30米梯形鋼屋架鋼課程設計計算書資料

1、土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設計鋼結(jié)構(gòu)課程設計、設計資料1、已知條件：梯形鋼屋架跨度 30ml長度72ml柱距6ml該車間內(nèi)設有兩 臺200/50 kn中級工作制吊車，軌頂標高為 8.000 m。冬季最低溫度為20c , 地震設計烈度為6度，設計基本地震加速度為0.1g。采用1.5mx6m預應力混凝 土大型屋面板，80mmj泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷載標準值為0.7 kn/m2,雪荷載標準值為0.65 kn/m2。屋架較支在鋼筋混凝 土柱上，上柱截面為400 mmx 400 mm混凝土標號為c2s鋼材采用q235bs, 焊條采用e43型。2、屋架計算跨度：lo=30

2、2x0.15=29.7m,3、跨中及端部高度：端部高度：h=1900mm（軸線處），h=1915mmt計算跨度處）。屋架的中間高度h=3400mm屋架跨中起拱按lo/500考慮，取60mm二、結(jié)構(gòu)形式與布置9屋架形式及幾何尺寸見圖1所示，支撐布置見圖2所示。0815_i 4 ii圖1屋架形式及幾何尺寸“ ml3i .jgollruuii符號說明：gwj-（鋼屋架）；sc-（上弦支撐）：xc-（下弦支撐）； cc-（垂直支撐）；gg-（剛性系桿）；lg-（柔性系桿） 圖2屋架支撐布置圖三、荷載與內(nèi)力計算1 .荷載計算荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計算。永久荷載標準值0.40kn/

3、m20.02x20=0.40kn/m20.1x6=0.6kn/m20.05 kn/m21.40kn/ m20.12+0.011x30=0.45kn/m20.10 kn/m2sbs改型瀝青油氈防水層 找平層（20mm厚水泥砂漿） 保溫層（100mm厚水泥珍珠巖） 隔氣層（冷底子油） 混凝土大型屋面板（包括灌漿） 鋼屋架和支撐自重管道設備自重總計 3.23kn/nt可變荷載標準值屋面活荷載0.70 kn/m2積灰荷載0.60kn/m2總計1.3kn/m2永久荷載設計值1.35x 3.23=4.36kn/m2可變荷載設計值1.4 x 1.3=1.82kn/m22 .荷載組合設計屋架時，應考慮以下三種

4、組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載: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：f=(4.36+1.82) x 1.5x 6=55.62knf1=4.36x 1.5x 6=39.24 knf2=1.82x 1.5x 6=16.38 kn全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點屋架及支撐自重：f3 =0.45x 1.35x 1.5x 6=5.47kn半跨大型屋面板重及活荷載：f4=（1.4x 1.35+0.7x 1.4） x1.5x6= 25.83kn3.內(nèi)力計算本設計采用程序計算桿件在單位節(jié)點力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見表 1。桿件

5、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 內(nèi)力（1全跨左半跨 右半跨 f1*+f2*f1* +f2*f3 +f4f3 +f4上弦ab00-0.010.00 ：0.00-0.160.00-0.26-0.bccd-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54-501.99-281.38-151.20-631.deef-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011.fggh-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-495.40-336.29-1197.hj

6、-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243.ijjk-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264.下弦ab6.334.941.83352.13329.36278.42162.2381.89352bc15.3611.3p 4.98854.46 1787.96684.44375.90212.65854cd20.2114.147.431124.26 11024.84914.93475.78302.471124de22.1214.449.391230.5

7、11104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.68f 11.681181.00 11024.571024.57417.82417.821181斜腹 桿ab-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630.bb8.816.472.87490.09451.76392.79215.31122.32490bd-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-420.dc5.393.392.44299.84267.08251.52117.0592.5129

8、9cf-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235.fd2.620.88:2.13145.75 117.25137.7237.0669.35145dh-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93.he0.29-1.251.8916.13-9.0942.34-30.7050.4150-27.eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115-50.gk2.164.07-2.32120.16151.4446.78116.94-48.11151-48.gi

9、0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328豎桿aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30.cbec-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55.gd-0.98-0.980-54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54.jg-0.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48.ie-1.42-1.430-78.99-79.16-55.73-44.70-7.77-79.kf0.02001.110.780.780.110.111四、

10、桿件截面設計腹桿最大內(nèi)力，n=-630.83kn,由屋架節(jié)點板厚度參考可知：支座節(jié)點板剛 度取14mm；其余節(jié)點板與墊板厚度取12mm。1.上弦桿整個上弦桿采用相同一截面,按最大內(nèi)力計算，n=-1264.45kn計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度lox=1507mm屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度：loy =4521mm根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度，故截面直選用兩個不等肢角鋼，且短肢相并, 見圖3y112x i fxiq lzy圖3上弦截面設二60,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.807* n2需要截面積 a =1246.45*10 =7287

11、7mm.f.*i* lc-7*ia lc )左七小區(qū) iy1 ox1.507iylox4.524而要回轉(zhuǎn)半徑 x = 一 = = 25.1mmy =一 = = 75.4m m6060q* .*根據(jù)需要的a、ix、iy 查角鋼型鋼表，初選 2 l 180父110父14,2a=7793 mm ,ix=308mm , iy =88mm。按所選角鋼進行驗算:%= lox =1507 808=48.96 入=150及 j0y =竺絲=51.41 入=150 iy 88n _ 1264.65 103 ya - 0.847 7793由于 % 葭，只需求出中y,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，中y =0.847 = 1

12、91.59mpalox ,故用不等肢角鋼，短肢相并，見圖412 yr xy圖4下弦截面2a=6742 mm , ix=31mm, iy=87.4mm。oxix300031=96.77 =350= 咖0 = 169.91 九=350所選截面滿足要求。iy 87.43 .端斜桿ba已知 n = -630.83kn, lox = l0y = 2456mm。因為 lox=loy,故采用不等肢角鋼，長肢相并，使 ?？谶x用角鋼2 l 140x90x102iix = 44.7mm, y = 87.4mmox245644.7=54.94=150iy=iy2456374=65.66=150因為九y a九x只需求

13、查表得=0.764n 630.83 103 ya - 0.764 4452.2= 185.46mpa215 mpa所選截面滿足要求。a = 4452.2mm , 截面剛度和穩(wěn)定驗算：4 .再分腹桿eg-gk此桿在g節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。拉力：nqk =151.44 kn, neq =115.74 kn geg壓力:neq = 50.52kn, egnqk =48.11kn gk計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度lox =0.8 x 2250=0.8x 2250=1800mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取:10y =、(0.75+0.25*) =450 xn2（0.75+0啕2）=4446.3

14、mm選用2 l 63m5,見圖5。12%c-jx12i圖6中豎桿kf圖5再分腹桿egk2a=1228.6mm , ix=19.4mm,iy=30.4mm。xl,x _iox 1800x 19.4二92.78=53.9 =1504446.330.4=146.25 =150因為% ah 只需求外 ,查表得邛y=0.32,則n 50.52 103 a - 0.32 1228.6=128.5mpa10 =123.26mpa 215mpa所選截面滿足要求a 1228.65 .豎桿ien = -79.16kn ,lx =0.8l =0.8 黑 3052= 2442mm,10y =l = 3052mm由于桿

15、件內(nèi)力較小，按八=九=150選擇，需要的回轉(zhuǎn)半l oxn244.2150=1.63cml oyn305.2150=2.03cm查型鋼表，選用2 l 63x5,其幾何特性為 2a=1228.6mmix = 19.4mm30.4mmxyoxix244.2_=125.88cm ： 11.94oy 305.2一 =100.39cm ： 1 5 0iy 3.04因為七外y只需求q ，查表得邛x=0.406,則79.16 1030.406 1228.6= 158.7mpa :二 215mpa其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結(jié)果見表 2土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設計名稱桿件編 號內(nèi)力（kn計算長度（cm）

16、截面規(guī)格截回卸積（cm2）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長細比容3生k幺用穩(wěn)定系數(shù)中計算應力mpal 0xl0yixiy*-x&y比九中x中y上弦ij jk-1264.45150.8452.42l180x 110x1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦de1230.5130014852l180x 110x1267.423.18.7496.77169.91350182.51腹桿aa-30.61991992l63x 512.2861.943.04102.665.51500.53846.29ab-630.83253.4253.42l140x 90 x 1044.5224.

17、473.7456.7167.781500.764185.46bb490.09208.6260.82l100x 623.8643.14.5167.2957.83350205.37cb-55.63183.22292l50x 59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bd-420229.52872l100x 727.5923.094.5374.363.31500.724210.25dc299.84228.7285.82l70x 616.322.153.33106.3785.83350183.73ec-55.63207.22592l50x 59.6061.532.531

18、35.4102.41500.363159.54cf-235.31250.8312.62l90x 621.2742.794.1389.8975.693500.621178.12fd145.75249.5311.82l50x 59.6061.532.53167123.3350151.73gd-54.52231.22892l50x 59.6061.532.53151.1114.21500.304186.67dh-93.99271.6339.52l70x 616.322.153.33151.1101.951500.304189.45he50.41-27.55270.8338.42l63x 512.28

19、61.943.04139.59111.321500.34764.62ie-79.16255.2319.12l63x 512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74-44.78230.1453.732l63x 512.2861.943.04118.6149.251500.31117.54gk151.44-42.26230.1453.732l63x 512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96kf1.12314.1314.12l63x 512.2862.452.45128.2128.22000gi28.08165.9

20、207.42l50x 59.6061.532.53108.782.235029.23jg-48.1127.6158.92l50x 59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架桿件截面選擇表11土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設計20五、節(jié)點設計用e43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值ffw =160mpa各桿件內(nèi)力由表1查得1.下弦節(jié)點b(1)斜桿bb與節(jié)點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 8mm和6mm。所需焊縫長度為：肢背：1w=q7?=。二父490090 =i82.33 + 16 = 198.33mm,取 lw = 200mm2hef：2 0.7 8

21、1600.3n0.3 490090 cc肢尖：iw = =109.4+12 = 121.4mm ,取 lw=120mm2hef；2 0.7 6 160(2)斜才f db與節(jié)點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 8mm和6mm。所需焊縫長度為：肢背：iw = 0.7父420000 =164.06+16 =180.06mm,取 lw=180mm2 0.7 8 160肢尖：1w= 0.3-420000 =93.75+12=105.75mm,取 lw = 110mm 2 0.7 6 160(3)豎桿cb與節(jié)點板連接焊縫計算：因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸 hf=5mm。根據(jù)上

22、面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為457mmx 340mm(4)下弦桿與節(jié)點板連接焊縫驗算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 n=854.16-352.13=502.33kn,設肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm,所需焊縫長度為457mm，受力較大的肢背處的焊縫應力為:100.79m pa160mpa0.75 502.33 1032 0.7 6 (457-12)(5)節(jié)點板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點尺寸。如圖 7所示圖7節(jié)點板b尺寸2 .上弦節(jié)點b(1)斜桿b

23、b與節(jié)點板連接焊縫計算，與下弦節(jié)點 b中bb桿計算相同。(2)斜桿ba與節(jié)點板連接焊縫計算設肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為 10mm和6mm。所需焊縫長度為肢背:lw0.7n2hef；0.7 6308302 0.7 10 160183 + 20= 203mm,取 lw二210mm0.3n0.3 630830b.、肢尖：1w =.=164.28+12 = 176.48mm,取 lw=180mm2hef：2 0.7 6 160(3)上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背 8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計算，計算 時

24、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)的應力由下面計算得11_ 一.一hf= - m 下點板厚度= - m12=6mm,hf=10mm22上弦與節(jié)點板間焊縫長度為470mm,則p _556292 0.7 hf lw1 - 2 0.7 6 470= 14mpa0.8 一： f ffw =156mpa上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 n=631.39-0.26=631.13kn偏心距e =110-25.9= 84.1mm設需焊縫長度為470mm,則；：n2hex lw6311302 0.7 10 (470-20)= 100.18mpa6：m2 0.7hflw2

25、2= 112.33mpa6 631130 84.11.22)2( f)2112.33 ( 1.222_2)2 100.182= 140.62mpa ：二 160mpa(4)節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 8所示i.圖8節(jié)點板b尺寸3 .屋脊節(jié)點k(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密 合，并便于施焊，需將拼接角鋼進行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠 節(jié)點板來補償。拼接一側(cè)的焊縫長度可按弦桿內(nèi)力計算。設肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm,則需焊縫長度為取 lw=300mmn1264450lw = 282.24 +20 = 302.24mm

26、,4 0.7 hfffw 4 0.7 10 160拼接角鋼長度取2 (300+20)+24= 664mm(2 )斜桿與節(jié)點板連接焊縫的計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm和5mm,所需焊縫長度為:肢背:lw0.7 1514402 0.7 6 160+ 12 =90.88mm,取 lw=100 mm肢尖:lw0.3 1514402 0.7 5 160+ 10 =50mm ,取焊縫長度lw=60mm根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤 差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為500mmx 240mm (3 )弦桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：取節(jié)點板的長度為500m

27、m,則節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為 500/2 -10-20 =220 mm。上弦肢背與節(jié)點板用槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載p2 0.7 hflw556292 0.7 10 220= 18.06m pa； 0.8 1 f ffw= 156.16m pa上弦肢尖與節(jié)點板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15%計算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩 設焊腳尺寸為10mm。0.15n2helw1264450 0.152 0.7 10 220= 61.58mpa1.22)6 m2helw6 0.15 1264450 84.1_22 0.7 10 220= 141.24mpa(f)2141.241.222_)61.58= 131

28、.13m pa 16m p a(4)中豎桿與節(jié)點板的連接焊縫計算此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸hf=5mm(5)節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 9所示圖9節(jié)點板k尺寸4 .下弦跨中節(jié)點f(1)弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算拼接角鋼與下弦桿截面相同，設肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm,則需焊縫長度為af67.42 100 215=404mm，取 l w =404+16=420mm4 0.7 hf ffw 4 0.7 8 160拼接角鋼長度2 420+20=860mm(2)弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算按下弦桿內(nèi)力的15%計算，設肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm,弦桿一側(cè)需焊 縫長度為肢背：181000，1

29、5 + 12 =104.27mm,取 口12 0,7 6 1600.3 1181000 0.15肢尖 lw =+ 12=51.54mm 取 心=60mm2 0,7 6 160(3)節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖10所示圖10節(jié)點板f尺寸5 .端部支座節(jié)點a圖11支座節(jié)點a為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出 肢的寬度，故可取為180mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié) 點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為 14mm。(1)支座底板計算支座反力 r= 55629 10 =556290n取加勁肋的寬度為110mm,考慮底板上開孔，錨栓直徑取 d=25mm,錨栓孔

30、直 徑 為 60mm , 則 所 需 底 板 面 積： r 一 .55629022 .一、a之+錨栓孔缺口面積 =+3.14x60 /4 = 47329.2mm 按構(gòu)造要求取底fc12.5板尺寸為280mm 400mm,偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積：ac =280 (2 110 14) = 65520mm2r 556290驗算柱頂混凝土的抗壓強度：仃=a=8.49mpa fc =12.5mpa滿足an65520底板的厚度按支座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 塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為m - -2式中0r底板下的平均應力，0r =8.49mpa4兩邊支承對角線長，% =j(140 -14/2)2 +1102 =172.6mmp系數(shù)，由b2/a2決