三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)

1、某機(jī)械加工廠(chǎng)房，三角形（芬克式）屋架跨度 30m，間距 6m，設(shè)有兩臺(tái)工作級(jí)別 A4的軟鉤吊車(chē)，建筑平面示意如圖 1 所示，屋面材料采用上、下兩層多波形壓型鋼板（自重 0.12 /m 20mm 厚礦渣棉板保溫層（自重 0.065 /m 20m，23廠(chǎng)房長(zhǎng)度 72m?；撅L(fēng)壓 0.45 /m ，雪荷載為 0.40 /m 。屋架兩端支撐于截面為 400mm223、屋架及屋蓋支撐的尺寸4、檁條的設(shè)計(jì)四、 參考資料1GB5001720022GB500092001320014GB5006820015T5010120016GB/T500839771988。82002。三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、 屋架尺

2、寸和檁條、支撐布置1、屋架尺寸屋架計(jì)算跨度：l l 300 30000 300 29700mm0屋面高度： h=4740mm上弦長(zhǎng)度： /(2 L12762節(jié)間長(zhǎng)度：a 2127mm61屋面傾角： acrtan 21.802.5節(jié)間水平投影長(zhǎng)度：a acos 21270.92851975mm屋架幾何尺寸見(jiàn)圖 2。2、檁條和支撐布置根據(jù)屋面材料的最大容許檁距，可將檁條布置于上弦節(jié)點(diǎn)上（見(jiàn)圖 2在檁條的跨中布置一道拉條。72 4366104742753544533 16150根據(jù)廠(chǎng)房總長(zhǎng)度 72mm，跨度 24mm,有中級(jí)工作制吊車(chē)及第一開(kāi)間尺寸 5.5m 等因素，可在廠(chǎng)房?jī)啥说牡诙_(kāi)間設(shè)置一道上

3、弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐，并在同一開(kāi)間兩榀相鄰屋架的腹桿間設(shè)置一道垂直支撐（在跨中，見(jiàn)圖 3上弦檁條可兼作系桿，故不另設(shè)系桿，在下弦跨中央設(shè)置一道通長(zhǎng)的柔性系桿。此外，在廠(chǎng)房?jī)啥说牡谝婚_(kāi)間下弦各設(shè)三道剛性系桿（見(jiàn)圖 3二、 檁條設(shè)計(jì)選用12.6 槽鋼截面，由型鋼表查得，自重 12.32kg/m 0.12kN /m ，W 62.1cm ，3xW cm3I4，。yx1、荷載計(jì)算（對(duì)輕屋面，可只考慮可變荷載效應(yīng)控制的組合）壓型鋼板：20.122.127 0.52kN/m0.12kN/m檁條和拉條：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：g 0.70kN /mk 2.1276 12.76m ，未超過(guò)60m ，故屋面均

4、布活荷22載取0.5 /m 2q 0.52.127cos 0.52.1270.9285 0.99kN /mk檁條均布荷載設(shè)計(jì)值：kN m1.2 0.701.4 0.99 2.23 /q gq GKQKq qcos 2.23 0.9285 2.07 / kN mxq qsin 2.23 0.3714 0.83 / kN my2、強(qiáng)度驗(yàn)算彎矩設(shè)計(jì)值（見(jiàn)圖 411M q l 2.0769.32kN m2288xx1l16M q ( ) 0.83( ) kN m228282yy（因此在檁條的跨中設(shè)置了一道拉條）檁條的最大應(yīng)力（拉應(yīng)力）位于槽鋼下翼緣的肢尖處。MMyxxnxyny33 219N /mm

5、f 215N /mm223、剛度驗(yàn)算g q 2.02 /mKK(g q ) (g q )cosKKyGG 2.020.92851.88kN/mv53KKyl 51.886000311 2.06 391 3420.12/0.26 /m20.12/1.9750.06 /m2g 0.70kN /m2k23、風(fēng)荷載風(fēng)荷載高度變化系數(shù)為 1.250.3280.5，所以負(fù)風(fēng)迎風(fēng)面： 1.41.250.3280.3 0.17kN /m21背風(fēng)面： 1.41.250.50.3 0.26kN /m22和均 小 于 永 久 荷 載 （ 荷 載 分 項(xiàng) 系 數(shù) 取 1.0 ） 垂 直 于 屋 面 的 分 量120.

6、570.9285 /m2，所以永久荷載與風(fēng)荷載聯(lián)合作用下不會(huì)使桿件的內(nèi)力變號(hào)，故風(fēng)荷載產(chǎn)生的內(nèi)力的影響不予考慮。4、屋架上弦在檁條處的集中荷載屋架上弦在檁條處的集中荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載效應(yīng)控制的組合為F 0.701.461.97518.2四、 屋架桿件內(nèi)力計(jì)算由于屋面坡度較小，風(fēng)荷載為吸力，且遠(yuǎn)小于屋面永久荷載，故其與永久荷載組合時(shí)不會(huì)增大桿件內(nèi)力，因此不予考慮芬克式屋架在半跨活荷載作用下，腹桿內(nèi)力不會(huì)變號(hào)，故只須按全跨永久荷載與全跨活荷載組合計(jì)算屋架桿件的內(nèi)力。屋架桿件內(nèi)力計(jì)算可用圖解法或數(shù)解法進(jìn)行。此屋架為標(biāo)準(zhǔn)屋架，可直接由建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)查得各桿件的內(nèi)力系數(shù)，然后乘以節(jié)點(diǎn)荷載即為各相

7、應(yīng)桿件的內(nèi)力。見(jiàn)表 1桿件名稱(chēng)桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值下弦五、 桿件截面選擇弦桿端節(jié)間最大內(nèi)力為269.6kN,度為 8mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度為 10mm。1、上弦桿整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。N 269.6kN ，即l 212.7cm。0 x選用 2907 短肢相連的 T形截面，由型鋼表查得A A 212.3 24.6cm ，i 2.78cm，i 4.0cm2nxyN 269.6103109.5N /mm f 215N /mm22A24.6102nl212.7 0 xixyxl425.44.0106.4 3500yiy故所選截面合適。2、腹桿（1） DI桿。N 50.8，l 0.8l 0

8、.8255.5 204.4cm，l l 255.5cmDI0 x0y選用 2504，A 23.9 ，i 1.54cm，i 2.35cm。2xy204.4l0 x ixxl255.52.35108.7 1500yiyy根據(jù) 133查表得 ，則xN50.83173.7N / f N /227.82A所選截面合適。（2） 、CH、FK桿。N 21.9kN ，l 166.4cm選用564 單角鋼截面，A ，i cm，則2y0l 0.9l 0.9166.4 149.8cm0149.81.11l0 135 150iy0由 135查表得 0.3455。單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件穩(wěn)定性時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)為 0.

9、6 0.6 rN16.03N /N / f 22A 2r故所選截面滿(mǎn)足要求。（3） 、DK桿N 45.5kN ，l 343.7cm選用454 單角鋼截面，A ，i 0.89cm，則2y0l 0.9l 0.9343.7 309cm0309l0 342.7 350i0.99y0單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù) 0.85，則rN 45.5103130.4 /N mm20.85 215 182.8 /N mm f 23.49102Arn故所選截面滿(mǎn)足要求。（4） 、KG桿兩根桿件采用相同截面，并按最大內(nèi)力 N 113.8kN 計(jì)算， l l 343.7cm ，0 xl l 2343.7

10、687.4cm。0y0 x選用 2454，A 2 cm2，i 1.38cm，i 2.16cm，則xy343.7l0 x 249.1 ixyxl687.42.16318.2 3500yiyN 113.8103163N /mm f 215N /mm226.98102An故所選截面滿(mǎn)足要求。（5） GJ 桿。N 0， 474 。l cm對(duì)有連接垂直支撐的屋架 WJ2，采用 24 組成十字形截面，并按受壓支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比。i 2.18cm l 0.9l 0.9440 396cm，y00396l0 181.7 200i2.18y0故滿(mǎn)足要求。對(duì)不連接垂直支撐的屋架 WJ1，選用564 單角鋼，并按受拉支

11、撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比，i cmy0。396l0 356.8 400i1.11y0故滿(mǎn)足要求。屋架各桿件截面選擇情況列于表 2。表 2屋架桿件截面選擇表填板數(shù)(每節(jié)間)(N/mm)xy)BC、4254 290624.60.51516-1504-8012.263225054-504-504-504-505-804-505-804-504-504-504-504-50DI-50.8-21.925551498309068744266426625045644542454256625667.8壓桿壓桿拉桿拉桿壓桿拉桿1501503503502004000.3750.346173.71444.393.496.98

12、8.784.3920 (壓)0 (拉)42664266 =384.3六、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1、屋脊節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)圖 6）腹桿 GK f 160N/ w2f寸分別為h 5mm和h 4mm，則桿端所需的焊縫長(zhǎng)度分別為f1f 20.67102.5320.75K N1肢背：l l 1010 故取l 80。GK20.7h f111wf1f102.510320.74K N2肢尖： l l88 8 取l 50GK20.7h f22w2wf 2fV t h 5 755 17mm，取fV 20mm，并將豎肢切口后經(jīng)熱彎成型用對(duì)接焊縫焊接。拼接接頭一側(cè)所需的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為N235.71040.751603l w105mm40.

13、7h fwff拼接角鋼的總長(zhǎng)度為l 2(l 10)d 10)50 280mmw上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的塞焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載F/2。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接按弦桿內(nèi)力N 的 15%計(jì)算，且考慮由此力產(chǎn)生的偏心彎矩作用（偏心距 e=54mm寸h =5mm,節(jié)點(diǎn)板總長(zhǎng)度為 660mm,(根據(jù)上述腹桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接長(zhǎng)度，并考慮桿件間應(yīng)f留的空隙等，按比例繪出節(jié)點(diǎn)大樣圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為l (660/2)/cos 2010 (660/2)/0.92852010 325mmw焊縫應(yīng)力為0.15N0.15235.710320.7532515.5N /mm220.7h lf

14、f w0.15Ne60.15235.710 6318.6N /mm220.7h l20.753252f2f w15.5( ) ) () 18.6 21.9N / f N /f222222wfff由以上計(jì)算結(jié)果可知，因弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫受力不大，且連接長(zhǎng)度較大，故可按構(gòu)造進(jìn)行滿(mǎn)焊，不必計(jì)算。2、下弦拼接節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)圖 7）屋架跨度 24m 超過(guò)運(yùn)輸界限，故將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn) G和下弦節(jié)點(diǎn) I處設(shè)置工地拼接。腹桿桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接按 IK和 ID中最大內(nèi)力N 計(jì)算。IK設(shè)肢背和肢尖的焊角尺寸均取h 4mm，則桿端所需的焊縫長(zhǎng)度分別為f0.6768.3320.74K N1肢背：l

15、 l 88 8 8 故取l 60。IK20.7h f111wf1f0.3368.3320.74K N2肢尖：l l 8833.2取l 50IK20.7h f2w22wf 2f弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按弦桿內(nèi)力N 和N 的內(nèi)力差NNIHIJ焊縫即可滿(mǎn)足要求，不作計(jì)算。拼接角鋼采用與下弦桿相同截面，肢背處削棱，豎肢切去V t h 5 555 15mm。f按拼接焊縫與桿件等強(qiáng)度原則，接頭一側(cè)每條焊縫所需的計(jì)算長(zhǎng)度為Af12.2410 2152l w117mm故l 取 120mm.40.7h f40.75160wwff拼接角鋼所需總長(zhǎng)度為l 2(l 10)10 10)10 270mmw3、上弦節(jié)點(diǎn) （見(jiàn)

16、圖 8）各腹桿桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算從略，節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸如圖 8 所示。上弦肢背塞焊縫承受檁條傳來(lái)的集中荷載（節(jié)點(diǎn)荷載）F，取節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)肢背5mm,h t/2 8/2 4mm,則fF 2 0.7 h lfff w18.231.2220.74(7003.8N/ f 128N/2w2f肢尖與節(jié)點(diǎn)板的焊縫承受弦桿的內(nèi)力差：N= 256.1249.4 6.7kNNN偏心距 e=65mm，且節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度較大，故可不作計(jì)算，按構(gòu)造要求布置焊縫進(jìn)行滿(mǎn)焊即可。4、支座節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)圖 9）屋架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，f 10N /mm ，為便于施焊，取下弦2軸線(xiàn)至支座底板上表面的距離為 160

17、mm,并設(shè)置圖 10 所示加勁肋。下弦桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫取肢背和肢尖的焊縫尺寸分別為h 5mm和h 4mm ，則所需焊縫長(zhǎng)度為f1f 20.67250.3320.75K N1肢背：l l 1212 8 137892mm故取l 110。AH20.7h f111wf1f0.33250.310320.74160K N2肢尖：l l 8取l 100AH20.7h f2w22wf 2f上弦桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫，由于焊縫長(zhǎng)度較大，可不必計(jì)算，按構(gòu)造要求即可。（1） 支座底板計(jì)算支座反力為R 6F 618.2 109.2kN支座底板尺寸取ab 250mm250mm,采用 M22 錨栓，并用圖示 U 形缺口。柱

18、頂混凝土的壓應(yīng)力為R 109.2103N /mm f 10N /mm222502Afcen底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算。支座節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將支座底板分為四塊，每塊底板均為兩相鄰邊固定支承而另兩相鄰邊自由的板。兩支承邊之間的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度為 ) ) a12222兩支承邊的交點(diǎn)到對(duì)角線(xiàn)的垂直長(zhǎng)度為b a /285，b /a 85/170 0.5，查表得 0.058，則1111M qa 2 0.0581.791702 3000.4N mm1底板所需厚度（ 按厚度t在16 40f6M63000t 9.4mm故取t 20mm。f205（2） 加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。905圖101/4，即1551 09109.24R kNM V412.50.5M Ve 24.6163.8kN2V0加勁肋厚度采用 10mm，焊腳尺寸h 取 6mm，焊縫591f15計(jì)算長(zhǎng)度為l 18015