鋼結(jié)構(gòu)m梯形屋架設(shè)計實例

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計任務(wù)書、題目某廠房總長度90ml跨度為18日屋蓋體系為無楝屋蓋?？v向柱距6m.結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強度等級為 C3Q屋面坡度i=L/10;L為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于-200C,無侵蝕性介質(zhì)，屋架下弦標高為18m.屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)(節(jié)點荷載 P=乍用下桿件的內(nèi)力)如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為： Q345鋼，焊條為E50型。.屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載(1)無楝體系：采用x預應力混凝土屋板(考慮屋面板起系桿作用)荷載：①屋架及支撐自重：按經(jīng)驗公式q=+,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；②屋面活荷載：施工活荷載標準值為m,雪荷載的基本雪壓標準值為s=m,施工活荷載與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值；積灰荷載為m2③屋面各構(gòu)造層的荷載標準值:TOC\o"1-5"\h\z三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 m2(按附表取)水泥砂漿找平層 2(按附表取)保溫層 kN/m預應力混凝土屋面板 m附圖(a)18 米跨屋架(b)18 米跨屋架全跨單位荷載幾何尺寸作用下各桿件的內(nèi)力值⑹18 米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值、設(shè)計內(nèi)容.屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置根據(jù)車間長度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見下圖。因連接孔和連接零件上有區(qū)別，圖中給出種編號(a)上弦橫向水平支撐布置圖(b)屋架、下弦水平支撐布置圖1-1、2-2剖面圖.荷載計算kN/m2kN/m22m2m2m2+=m2m2m2m2m水泥砂漿找平層保溫層預應力混凝土屋面板屋架及支撐自重恒荷載總和活荷載積灰荷載可變荷載總和屋面坡度不大，對荷載影響小，未予以考慮。風荷載對屋面為吸力，重屋面可不考慮。.荷載組合.全跨永久荷載+全跨可變荷載可變荷載效應控制的組合：F=x+X+XXXX6=永久荷載效應控制的組合：F'=x+xx+xxxx6=故F=.全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨永久荷載設(shè)計值：F i=xxx6=半跨可變荷載設(shè)計值：F 2=x+xXXX6=屋架桿件內(nèi)力組合表桿件名稱桿件編號單位內(nèi)力作用時的內(nèi)力系數(shù)組合1組合2計算內(nèi)里全KAA左半跨B右半跨CFXAFixA+F2XCFixA+F2XB上弦ABBGCDDEEFFG下弦acceeg441..64斜腹桿aBBccDDeeFFg豎桿AaCcEeGg4.截面選擇按腹桿最大內(nèi)力N=查表選用中間節(jié)點板厚度t=10mm,荷載支座節(jié)點板厚度t=12mm。.上弦整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)里計算：假定人=60，對于雙角T形鋼，當繞軸失穩(wěn)時屬于類b截面，由附表查得x=,需要的截面幾何量：A=N/巾minf=/X310)=ix=lox/入=90=iy=loy/人=300/90=由附表選用2L80X10,A=,ix=,iy=入x=lox/ix==入y=loy/iy=300/=<［入］=150雙角T鋼型截面繞對稱軸(y)軸應按彎扭屈曲計算長細比入yzb/t=<b=,故按下式計算入yz=入y(1+?/10y2t2)=>入y因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗算局部穩(wěn)定填板每個節(jié)間放一塊(滿足l1范圍內(nèi)不少于兩塊)，la=<40i=40X=.下弦下弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算：Nmax=,lox=300cm,loy=900cm,連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點板邊緣的距離約為100cm(eg節(jié)間)，可不考慮螺栓孔削弱。需要的截面幾何量：ix=lox/［入］=300/350=iy=loy/［入］=1500/350=由附表選用2L75X7,A=,ix=,iy=入x=lox/ix=300/=<［入］=350入y=loy/iy=900/=<［入］=3500-=N/A=mm2<f=310N/mm2填板每個節(jié)間放一塊，l1=150cm<80i=80X=184cm.斜腹桿(1)桿件aB:N=,lox=loy=假設(shè)入=80,對于雙角T形鋼，當繞軸失穩(wěn)時屬于類b截面，由附表查得巾x=,需要的截面幾何量：A=N/巾minf=/X310)=ix=lox/入=80=iy=loy/入=由附表選用2L100X6,A=,ix=,iy=入x=lox/ix==<［入］=150入y=loy/iy==雙角T鋼型截面繞對稱軸(y)軸應按彎扭屈曲計算長細比入yzb/t=<b=,故按下式計算入yz=xb(1+loy2xt2/?)/t=<入x因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗算局部穩(wěn)定填板放兩塊，la=<40i=40x=124cm(2)桿件Bc：N=,lox==X=,loy=需要的截面幾何量：ix=lox/入=350=iy=loy/入=350=由附表選用2L63X4,A=,ix=,iy=入x=lox/ix==<［入］=350入y=loy/iy==<［入］=3500-=N/A=mm2<f=310N/mm2填板放兩塊，li=<80i=80x=.(3)桿件Ee:N=,lox==x=,loy=o內(nèi)里較小可按［入］選擇截面，需要的截面幾何量：ix=lox/［入］=150=iy=loy/［入］=150=由附表選用2L50X6,A=,ix=,iy=入x=lox/ix==<［入］=150入y=loy/iy==<［入］=150雙角T鋼型截面繞對稱軸(v)軸應按彎扭屈曲計算長細比入yzb/t=<b=,故按下式計算入yz=入y(1+?/loy2t2)=<入x因截面無孔眼削弱，可不驗算強度。又因軋制鋼翼緣和腹板，可不驗算局部穩(wěn)定填板放四塊，la=<40i=40X=其余桿件截面選擇見表，注意連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計算長度1。=,其他腹桿除Aa外,lox=.物價桿件截面選用表桿桿內(nèi)里j計算長度(cm)截回計算應一容許桿件端部填板件件設(shè)計面積力長細的角鋼肢數(shù)名號值(cm2(N/mm比背和肢尖稱(kN))2)［入］焊縫loxloy上FG2L80X150弦10間1下eg2L75X7350弦間1斜aB2L100X1506-1602腹64-120桿Bc2L63X43504-17024-90cD2L90X61506-904-703De2L30X43504-704-403eF2L56X81506-404-304Fg2L56X81506-404-304豎桿Aa2L45X61506-404-303Cc2L45X61506-404-303Ee2L50X61506-404-304Gg289X=+36X52006-404-3035.節(jié)點設(shè)計(1)下弦節(jié)點設(shè)計“c”先算腹桿與節(jié)點板的連接焊縫：Bc桿肢背及肢尖的焊縫的焊腳尺寸取hfi=hf2=4mm,則所需的焊縫長度(考慮起滅弧缺陷)：肢背 lwi=257940/(3X義4X200)+2X4=，用170mm;肢尖 lw2=257940/(6X義4X200)+2X4=，用90mm.腹桿Cc和cD的桿端焊縫同理計算，其次驗算下弦桿與節(jié)點板連接焊縫，內(nèi)力差AN=Nce-Nac=.由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點板量得節(jié)點板長度是，角焊縫計算長度lw=采用hf=6mm,肢背焊縫應力為：r1=244500/(3XX6X508)=mm2<ff=200N/mm2下線節(jié)點“c”(2)上線節(jié)點“B”腹板aB,Bc的桿端焊縫計算同上。這里驗算上線與節(jié)點板的連接焊縫：節(jié)點板縮進8mm肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點荷載：Q=,hf=t/2=5mm,lw1=lw2= o-=54430/(2XX5X470)=mm2<0ff=X200=244N/mm2對AN:弋=338120/(2XX10X508)=mm2對M:(Tf=6M/(2Xhexlw2)=6XXX10X5082)=mm2則焊縫強度為：，(af/0f)2+rf2=mm2<ff=200N/mm上弦節(jié)點“B”(3)屋脊節(jié)點“G”腹桿桿端焊縫計算從略。弦桿與節(jié)點板連接焊縫受力不大，按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，可不計算。這里只進行拼接計算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面2L80X10,除倒棱外，豎肢需切去A=t+hf+5=10+10+5=25mm,按上線坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度(設(shè) hf=10mm)Elw=N/xff)=共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度：lw=4+20=拼接角鋼總長度為：l=2lw+20=<600mm取拼接角鋼長度為600mm.屋脊節(jié)點“a”(4)支座節(jié)點“a”支座節(jié)點“a桿端焊縫計算從略，以下給出底板等的計算①底板計算支反力Rd=,混凝土強度C30,fc=mm2,所需底板凈面積：An=327180/==錨栓直徑取d=25mm,錨栓孔直徑為50mm,則所需底板毛面積：A=An+Ao=+2X4X5+X52/4=按構(gòu)造要求采用地板面積為axb=28X28=784cm2>墊板采用-100X100X12,孔徑26mm,實際底板凈面積為：An=784-2X4XX52/4=底板實際應力：q==mm2a1=V2+2=b1=x=b1/a1==,查表得B=,則：M=qqa2=xx='mm所需底板厚度：t>V6Mmax/f=V6X205=用t=18mm,底板尺寸為-280X280X18②加勁肋與節(jié)點板連接焊縫計算一個加勁肋的連接焊