18米普通鋼桁架設(shè)計計算書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鋼屋架設(shè)計 姓 名： 班 級： 學 號： 指導教師： 1.原始資料： 某工業(yè)廠房為單跨，無天窗，縱向長度為60m，跨度為18m，采用梯形鋼屋架，無檁方案，屋面采用1.5×6m預應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板，100mm厚泡沫混凝土保溫層，二氈三油改性瀝青防水卷材屋面，屋面為上人屋面，坡度為i=1/15。屋架鉸支于鋼筋砼柱上，柱截面400mm×400mm，砼標號為C25，車間無吊車。屋架采用的鋼材為Q345鋼，手工焊。2.屋架形式和幾何尺寸確定屋架計算跨度（每端支座中線縮進150mm）： lo=18-2×0.15=17.7m跨中及端部高度 桁架的中間

2、高度： h=2250mm 在17.7m的兩端高度： h=1650mm 桁架跨中起拱50mm圖1 桁架形式及幾何尺寸 桁架支撐布置圖如圖2所示： 圖24.荷載和內(nèi)力計算4.1荷載計算：4.11屋面永久荷載標準值： 屋架及支撐自重：按經(jīng)驗公式q=0.12+0.011L，L為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kN/m2為單位； 屋面活荷載：施工活荷載標準值為2.0kN/m2，雪荷載的基本雪壓標準值為S0=0.35kN/m2，施工活荷載與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值。積灰荷載標準值：0.5kN/m2。 屋面各構(gòu)造層的荷載標 準值：二氈三油改性瀝青防水層 0.40kN/m2水泥砂漿找平

3、層 0.40kN/m2保溫層 0.60kN/m2預應(yīng)力混凝土屋面板 1.50kN/m2屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)乘以換算為沿水平投影面分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式（支撐）計算，跨度單位m。永久荷載標準值：二氈三油改性瀝青防水層 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2水泥砂漿找平層 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2保溫層 1.002×0.6 kN/m2=0.6012kN/m2預應(yīng)力混凝土屋面板 1.002

4、5;1.5 kN/m2=1.503 kN/m2桁架和支撐自重 0.12 KN/m2+0.011 ×18 kN/m2=0.318kN/m2 總計：3.2kN/m2可變荷載標準值：屋面活荷載 2.0kN/m2積灰荷載 0.5kN/m2 4.2荷載組合：設(shè)計桁架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久荷載為主控制的組合）全跨節(jié)點荷載設(shè)計值：F=（1.35×3.2kN/+1.4×0.7×2.0 kN/+1.4×0.9×0.5 kN/）×1.5m×6m=62.19kN(2)全跨永久荷載+半跨可變荷

5、載全跨節(jié)點永久荷載設(shè)計值：對結(jié)構(gòu)不利時：F1.1=1.35×3.2 kN/×1.5m×6m=38.88kN (按永久荷載為主的組合)F1.2=1.2×3.2 kN/×1.5m×6m=34.54kN (按可變荷載為主的組合)對結(jié)構(gòu)有利時：F1.3=1.0×3.2 kN/×1.5m×6m=28.8kN半跨節(jié)點可變荷載設(shè)計值：F2.1=1.4×（0.7×2.0 kN/+0.9×0.5 kN/）×1.5m×6m=23.31kN (按永久荷載為主的組合)F2.2=1

6、.4×（2.0+0.9×0.5）kN/×1.5m×6m=22.05kN (按可變荷載為主的組合) (3)全跨桁架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載(按可變荷載為主的組合)全跨節(jié)點屋架自重設(shè)計值：對結(jié)構(gòu)不利時：F3.1=1.2×0.318 kN/×1.5m×6m=3.43kN對結(jié)構(gòu)有利時：F3.2=1.0×0.318 kN/×1.5m×6m=2.86kN半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載設(shè)計值：F4=（1.2×1.503 kN/+1.4×2.0 kN/）×1.5

7、5;6=41.4kN（1）、（2）為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。單位力作用下的計算詳圖見圖3。4.3內(nèi)力計算假設(shè)屋架桿件的連接均為鉸接，則屋架為靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力計算與桿件截面無關(guān)。在半跨單元節(jié)點力作用下，各桿件的內(nèi)力系數(shù)如下圖所示。（a） (b)圖4 桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)表1 桁架桿件內(nèi)力組合表 桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第一種組 合F×第二種組合第三種組合計算桿件內(nèi)力/KN全跨左半跨右半跨F1，i×+F2，i×F1，i×+F2，i×F3，i×+F4×F3，i×+F4×上弦AB0000000

8、00BC、CD-6.22-4.37-1.85-386.82-386.82DE、EF-8.99-5.64-3.36-559.09-559.09FG-9.1-4.55-4.55-565.93-565.93下弦ac3.472.540.93215.80215.80ce7.965.332.64495.03495.03eg9.285.313.97577.12577.12斜腹桿aB-6.5-4.75-1.75-404.24-404.24Bc4.743.161.58294.78294.78cD-3.38-1.86-1.52-210.20-210.20De1.880.541.34116.92116.92eF-0

9、.690.62-1.31-42.91-12.32(F1，1 ,F2,1)-57.36(F1，1 ,F2,1)23.30(F3，1 ,F4)-56.60(F3，1 ,F4)-57.3623.30Fg-0.46-1.631.1728.62-55.88(F1，1 ,F2,1)9.39，(F1，1 ,F2,1)-68.80(F3，2 ,F4)46.86 (F3，1 ,F4)-68.8046.86豎桿Aa-0.50-0.500-31.10-31.10Cc-1.00-1.000-62.19-62.19Ee-1.00-1.000-62.19-62.19Gg0.810.410.41-50.37-50.37注：

10、F=62.19kN；F1.1=38.88kN；F1.2=34.54kN；F1.3=28.8kN；F2.1=23.31kN；F2.2=22.05kN；F3.1=3.43kN；F3.2=2.86kN；F4=41.4kN。四、桿件設(shè)計1、上弦桿整個上弦桿采用等截面，按FG桿之最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計。N=565.93 kN。 上弦桿計算長度：在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度：在桁架平面外，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，?。阂驗?，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，短肢相并(圖5)。腹桿最大內(nèi)力N=404.24kN，查表9.6.4，節(jié)點板厚度選用12mm，支座節(jié)點板厚度用14mm。設(shè)=60，查附錄4得需要截面積：需要回轉(zhuǎn)半

11、徑：， 根據(jù)需要的A、查角鋼型鋼規(guī)格表(附錄8)，選2L140×90×10，A=4452，=2.56cm、=6.85cm，b1/t=140/10=14,按所選角鋼進行驗算：， 因為 所以 滿足允許長細比的要求。截面在x和y平面皆屬b類，由于，只需求。查附錄得。，所選截面合適。圖52、下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大設(shè)計值計算: N=577.12 kN。計算長度： 所需凈截面面積為： 選用2L140×90×8。因為，故用不等肢角鋼，短肢相并(圖6)。 A=36.08cm2 > 29.89cm2 。 考慮下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦凈截面面

12、積：所選取的截面滿足要求。 圖63、端斜桿(aB桿)：桿件軸力： N=-404.24kN計算長度:因為，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使。選用角鋼2L125×80×10(圖7)。A=39.42cm2,。截面剛度和穩(wěn)定性驗算：，因為 因，只求：，所需截面合適。 圖74、腹桿Hi:最大拉力：N=31.04kN 最大壓力：N=-83.06kN 桁架平面內(nèi)計算長度：桁架平面外計算長度：選用2L70×4（圖8），A=11.14，=2.18cm、=3.29cm，b/t=70/4=17.5,按所選角鋼進行驗算：， 因為所以滿足允許長細比的要求。截面在x和y平面皆屬b類，由于，只需

13、求。查(附錄4)軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表得。，所選截面合適。拉應(yīng)力：所選取的截面滿足要求。 圖85、中豎桿(Ii桿)：桿件軸力：NIi=103.99kN(拉)，計算長度: 取，需要截面面積為：需要的回轉(zhuǎn)半徑為： 。查型鋼表選用十字形截面L56×5（圖9），得截面幾何特性：A=10.83cm2,考慮有的栓孔削弱，凈截面面積：，所需截面合適。圖9其余各桿件的截面選擇計算過程不作一一列出，計算結(jié)果詳見表2。表2 桿件截面選擇表桿件內(nèi) 力/KN截 面 規(guī) 格面 積/cm2計算長度/cm回轉(zhuǎn)半徑/cm上弦-565.93短肢相并2L140X90X1044.52150.80301.602.566.85下

14、弦577.12短肢相并2L140X90X836.08300.001185.002.5876.80aB-404.24長肢相并2L125X80X1039.42253.5253.503.983.39Bc294.78T形截面2L80X515.82208.64260.802.483.71cD-210.2T形截面2L100X623.86228.72285.903.104.51De116.92T形截面2L70X411.14228.72285.902.183.29eF-57.36T形截面2L70X411.14249.52311.902.183.2923.30Fg-68.8T形截面2L70X411.14271.

15、68339.602.183.2946.86Aa-31.1T形截面2L63X512.286199.00199.001.943.04Cc-62.19T形截面2L63X512.286183.20229.001.943.04Ee-62.19T形截面2L63X512.286207.20259.001.943.04Gg-50.37T形截面2L63X512.286231.20289.001.943.04五、節(jié)點設(shè)計各桿件內(nèi)力由表1查得。這類節(jié)點的設(shè)計步驟是：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點板的形狀和尺寸，最后驗算下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫。用E50型焊條，角焊

16、縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值。1、 下弦節(jié)點“c” (圖10)：(1)“Bc”桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=294.78kN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm.所需焊縫長度為:肢背:加后取肢尖：加后取(2) “Dc” 桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=-210.2kN,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm.所需焊縫長度為:肢背:加后取肢尖：加后取(3)“Cc” 桿與節(jié)點板的焊縫長度計算：N=-62.19kN,其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=6mm，焊縫長度，取。 (4) 節(jié)點板尺寸：根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點

17、詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為315mm×380mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為380mm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N=704.37-288.96=415.41KN,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為：焊縫強度滿足要求。圖102、 下弦節(jié)點“e”(圖11)：(1) “De”桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=116.92kN,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm.所需焊縫長度為:肢背:加后取肢尖：加后取(2) “eF”桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=-57.36kN,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm.所需焊縫長度為:肢背:加后取肢尖：加后取(3) “eE”桿與節(jié)點

18、板的焊縫長度計算:N=-61.09kN,因為其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=6mm，焊縫長度,取。(4) 節(jié)點板尺寸：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，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為280mm×310mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為310mm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N=577.12-495.03=82.09KN,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為：焊縫強度滿足要求。圖113、 下弦節(jié)點“g” (圖13)：(1) “Fg”桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=-68.8kN,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm.所

19、需焊縫長度為:肢背:取肢尖：取(2) “Gg”桿與節(jié)點板的焊縫長度計算:N=50.37kN, 因為其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=6mm，焊縫長度,取。 (4)節(jié)點板尺寸：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，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為270mm×320mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為320mm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N=0kN。焊縫強度滿足要求。圖134、上弦節(jié)點“B”(圖14)：(1)“Bc”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“c”相同。(2) “aB”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸按上述同樣方法計算： ,設(shè)肢背與肢尖

20、的焊腳尺寸分別為：10mm和8mm。所需焊縫長度為：肢背:加后取肢尖：加后取(3) 上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條角焊縫計算，焊縫強度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力計算如下：(節(jié)點板厚度)=×12mm=6mm，上弦與節(jié)點板間焊縫長度為380mm。節(jié)點荷載由槽焊縫承受，上弦兩相鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受，這時槽焊縫肯定是安全的，可不必驗算。肢尖焊縫驗算如下：，滿足要求。圖145、上弦

21、節(jié)點“D”(圖15)：(1) “cD”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“c”相同。(2) “De”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“e”相同。(3)上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條角焊縫計算，焊縫強度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力計算如下：(節(jié)點板厚度)=×12mm=6mm， 上弦與節(jié)點板間焊縫長度為310mm。節(jié)點荷載由槽焊縫承受，上弦兩相鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受，這時槽焊縫肯定是安全的，可

22、不必驗算。肢尖焊縫驗算如下： ，滿足要求。圖156、上弦節(jié)點“F”(圖17)：(1) “eF”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“e”相同。(2) “Fg”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“g”相同。(3) 上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條角焊縫計算，焊縫強度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力計算如下：(節(jié)點板厚度)=×12mm=6mm， 上弦與節(jié)點板間焊縫長度為210mm。節(jié)點荷載由槽焊縫承受，上弦兩相

23、鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受，這時槽焊縫肯定是安全的，可不必驗算。肢尖焊縫驗算如下： ，滿足要求。圖177、屋脊節(jié)點G點(圖18)：(1) 弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度(一般為t+5mm=25mm)。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。 N=-565.93KN，設(shè)焊縫=10mm，則所需焊縫計算長度為(一條焊縫)：，取拼接角鋼的長度?。?40mm>2×200mm=400mm。(2) 豎桿Gg與節(jié)點板連接焊縫計算：N=118.51KN因為其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=6mm，焊縫長度,取 。（3）弦桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：上弦肢背與節(jié)點板用槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載，驗算略。上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計算。設(shè)