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

1、目 錄第一部分一、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(diǎn)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1.5×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級為C30，。地區(qū)計算溫度高于-200C。鋼材選用鋼，焊條為型。(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。屋面坡度為屋架計算跨度為26.7m,端部高度取1990mm

2、，中部高度取3340mm。(3) 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（包括嵌縫） 1.4 KN/m2二氈三油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4 KN/m2找平層2cm厚 0.4 KN/m2保溫層2 0.4 KN/m2屋架及支撐自重：按公式計算： 0.309 KN/m2永久荷載總和 2.617 KN/m2 可變荷載：屋面活荷載： 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)力值圖1.3 27米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)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：2.617屋面活荷載大于雪荷載，故不考慮雪荷載?？勺兒奢d總和：1.5

3、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(diǎn)荷載設(shè)計值：按可變荷載效應(yīng)控制的組合：其中，永久荷載，荷載分項系數(shù)；積灰荷載，荷載分項系數(shù)；組合系數(shù)；屋面荷載，。按永久荷載效控制的組合：其中，永久荷載，荷載分項系數(shù)；積灰荷載，荷載分項系數(shù)；組合系數(shù)；屋面荷載，。故節(jié)點(diǎn)荷載取47kN，支座反力。二、支撐布置由于廠房長度有240米，故在廠房兩端和中間開間設(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）支撐布置圖三、桿件內(nèi)力計算圖在設(shè)計資

4、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：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(diǎn)鋼材為Q235鋼，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為t=10mm,支座節(jié)點(diǎn)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：,（取兩塊屋面板寬度）。設(shè)=50，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.856，Areq=49.1 ，需要回轉(zhuǎn)半徑ixreq =3.016cmiyreq =6.00 cm查表得選用2

5、L140×90×12 短肢相并A=2×26.4=52.8 ， 截面驗算<<,雙角鋼T形截面繞對稱軸應(yīng)按彎扭屈曲計算長細(xì)比,故=38.5故由，按b類查教材附表1.2，得23 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。,，不考慮螺栓孔削弱。Areq=N/f=860.2/215=4001選用2 L125×80×10（短肢相并），A=39.42 ，< 所選截面滿足要求。3、斜腹桿桿件B-a：N=-454.5kN，因為，故采用等肢角鋼，使選用2 L 1007長肢相并，A=27.6 ，截面剛度和穩(wěn)定驗算<<,故

6、=57.5按b類查教材附表1.2，得所選截面滿足要求。 桿件cB:N=366.7kN，屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長度，屋架平面外根據(jù)支撐布置取選用2 L80×7，A=17.06 ，< 所選截面滿足要求。. 再分腹桿keG=-163.06kN， =-124.74kN，=4162mm計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長度=0.8×l=0.8×2087=1664.8mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取=×（0.75+0.25）=4162×（0.75+0.25）=4481.7mm選用 2 L806，見圖8。圖 8 再分腹桿c1GA=1880， =2.47cm，

7、=3.65cm。=67.4< =350=122.8<=350由于=28.880.413210N/<215 N/所選截面滿足要求.中豎桿Ji已知N0，0.9 334300.6cm圖 9 中豎桿Je中間豎桿選用2 L756的角鋼，并采用十字形截面，見圖9A=17.6, cm,=103.3< =150 所選截面滿足要求填板放五塊，=60.3cm40=40×2.45=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)截面形狀和規(guī)格截面面積A、An(c) 計算長度回轉(zhuǎn)半徑長細(xì)比N/YA (N/m)o=N/An (N/m)填板

8、數(shù)端部焊縫 hf-lw名稱編號lox(cm)loy(cm)ix(cm)iy(cm)xyyz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*1039.4230013352.246.15132.7218.4350217.71腹桿A-a-23.5T型截面2L50*517.61991992.443.6988.853.915068.428-1706-100B-a-454.5T型截面2L100*1227.625325334.683.357.560.9150205.0721

9、0-1508-100B-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*617.6207.22592.

10、313.5384.970.215068.436-805-60E-k31.6T型截面2L50*611.38166.6208.31.522.48109.68435031.535-605-60F-k-43.3T型截面2L50*611.38103.6129.51.522.4868.252.215063.935-605-60G-k-163.06T型截面2L80*618.8208.3208.32.473.6567.4122.8150-21038-806-60k-e124.74T型截面2L80*618.8208.3208.32.473.6567.4122.8150-21038-806-80G-g-138.0

11、5T型截面2L75*617.6260.4325.52.313.53155118.335020.236-606-60H-g-70.3T型截面2L80*1030.26243.23042.423.74100.581.315068.438-608-60H-m31.6T型截面2L50×611.38179.6224.51.522.48118.290.593.335028.935-605-60I-m-47T型截面2L50×611.38121.61521.522.488061.315074.635-605-60J-m90.66T型截面2L50×611.38224.5224.51.

12、522.48147.790.535082.736-605-60m-g55.7T型截面2L50×611.38224.5224.51.522.48147.790.535050.836-605-60J-i0T型截面2L75*617.6lo=300.62.45xo=103.3150035-605-60五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 各桿件內(nèi)力由表2查得，最小焊縫長度不應(yīng)小于1、 屋脊節(jié)點(diǎn)“J”2、3、 豎桿J-i桿端焊縫按構(gòu)造取，上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，角鋼肢尖焊縫取上弦內(nèi)力N的15%的進(jìn)行計算，即，e=80-20=60mm,M=e=135

13、.450.06=8.127kN。現(xiàn)取節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖3所示，設(shè)肢尖焊腳尺寸為，則。肢尖焊縫強(qiáng)度為 （滿足）拼接角鋼采用與上弦桿相同的截面2 L125×80×12，并按上弦坡度熱彎成型，設(shè)角焊縫焊腳尺寸為，則拼接角鋼豎肢需切去高度為，取，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)的總長度共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：拼接角鋼總長度為：取拼接角鋼總長度為500mm。2、下弦中央節(jié)點(diǎn)“i”拼接角鋼采用與下弦桿相同的截面2 L140×90×12（短肢相并），設(shè)角焊縫焊腳尺寸拼接角鋼豎肢需切去，取，則豎肢余留高度為55mm。拼接角鋼與下

14、弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：拼接角鋼總長度為：取拼接角鋼總長度為600mm。1. 下弦節(jié)點(diǎn)b見圖圖 10 下弦節(jié)點(diǎn)b（1） 斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)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：肢背： +12=194mm，取250mm肢尖： +10=119.2mm，取150mm（2） 斜桿Db與節(jié)點(diǎn)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： +12=162.2，取200mm肢尖： +10=100.1，取150mm（3）豎桿Cb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計算：N = 4

15、7kN因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=5mm焊縫長度40mm，取=60mm（4）下弦桿與節(jié)點(diǎn)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： +12=126.4，取150mm肢尖： +12=69.2，取100mm（5）節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，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(diǎn)尺寸。4、 支座節(jié)點(diǎn)“a”支座節(jié)點(diǎn)a底板計算為便于施焊，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)板的高度相同，厚度同端部節(jié)點(diǎn)板為14mm。支座底板計算：支座反力取加勁肋的寬度為80mm，考慮底板上開孔，按構(gòu)造要求取底板尺寸為280mm 400mm，偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積為驗算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度： (滿足)底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算,節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為式中-底板下的平均應(yīng)力， =9.2N/-兩邊支承對角線長， =-系數(shù)，由決定。為兩邊支承的焦點(diǎn)到對角線的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得 =84.1mm=0.46，查表得0.057