2011級(jí)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)設(shè)計(jì)某車間的梯形鋼屋架1、設(shè)計(jì)資料1）某廠房跨度為24m，總長(zhǎng)90m，柱距6m，屋架下弦標(biāo)高為18m。2）屋架鉸支于鋼筋混凝土柱頂，上45柱截面400400，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。3）屋面采用1.56m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。(屋面板不考慮作為支撐用)。4）該車間所屬地區(qū)為沈陽(yáng)市，其雪荷載為0.55kN/m25）鋼材選用Q345鋼，焊條為E50型。6）采用梯形鋼屋架，考慮靜載：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（包括嵌縫） 1.4kN/m2二氈三油加綠豆沙 0.4kN/m2

2、找平層2cm厚 0.4kN/m2 保溫層 1.0 kN/m2 = 5 * GB3 支撐重量 0.384kN/m2考慮活載：活載（雪荷載） 0.7kN/m22、屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板，故采用無(wú)檁體系平破梯形屋架。屋面坡度i=（30401990）/10500=1/10；屋架計(jì)算跨度L02400030023700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm，下端起拱50mm。屋架幾何尺寸如圖所示：24米跨屋架幾何尺寸24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值24米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值3、支撐布置桁架及桁架上弦支撐布置桁架及桁架下弦支撐布置由于房屋長(zhǎng)

3、度有90米，故在房屋兩端及中間設(shè)置上、下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。垂直支撐 1-1垂直支撐 2-2桁架支撐布置圖符號(hào)說明：SC上上弦支撐；XC下弦支撐；CC垂直支撐;GG剛性系桿；LG柔性系桿4、屋架節(jié)點(diǎn)荷載屋面坡度較小，故對(duì)所有荷載均按水平投影面計(jì)算：荷載計(jì)算表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2)預(yù)應(yīng)力鋼筋混泥土屋面板1.4二氈三油加綠豆沙0.4找平層cm厚0.4保溫層 1.0屋架及支撐重量0.12+0.01124=0.384永久荷載總和3.584屋面活載0.7可變荷載總和0.7計(jì)

4、算屋架時(shí)考慮下列三種荷載組合情況1) 滿載（全跨靜荷載加全跨活荷載）節(jié)點(diǎn)荷載由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.2，屋面活荷載Q11.4，屋面積灰荷載Q21.4，20.9，則節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為F（1.23.584+1.40.70）1.5647.53kN由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.35，屋面活荷載Q11.4、 10.7，屋面集灰荷載Q21.4，20.9，則節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為F（1.353.584+1.40.70.70）1.5649.7 kN故應(yīng)取P49.7kN2) 全跨靜荷載和（左）半跨活荷由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.2，屋面活荷載Q11.4，屋面集灰荷

5、載Q21.4，20.9 全垮節(jié)點(diǎn)永久荷載：F1=（1.23.584）1.5638.7kN半垮節(jié)點(diǎn)可變荷載：F21.40.701.568.8kN由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.35，屋面活荷載Q11.4、 10.7，屋面集灰荷載Q21.4，20.9全垮節(jié)點(diǎn)永久荷載：F1=（1.353.584）1.5643.5kN半垮節(jié)點(diǎn)可變荷載：F21.40.70.701.566.2kN3) 全跨屋架和支撐自重、（左）半跨屋面板荷載、（左）半跨活荷載+集灰荷載由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.2，屋面活荷載Q11.4，屋面集灰荷載Q21.4，20.9全跨屋架和支撐自重：F3=1.20.

6、3841.564.1 kN半跨屋面板自重及半跨活荷載：F4（1.21.4+0.71.4）1.5627.8kN由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：取永久荷載G1.35，屋面活荷載Q11.4、 10.7，屋面集灰荷載Q21.4，20.9 全跨屋架和支撐自重：F31.350.3841.564.7kN半跨屋面板自重及半跨活荷載：F4（1.351.4+1.40.70.7）1.5627.8kN5屋架桿件內(nèi)力計(jì)算桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）桿件內(nèi)力全跨左半跨右半跨最大計(jì)算拉力最大計(jì)算壓力上弦桿 AB00000BC,CD-8.72-6.25-2.47-433.4DE,EF-13.53-9.04-4.49-672.4F

7、G，GH-15.26-9.17-6.09-758.4HI-14.71-7.38-7.38-731.1下弦桿ac4.733.481.25235.1ce11.538.03.53573.0eg14.659.345.31728.1gi15.178.446.73753.9斜腹桿aB-8.87-6.53-2.34-440.8Bc6.884.762.12341.9cD-5.44-3.14-2.03-270.4De3.701.901.80183.9eF-2.460.71-1.758.5-122.3Fg1.11-0.451.5658.0-6.93gH0.021.55-1.5337.19-8.58Hi-1.08-

8、2.471.396.78-63.61豎腹桿Aa-0.500-0.5000.000-24.9Cc-1.000-1.0000.000-49.7Ee-1.000-1.0000.000-49.7Gg-1.000-1.0000.000-49.7Ii0-0.970.9706選擇桿件截面按腹桿最大內(nèi)力N=-440.8KN，查表9.6.4選中間節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度12mm。上弦桿整個(gè)上弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力NFG,GH=-758.4KN計(jì)算在屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長(zhǎng)度，即 lox=l。=150.8cm, loy=301.6cm 0.659A則A=N/f/(0.659310100)=37.1

9、24cm假定70i=l/150.8/702.54cm il/301.6/705.08cm由附表8選21258010，短肢相并，如下圖所示，A219.7139.42 cm 、i=2.26cm、i=6.04cm截面驗(yàn)算：l/ i150.8/2.26=66.7150(滿足) l/ i=301.6/6.04=49.90.56 l/ b=0.56301.6/12.5=13.51,則：3.7 *b/t（1+ l/52.7 b1）=3.714（1+301.60.8/52.712.5）=54.1故由66.7查附表1.2得0.686由N/A=758.41000/(0.68639.42100)280.45N/ f

10、(滿足)故上弦桿采用2 1258010截面形式下弦桿整個(gè)下弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力N=753.9KN計(jì)算l300cm l=237/2=118.5cm,A=N/f=753.91000/(310100)=24.32 cm由附表9選2 110708短肢相并A27.89 cm，i 1.984cm ，i5.41cm=753.9103/(27.89102)= 270.31N/ f(滿足)l/ i300/1.984=151.2350(滿足)l/ i=1185/5.41=1219.0350(滿足)故下弦桿采用2 110708短肢相并3）腹桿、aB桿N440.8KN，l0.8253.5=202.8cm ，l=

11、253.5cm選用2 906長(zhǎng)肢相并查附表9得：A21.274 cm, i 2.79cm ，i4.13cml/ i253.5/2.79=73150(滿足)l/ i=253.5/4.13=61150(滿足)因?yàn)閎/t=7/0.8=8.75,由查附表1.2得0.732則440.81000/(0.73221.274)=283.84N/ 310(滿足)故aB桿采用2 906長(zhǎng)肢相并906、eF桿N49.7KN, l=0.8L0.8*259 =207.2cm, l= 259cm選用2 504A7.79 cm，i 1.54cm ，i2.43cml/ i208.6/1.54=135350(滿足)l/ i=2

12、60.8/2.43=107350(滿足)查表0.365則4971000/(0.3657.79)=174.79N/ 310(滿足)5044）豎桿Aa桿N=-24.9KN ，l=l=L=200.5cm選用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i200.5/1.94=103.35150(滿足)l/ i=200.5/2.89=69.38150(滿足)查附表1.2得=0.536，則：=24.9103/(0.53612.28102)=37.8N/f(滿足)Cc.Ee.GgN= N= N=-49.7KN內(nèi)力大小相同，選用長(zhǎng)細(xì)比較大的豎桿Gg進(jìn)行設(shè)計(jì)，可保證其他豎桿的

13、安全。則：l=0.8L0.8289=231.2cm, l=L=289cm選用2 504A7.79 cm，i 1.54cm ，i2.43cml/ i231.2/1.54=150 (滿足) l/ i=289/2.43=119 (滿足) 查附表1.2得=0.328，則：=49.7103/(0.3287.79)=194.5 N/f(滿足) 504桿件截面選擇桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值/kN截面規(guī)格截面面積/cm2計(jì)算長(zhǎng)度/cm容許長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算應(yīng)力/(N/mm2)loxloyFH758.42L20012512 39.42150.75301.6150262.93gi753.92L110708 27.89300.00

14、119.00350253.5Aa24.92L63512.286202.8253.515035.4aB440.82L90621.274208.64260.8350265.4BC341.92L80515.824183.20229.00350306.5Cc49.72L5047.79228.72285.90150135.3CD270.42L90621.274228.72285.90150175.0De183.92L70513.75207.20259.00350242.5eE49.72L5047.79250.3312.9150163.9eF122.32L70513.75249.52311.9015018

15、2.0Fg58.02L63512.286231.2289.00350120.4gG49.72L5047.79231.2339.60150194.2gH 2L5047.79271.2339.60350196.9Hi2L63512.286255.20319150147.9Ii2L5047.79289.1289.13507、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在確定節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸時(shí)，需要斜腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的長(zhǎng)度。先算出各腹桿桿端需要的焊縫尺寸。其計(jì)算公式為：角鋼肢背所需焊縫長(zhǎng)度：+ 2hf1角鋼肢尖所需焊縫長(zhǎng)度：+2hf2選用E50焊條，則焊縫的抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)時(shí)考慮無(wú)引弧的影響。腹板最大內(nèi)力為440

16、.8 kN，查表選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度10mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度12mm。（1）上弦B節(jié)點(diǎn)腹桿aB設(shè)計(jì)桿力N-440.8kN，設(shè)肢背與肢尖的焊腳尺寸各為hf18mm，hf26mm。因aB桿系不等邊，角鋼與長(zhǎng)肢相連，故K10.7，K20.3。則：l1(0.7440.8103)/(20.78200)+28=156.3mm 取l1160mml2(0.3440.8103)/(20.76200)+26=90.7,取l2100mm其它腹桿所需焊縫長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果見下表。未列入表中的腹桿均因桿力很小，可按構(gòu)造取肢背與肢尖的焊腳尺寸各為hf16mm，hf25mm，l1l28hf+1060 mm腹桿焊縫尺寸：桿件 名稱

17、設(shè)計(jì)內(nèi)力（kN）肢背焊縫肢尖焊縫l1（mm）ht（mm）l2（mm）ht（mm）aB-440.81608100 6Bc341.91308806cD-270.41108706De183.9906505上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫驗(yàn)算上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背10mm，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)集中荷載，取hft/2=10/2=5mm，由斜桿焊縫確定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，得節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度是410mm，則焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為lW1lW2410-10=400mm。=49700/(20.75400)=16.64 N/ mm2f f wf =1.22160=195.2 N/ mm2肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差N=440.8kN，偏

18、心距e=125-30=95mm,偏心力矩M=Ne=39.26kNm，采用hf210mm，則對(duì)于N：f=(413.3103)/ (20.75400)=73.8N/mm2對(duì)于M：f=(639.29106)/(20.754002)=105.2 N/ mm2則焊縫強(qiáng)度：(f/f) 2+(f )2=(105.2/1.22) 2+73.82=113.5 N/ mm2 f wf =200 N/ mm2故滿足要求（2）下弦節(jié)點(diǎn)“c” CD桿焊縫先計(jì)算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：CD桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取hf1=8mm，hf2=6mm，則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背：Lw1=0.7270.4103/(20.78200)+

19、28=100.5mm 取100mm肢尖：Lw2=0.3270.4103/(20.76200)+26=60.3mm 取60mmBC桿焊縫先計(jì)算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：CD桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取hf1=8mm，hf2=6mm，則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背：Lw1=0.7341.9103/(20.78200)+28=122.8mm 取120mm肢尖：Lw2=0.3341.9103/(20.76200)+26=73.5mm 取70mmCc桿焊縫因內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定為5mm。其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，內(nèi)力差N=573.0-235.1=337.9KN。由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量得實(shí)際

20、節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為430mm，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為6mm，則計(jì)算長(zhǎng)度lw=430-10=420mm。肢背焊縫應(yīng)力為：=（0.75337.9103）/(20.76420) =71.8 N/ mm2 f wf =200 N/ mm2附圖 下弦“c”節(jié)點(diǎn)（3）屋脊節(jié)點(diǎn)各腹桿桿端焊縫計(jì)算從略。弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫受力不大，可按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，一般不需計(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以2L12580除肢背處割棱外，豎直肢需切去=t+hf+5mm10+10+5=25mm，取=25m，并按上弦坡度彎熱。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長(zhǎng)度（取hf10mm）為：lW = N/0.

21、7 hf f wf = 758.4103/0.710200=541.7mm共4條焊縫，認(rèn)為平均受力，每天焊縫實(shí)際長(zhǎng)度為：lWlW /4+2 hf =541.7/4+210=155.4mm。所需拼接角鋼總長(zhǎng)度為：l2lW +20=2155.4+20=330.8mm取拼接角鋼長(zhǎng)度為400mm。（4）支座節(jié)點(diǎn)各桿桿端焊縫計(jì)算從略。以下給出底板等計(jì)算過程。 = 1 * GB3 底板計(jì)算支座反力R=10F=1049.7=497kN，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C30，fc=14.3 N/ mm2所需底版凈面積：An=R/ fc=497103 /14.3 =34755mm2347.55cm2取錨栓直徑d=25mm，錨栓孔直徑取50mm，則所需底板毛面積：A=An+A0=347.55+245+3.1452 /4 =407.2cm2按構(gòu)造要求取用底板面積為ab=2828=784cm2407.2cm2， 小墊板采用10010018，孔徑d0=26mm。實(shí)際底板凈面積為：An=784-245-3.1452 /4 =724.4cm2板底實(shí)際應(yīng)力： q=497103