 的桿端焊縫計(jì)算同上。這里驗(yàn)算上線與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn) 8mm 肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載：Q=5

20、4.43kN,hf=t/2=5mm,l w1=l w2=48.0-1.0=47.0cm =54430/(2×0.7×5×470)=16.55N/mm2<f f=1.22×200=244N/mm2 肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差 N=N AB -NBC =338.12-0=338.12kN74.31kN,偏心距 e=8-2.5=5.5cm 偏心力矩 M= Ne=338.12×5.5=18.60kN· m,采用hf=10mm,則對(duì) N： =338120/(2×0.7×10×508)=47.54N/mm2對(duì) M

21、： f=6M/(2 × he× lw2)=6× 18600000/(2× 0.7× 10× 5082)=30.89N/mm2 則焊縫強(qiáng)度為：（ f /f ） 2 f 2=53.86N/mm2<ff=200N/mm上弦節(jié)點(diǎn)“ B”（ 3）屋脊節(jié)點(diǎn)“ G”腹桿桿端焊縫計(jì)算從略。 弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫受力不大， 按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，可不計(jì)算。 這里只進(jìn)行拼接計(jì)算， 拼接角鋼采用與上弦桿相同截面 2L80× 10，除倒棱外，豎肢需切去=t+hf +5=10+10+5=25mm,按上線坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一

22、側(cè)的總長(zhǎng)度（設(shè)hf=10mm） lw=N/(0.7hf ×ff )=353.87mm共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度：lw=353.87/4+20=108.47mm拼接角鋼總長(zhǎng)度為：l=2l w+20=236.94mm 600mm取拼接角鋼長(zhǎng)度為600mm.屋脊節(jié)點(diǎn)“ a”（ 4） 支座節(jié)點(diǎn)“ a”（ 5）支座節(jié)點(diǎn)“ a”桿端焊縫計(jì)算從略，以下給出底板等的計(jì)算底板計(jì)算支反力 Rd=327.18kN，混凝土強(qiáng)度 C30，f c=14.3N/mm2,所需底板凈面積：An=327180/14.3=22879.72mm2=228.80cm2錨栓直徑取 d=25mm,錨栓孔直徑為 5

23、0mm,則所需底板毛面積：A=A n+A o=228.80+2×4×5+3.14×52/4=2580.43cm2按構(gòu)造要求采用地板面積為 a× b=28× 28=784cm2>280.43cm2,墊板采用 -100 ×100× 12，孔徑 26mm,實(shí)際底板凈面積為 :An=784-2×4×5-3.14×52/4=724.4cm2底板實(shí)際應(yīng)力：q=3271.8/724.4=4.52N/mm2a1=(14-0.5)2+(14-0.6)2=18.92cmb1=13.5×13.4/18.92=9.45cmb1/a1=9.45/18.92=0.50,查表得 =0.056，則：M= qa2=0.056×4.52× 189.22=9060.85N·mm 所需底板厚度：t 6M max/f= 6×9060.85/205=16.28mm用 t=18mm,底板尺寸為 280&