梯形鋼屋架設(shè)計(jì)

精品文檔-可編輯TOC\o"1-5"\h\zTOC\o"1-2" \u 1 設(shè)計(jì)資料 12屋架形式及幾何尺寸 13支撐的布置 24荷載計(jì)算 35內(nèi)力計(jì)算 46桿件復(fù)核 57節(jié)點(diǎn)復(fù)核 10課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第1頁(yè)共17頁(yè)采用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)桿件和部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行手算復(fù)核。1設(shè)計(jì)資料結(jié)構(gòu)形式跨度為21m，總長(zhǎng)90m，柱距6m，采用梯形鋼屋架。屋架尺寸及選材屋架端部高度設(shè)計(jì)為1.8m，屋面坡度為1/10，采用Q235鋼，E43型焊條。荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒載有：防水層、找平層、保溫層等 1.7kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(含灌縫) 1.5kN/m2屋架及支撐自重.=(0.12+0.011L)kN/m2 0.351kN/m2活載有：TOC\o"1-5"\h\z屋面均布活載 0.5kN/m2雪荷載 0.35kN/m2積灰荷載 0.5kN/m2屋面為重屋面，不考慮風(fēng)荷載；抗震設(shè)防烈度為6度，不考慮地震作用。2屋架形式及幾何尺寸計(jì)算跨度L0=L—2義150=21000—2義150=20700mm；

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第2頁(yè)共17頁(yè)屋架中部高度H=1800+0.1x2-0=2850mm;2(3)屋架跨中起拱高度L/500=42mm,實(shí)取50mm；(4)幾何尺寸如下圖1所示：圖1屋架幾何尺尺寸示意蘸碘橘)圖1屋架幾何尺尺寸示意蘸碘橘)3支撐的布置根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度和荷載情況，上、下弦各設(shè)兩道橫向水平支撐,具體見支撐布置圖2。a上弦支撐b下弦支撐c1-1剖面垂直支撐圖2屋面支撐布置(單位：mm)SC—上弦支撐；XC—下弦支撐；CC—垂直支撐；GG—?jiǎng)傂韵禇U；LG—柔性系桿

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第3頁(yè)共17頁(yè)4荷載計(jì)算屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)組合，屋面活荷載大于雪荷載，故只取屋面活荷載進(jìn)行計(jì)算。由于屋面坡度較小，可以將沿斜面分布的荷載均視為水平投影面上的荷載。計(jì)算時(shí)，豎向節(jié)點(diǎn)荷載取1.5mX6.0m面積的荷載。詳見表1、表2。課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)說明書表1恒載計(jì)算恒載防水層、找平層、保溫層等1.7kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(含灌縫)1.5kN/m2屋架及支撐自重gk=(0.12+0.01D)kN/m20.351kN/m2小計(jì)3.551kN/m2表2活載計(jì)算活載屋面均布活載0.5kN/m2積灰荷載0.5kN/m2小計(jì)1kN/m2第4頁(yè)共17頁(yè)節(jié)點(diǎn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：P恒二3.551義1.5義6=31.96kN,阜=1x1.5義6=9kN5內(nèi)力計(jì)算按由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：P=1.2x31.96+1.4x0.9x9=49.69kN按由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算：P=1.35x31.96+1.4x0.7x9=51.97kN因此計(jì)算按永久荷載效應(yīng)控制的組合進(jìn)行，采用PKPM軟件將內(nèi)力、參數(shù)輸入，初步選定截面進(jìn)行計(jì)算，直到PKPM計(jì)算無(wú)不符合要求的桿件。活荷載輸入時(shí)應(yīng)該按互斥荷載分別輸入“全跨荷載”與“半跨荷載”兩組數(shù)據(jù)。內(nèi)力圖如圖3所示。

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第5頁(yè)共17頁(yè)圖3桿件內(nèi)力圖（單位：kN）根據(jù)腹桿的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力N^=-467.5kN,取中間節(jié)點(diǎn)板厚為10mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚為12mm。6桿件復(fù)核Q235鋼，厚度不大于16mm時(shí)，f=215N/mm2，f=235N/mm2y6.1上弦桿圖4上弦桿截面整個(gè)上弦桿采用同一種截面類型，為2L140X90X12不等邊角鋼短肢相并。（圖4）N=-770.4kN由角鋼間距a=10mm查表得A=2640X2=5280mm2,i=2.54cm,i=6.81cm,壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［k］=150x y計(jì)算長(zhǎng)度：l:1508mm（節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度）l「3016mm（按大型屋面板與屋架保證三點(diǎn)焊接考慮，取10y為兩塊屋面板寬）⑴剛度驗(yàn)算：九—0x—1508—59.37v［九］=150（滿足）xi 25.4九—1―3016—44.29<［九］=150（滿足）yi 68.1y

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第6頁(yè)共17頁(yè)b140 1 0.56x3016因?yàn)橐? =11.67<0.563= =12.06,所以九二九=44.29Vt12 b140 戶y1[x]=150（滿足）⑵整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：截面對(duì)X軸為b類,對(duì)y軸為b類,由由3忌=59.37,查表得:因此o=因此o=工2770.4x1030.809x5280=180.36N/mm2Vf=215N/mm2（滿足）6.2下弦桿圖8下弦桿截面整個(gè)下弦桿采用同一種截面類型，為2L125X80X10不等邊角鋼短肢相并。（圖8）N=751.7kN由角鋼間距a=10mm查表得A=1970X2=3940mm2,i=2.26cm,i=6.11cm,拉桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［九］=350x y計(jì)算長(zhǎng)度：l=1508mm（節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度），l=迎00=10350mm（跨中有通長(zhǎng)細(xì)桿）ox oy2⑴剛度驗(yàn)算：九=0x=15"=134,53V［九］=350（滿足）xi22.6九=公=103竺=169.39V［九］=350（滿足）yi61.1y

⑵強(qiáng)度驗(yàn)算:6.3課程設(shè)計(jì)說明書第7頁(yè)共17頁(yè)⑵強(qiáng)度驗(yàn)算:6.3課程設(shè)計(jì)說明書第7頁(yè)共17頁(yè)N 751.7x103G=—= 3940190.79N/mm2Vf=215N/mm2（滿足）端斜桿AG圖9端斜桿截面端斜桿采用2L110X70X10不等邊角鋼長(zhǎng)肢相并（圖9）Nag=-467.5kN由角鋼間距a=10mm查表得TOC\o"1-5"\h\zA=1720X2=3440mm2,=3.48cm,i=2.96cm,壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［k］=150x y計(jì)算長(zhǎng)度：l=l=2376mm⑴剛度驗(yàn)算：1—0x—2376—68.28V［九］=150（滿足）xi 34.8九—4—2376—80.27V［九］=150（滿足）yi 29.6yb 70 l 0.48x2376因?yàn)椤?<0.483― —16.79t10 b2 70所以九二九（1+109b4）—80.27x（1+1.09x704）—83.99V［九］=150（滿足）yzy 1212 23762x1020y⑵整體穩(wěn)定型驗(yàn)算：截面對(duì)x軸為b類，對(duì)y軸為b類，由九Jf—83.99,查表得：max\235

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第8頁(yè)共17頁(yè)因此o=N=467.5*103=205.6N/mm2Vf=215N/mm2（滿足）①iA0.661x34406.4豎桿圖10豎桿截面豎桿采用同一種截面類型（除了中豎桿，中豎桿是采用2L63X8十字型截面），選用2L63X8等邊角鋼，取DL桿復(fù)核。（圖10）Ndl=-57.2kN由角鋼間距a=10mm查表得A=951X2=1902mm2,ix=1.9cm,、=3.02cm,壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［九］=150計(jì)算長(zhǎng)度：l=2700x0.8=2160mm,10y=2700mm⑴剛度驗(yàn)算：九—0x-2160—113.68Vh]=150（滿足）xi19九二1=2700=89.4V用=150（滿足）yi30.2yb63 l0.58x270063因?yàn)椤?—=7.88<0.584= =24.8663所以九-九（1+0.475b4）—89.4x（1+0.475x634）=90.83V［九］=150（滿足）yzy 1212 27002x820y⑵整體穩(wěn)定型驗(yàn)算：截面對(duì)x軸為b類，對(duì)y軸為b類，由九fJ==90.83,查表得：max弋235

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第9頁(yè)共17頁(yè)因此o=N='72*103=48.51N/mm2Vf=215N/mm2（滿足）①iA0.62x19026.5其他斜腹桿圖11其他斜腹桿截面其他斜腹桿采用同一種截面類型2L80X10等邊角鋼，取BI桿進(jìn)行復(fù)核。（圖11）NBI=-267kN由角鋼間距a=10mm查表得A=1510X2=3020mm2,=2.42cm,i=3.74cm,壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［九］=150x y計(jì)算長(zhǎng)度：l=2709x0.8=2167.2mm,0=2709mm⑴剛度驗(yàn)算:九—0x-2167,2—89.55V［九］=150（滿足）xi24.2九―公—2709—72.43V［九］=150（滿足）0.58x2709

80-19.64y0.58x2709

80-19.6480l-8<0.584-10 b0.475b4 0.475x804所以九—九（1+ ）-72.43x（1+ ）-74.35V［XJ-150（滿足）yzy 1212 27092x1020y⑵整體穩(wěn)定型驗(yàn)算：截面對(duì)x軸為b類，對(duì)y軸為b類，由九：f-89.55,查表得：max弋235

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第10頁(yè)共17頁(yè)因此O=N=267*103=141.46N/mm2Vf=215N/mm2（滿足）W.A0.625x30207節(jié)點(diǎn)復(fù)核Q235鋼，E43型焊條，f；=160N/mm27.1下弦節(jié)點(diǎn)B復(fù)核具體尺寸如圖12所示，焊縫尺寸見表4。圖12下弦節(jié)點(diǎn)B表4B節(jié)點(diǎn)焊縫尺寸桿件編號(hào)肢背（mm）肢尖（mm）焊縫高度焊縫長(zhǎng)度焊縫高度焊縫長(zhǎng)度BG121206120BH695695BI121206120ABC62126120（1）BG桿（2L80X10等邊角鋼）,K廣0.7,K「0.3肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:0.7x351.40.7x351.4x1032x0.7x12x160+2x12=115.51V120mm（滿足）肢尖所需要焊縫長(zhǎng)度:課程設(shè)計(jì)說明書第11頁(yè)共17頁(yè)7KN2l= 2 +2h22X0.7hfwf

ff課程設(shè)計(jì)說明書第11頁(yè)共17頁(yè)7KN2l= 2 +2h22X0.7hfwf

ff0.3x351.4x1032x0.7x6x160+2x6=90.44<120mm（滿足）⑵BH桿（2L63X8等邊角鋼），K廣0.7,K「0.3肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:KN

l= 1 +2h12x0.7hfwf

ff0.7x57.2x103 +2x6=41.79<95mm（滿足）2x0.7x6X160肢尖所需要焊縫長(zhǎng)度:7KN 0.3x57.2x103 7 （:拄o、l= 2 +2h= +2x6=24.77<95mm（滿足）22X0.7hfw f2X0.7X6x160ff⑶BI桿（2L80X10等邊角鋼）,K廣0.7,K「0.3肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:kKN 0.7x267x103l= 1 +2h= +2x12=93.53<120mm（滿足）2x0.7hfwf2x0.7x12x160ff肢尖所需要焊縫長(zhǎng)度:kKN 0.3x267x103l= 2 +2h= +2x6=71.60<120mm（滿足）2X0.7hfwf 2X0.7X6x160ff（4）ABC桿（2L125X80X10不等邊角鋼短肢相并），K廣0.75,K「0.25桿件所受內(nèi)力差A(yù)N=616.5-258.7=357.8kN肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:7KAN c,l= 1 +2h1 2x0.7hfwfff0.75x357.8x103 +2x6=211.67<212mm2x0.7x6X160（滿足）肢尖所需要焊縫長(zhǎng)度:7KANl= 2 22X0.7hf0.3x357.8x1032x0.7x6x160+2x6=78.56<120mm（滿足）2上弦節(jié)點(diǎn)I復(fù)核課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第12頁(yè)共17頁(yè)具體尺寸如圖13所示，焊縫尺寸見表5。圖13上弦節(jié)點(diǎn)I1 2肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:1 2肢背所需要焊縫長(zhǎng)度:KN 0.7x173.7x103 /ccr/doc "拄l= 1 +2h= +2x12=69.23V120mm3滿足）2x0.7hfwf2x0.7x12x160ff肢尖所需要焊縫長(zhǎng)度：KKN 0.3x173.7x103 “rr/dOC"拄l= 2 +2h= +2x6=50.77V120mm（/滿足）2x0.7hfwf2x0.7x6x160ff（3）HIJ桿（2L140X90X12不等邊角鋼短肢相并）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫是由角鋼肢背的槽焊縫和角鋼肢尖的兩條角焊縫組成，假定角鋼肢背的槽焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載P,角鋼肢尖的兩條角焊縫承擔(dān)AN和由于AN與肢尖焊縫的偏心距e而產(chǎn)生的彎矩AM=NN.e。

課程設(shè)計(jì)說明書第課程設(shè)計(jì)說明書第13頁(yè)共17頁(yè)當(dāng)屋面坡度較緩時(shí)，角鋼肢背槽焊縫的強(qiáng)度可按下式計(jì)算:角鋼肢背的槽焊縫近似按兩條h二0.5t（t為節(jié)點(diǎn)板厚度）的角焊縫計(jì)算；f上式中的系數(shù)0.8是考慮到槽焊縫的質(zhì)量不易保證，而將角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低20%。對(duì)承受靜力荷載和間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，p廣1.22;對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)，p廣1.0。角鋼肢背槽焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算：P=51.97kN,\=0.51=0.5x10=5mm,l=135mm,p于=1.22P2x0.7hl51.97x1032x0.7x5x135=P2x0.7hl51.97x1032x0.7x5x135=54.99<0.8pf=0.8x1.22x160=156.16kN（滿足）角鋼肢尖焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算:AN=717.9—481.5=236.4kNe=90—21.9=68.1mm,h=6mm,fl=314mmAN

2x0.7hl236.4x103 =89.63N/mm22x0.7x6x3146AM 6x236.4x103x68.1= = =116.63N/mm22x0.7h12 2x0.7x6x3142fw（116.63）、1.22,2+（89.63、=131N/mm2<f；=160N/mm2（滿足）7.3屋脊拼接節(jié)點(diǎn)M復(fù)核具體尺寸如圖14所示，焊縫尺寸見表6。圖14屋脊拼接節(jié)點(diǎn)M第14頁(yè)共17頁(yè)第14頁(yè)共17頁(yè)弦桿都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，且便于施焊，需要將拼接角鋼的尖角削除，并截去垂直肢的一部分寬度(為t+h+5=10+10+5=25mm)。拼接角鋼的部分削弱，可以借助節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。按上弦桿力NM二770.4kN計(jì)算拼接角鋼與上弦的焊縫，每邊共有4條焊縫平均承受此力，則一條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：N4x0.7hfN4x0.7hfwff=171.9mm4x0.7x10x160拼接角鋼需要的長(zhǎng)度為：l=(l+2hjx2+弦桿桿端空隙二(171.9+2x10)x2+30=413.8mm<430mm(滿足)(2)上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的焊縫復(fù)核：角鋼肢背槽焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算：上弦與節(jié)點(diǎn)間在節(jié)點(diǎn)兩側(cè)共4條焊縫，共同承受節(jié)點(diǎn)荷載P與兩側(cè)上弦內(nèi)力的合力。近似地取sina=tana=0.1,該合力的數(shù)值為：2Nsina—P=2x770.4x103x0.1—51.97x103=102.11x103kNhf=0.51=0.5x10=5mm,l=135mm,p于=1.22

足）7.4課程設(shè)計(jì)說明書第15頁(yè)共17頁(yè)2Nsina—P 102.11x1032x足）7.4課程設(shè)計(jì)說明書第15頁(yè)共17頁(yè)2Nsina—P 102.11x1032x0.7hl 4x0.7x5x135角鋼肢尖焊縫的強(qiáng)度驗(yàn)算:=54.03<0.80f=0.8x1.22x160=156.16kN(滿上弦角鋼肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按上弦桿最大內(nèi)力的15%計(jì)算N=0.15x770.4=115.56kNe;9°—21.9:684mm，人于二6mm，：212mm2x0.7hl2x0.7x6x212115.56x103-64.89N/mm22x0.7h12fw6x115.56x103x68.1 =125.07N/mm22x0.7x6x2122「125.07、I1.22J(64.89)=121.33N/mm2<fw=160N/mm2(滿足)

f其他桿件受力均比較小，這里不進(jìn)行復(fù)核。支座節(jié)點(diǎn)A復(fù)核具體尺寸如圖15所示。圖15支座節(jié)點(diǎn)A(1)支座底板復(fù)核：(支座節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm，底板厚度為18mm)支座反力R=(31.95x1.35+9x1.4x0.7)x5.5+(33.3x1.35+9x1.4x0.7)+(23.21x1.35+4.5x1.4x0.7)=375.26kN支座底板尺寸采用280mmX360mm，承壓面積為：A=280x360—(兀x252+2x50x30)=95837.5mm2驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：(選用C30混凝土，f=14,3N/mm2)c

課程設(shè)計(jì)說明書第16頁(yè)共17頁(yè)R_375.26x103A―95837.5=課程設(shè)計(jì)說明書第16頁(yè)共17頁(yè)R_375.26x103A―95837.5驗(yàn)算底板厚度:底板的厚度按屋架反力作用下的彎距計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支