鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計報告-版跨度30米長

1、. z.鋼構(gòu)造課程設(shè)計班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：2013年 12月 30日梯形鋼屋架課程設(shè)計一、設(shè)計資料題號72，屋面坡度1：10，跨度30m，長度102m，地點：*，根本風(fēng)壓：0.45kN/m,根本雪壓：0.45 kN/m。該車間內(nèi)設(shè)有兩臺200/50kN中級工作制吊車，軌頂標(biāo)高為8.000m。采用1.5m6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保護層，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷載標(biāo)準值0.7kPa，血荷載標(biāo)準值為0.1 kN/m，積灰荷載標(biāo)準值為0.6 kN/m。屋架絞支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mm400mm?；炷敛捎肅20，鋼筋采用Q235B級，

2、焊條采用E43型。屋架計算跨度：=30m-20.15m=29.7m跨中及端部高度：采用無檁無蓋方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m軸線處的端部高度,屋架的中間高度h=3.710為lo/8。屋架跨中起拱按考慮，取60mm。二、構(gòu)造形式與布置 屋架形式及幾何尺寸如下列圖：梯形鋼屋架支撐布置如下列圖：荷載計算屋面荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算時取較大值進展計算，故取屋面活荷載0.7 kN/m進展計算。屋架沿水平投影面積分布的自重包括支撐按經(jīng)歷公式計算，跨度單位為米m。荷載計算表如下：荷載名稱標(biāo)準值kN/m設(shè)計值kN/m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.41.35=1.89三氈四油防水層0.40.41.3

3、5=0.54找平層(厚20mm)0.220=0.40.41.35=0.5480厚泡沫混凝土保護層0.086=0.480.481.35=0.648屋架和支撐自重0.12+0.011030=0.450.451.35=0.608管道荷載0.10.11.35=0.135永久荷載總和3.234.361屋面活荷載0.70.71.4=0.98積灰荷載0.60.61.4=0.84可變荷載總和1.31.82設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合全跨永久荷載+全跨可變荷載：全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變荷載：3全跨屋架包括支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點屋架自重：半跨接點屋

4、面板自重及活荷載：1、2為使用節(jié)點荷載情況，3為施工階段荷載情況。4、內(nèi)力計算 屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如下:由數(shù)解法解得F=1時的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)(F=1作用于全跨左半跨和右半跨).然后進展組合,如下表: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+F2F1F2F3F4F3F4上弦AB0.030.030.001.671.671.180.940.161.67BC、CD-10.21-7.67-2.82-567.97-526.37-446.92-253.96-128.69-567.97DE、EF-16.63-11.98-5.1

5、8-925.11-848.94-737.56-400.41-224.77-925.11FG、GH-19.87-13.51-7.08-1105.35-1001.07-895.85-457.65-291.57-1105.35HI-20.78-13.01-8.64-1155.97-1028.70-957.12-449.71-336.84-1155.97IJ、JK-21.24-13.49-8.62-1181.56-1054.61-974.84-464.63-338.84-1181.56下弦ab5.404.131.42300.40279.59135.20136.2266.22300.40bc13.821

6、0.184.05768.79709.17608.76338.54180.21768.79cd18.5012.976.151029.14938.56826.84436.21260.051029.14de20.4813.417.861139.281023.48932.57458.41315.051139.28ef19.8110.919.911102.01956.23939.85390.17364.341102.01斜腹桿aB-10.95-8.39-2.85-609.14-567.20-476.46-276.61-133.51-609.14Bb8.876.532.60493.43455.10390.

7、73217.19115.68493.43bD-7.44-5.18-2.52-413.88-376.86-333.29-174.50-105.79-413.88Dc5.563.542.25309.30276.21255.08121.8588.53309.30cF-4.31-2.34-2.20-239.76-207.49-205.20-84.02-80.40-239.76Fd2.831.041.98157.43128.11143.5142.3466.62157.43dH-1.680.08-1.95-93.46-64.63-97.88-2.12-59.56-97.88He0.48-1.121.782

8、6.700.4948.00-26.3048.6048.60-26.30eg1.383.27-2.0976.77107.7319.9392.01-46.44107.73-46.44gK2.093.96-2.0976.77107.7319.9392.01-46.44107.73-42.55gI0.660.68-0.0336.7237.0425.4121.172.8437.04Aa-0.50-0.500-27.81-27.81-19.62-15.65-2.74-27.81豎桿Cb、Ec-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Gd-1-10-55.63-55.6

9、3-39.25-31.30-5.47-55.63Jg-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Ie-1.51-1.530-84.00-84.33-58.94-47.78-7.74-84.33Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.00桿件設(shè)計上弦桿整個上弦采用等截面，按IJ、JK桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計，即N= -1181.56kN上弦桿計算長度：屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長度，即屋架平面外：由于屋架為無檁體系，并且認為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支持布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點間的距離，即=31.507=4.521m根據(jù)

10、屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并，如圖：腹桿最大內(nèi)力N= -609.14kN，查表得中間節(jié)點板厚度選用12mm，支座節(jié)點板厚度選用14mm。設(shè)=60，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，得由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬b類，則需要的截面積為:需要的回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)需要A、查角鋼表，選用218011014，肢背間距a=12mm，則：A=7800，=30.8mm，=88.0mm驗算：由于=150，所以滿足細長比要求。 因為，只需求，查表得=0.847，則故所選截面符合要求。下弦桿整個下弦桿采用同一截面,按最大內(nèi)力所在的桿計算. N=1139.28kN,(因跨中有通長系桿),

11、所需截面為:選用218011012,因,故用不等肢角鋼,短肢相并,如下列圖故所選截面符合要求。(3) 端斜桿aB桿件軸力: N= -609.14kN計算長度:因為,故采用不等肢角鋼,長肢相并,使.選用21409010,則 A=44.6cm，因為，只需要求，查表得0.764，則所以所選截面符合要求。4腹桿此桿可在g點處不斷開，采用通桿。最大拉力： 最大壓力： 在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距，在桁架平面外的計算長度：選用2635，查表有：因，只需求，查表得=0.31，則符合要求5豎桿由于桿件內(nèi)力較小，按選擇，則需要的回轉(zhuǎn)半徑為查型鋼表，選截面的和較上述計算的和略大。選用2635，其幾何特征為

12、因，只需求，查表得=0.38，則符合要求。其余各桿見下表：-. z.桿件編號內(nèi)力(kN)計算長度截面規(guī)格截面面積回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應(yīng)力*y*y*y*yIJ、JK-1181.56150.8452.421801101477.933.088.848.9651.411500.847179.00de1139.28300148521801101267.423.18.7496.77169.91350168.98Aa-27.81199199263512.2861.943.04102.6065.461500.53842.07aB-609.14253.5253.52140901044.5

13、224.473.7456.7167.781500.764179.08Bb493.43208.64260.82100623.8643.14.5167.3057.83350206.77Cb-55.63183.222925059.6061.532.53119.7490.511500.439131.92bD-413.88229.52286.92100727.5923.094.5374.2863.331500.724207.18Dc309.30228.72285.9270616.322.153.33106.3885.86350189.52Ec-55.63203.84254.825059.6061.532

14、.53133.23100.711500.363159.54cF-139.76250.32312.9290621.2742.794.1389.7275.761500.621105.79Fd157.43249.44311.825059.6061.532.53163.03123.24350168.89Gd-55.63231.228925059.6061.532.53151.11114.221500.304190.50dH-97.88271.6339.5270616.322.153.33126.33101.951500.304197.29He48.60-26.30270.8338.5263512.28

15、1.943.04139.59111.351500.34761.72Ie-84.33255.2319263512.281.943.04131.55104.931500.381180.24eg107.73-46.44230.6449.95263512.281.943.04118.87148.011500.31121.99gK146.90-42.55230.6449.95263512.281.943.04118.87148.011500.31111.77Kf0.00349349263512.282.452.45142.45142.452000gI37.04166.32207.925059.6061.

16、532.53108.7182.1735038.56Jg-55.63120.64150.825059.6061.532.5378.8559.601500.66587.09-. z.6、節(jié)點設(shè)計(1) 下弦節(jié)點b用E43型焊條,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值。設(shè)Bb桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算 設(shè)bD桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為Cb桿的內(nèi)力很小-55.63kN，按構(gòu)造確定焊縫，取=5mm。按比例繪出詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為：329mm458mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為45.8cm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受

17、力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為焊縫強度滿足要求。節(jié)點圖如下：2上弦節(jié)點B設(shè)aB桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算為了在上弦上擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊逢作為兩條角焊縫計算，槽焊縫強度設(shè)計值乘以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P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計算得上弦與節(jié)點板間焊縫長度為460mm，則上弦肢間角焊縫的切應(yīng)力為160MPa節(jié)點詳圖如下：屋脊節(jié)點K設(shè)拼接角鋼與收壓弦桿之間的角焊縫，則所需焊縫計算長度為一條焊縫拼接角鋼的長度+弦桿桿端空隙，拼接角

18、鋼角度取620mm。上弦與節(jié)點板之間的槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載，驗算與節(jié)點B處槽焊縫驗算方法類似，此處演算略。上弦脂尖與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩。設(shè)肢尖焊縫，取節(jié)點板長度為500mm，則節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為，焊縫應(yīng)力為因屋架的跨度很大，需將屋架分為兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點下弦中節(jié)點設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板連接用工廠焊縫。腹桿與節(jié)點板連接焊縫計算方法與上幾個節(jié)點一樣。節(jié)點詳圖如下：支座節(jié)點A支座底板的計算.支座反力R=556290N設(shè)支座底板的平面尺寸采用280mm400mm,如僅考慮有加勁肋局部的底板承受支座反力,則承壓面積為280234=65520。驗算柱頂混凝土的抗壓強度：支座底板的厚度按屋架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，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板每塊板的單位寬度的最大彎矩為底板下的平均應(yīng)力，即=8.49MPa;兩邊支承之間的對角線長度，即；系數(shù)，由查表確定。為兩邊支承的的相交點到對角線的垂直距離。由此得查表得=0.0586，則單位寬度的最大彎矩為底板厚度為，取t=22mmb加勁肋與節(jié)