整理鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算

1、精品文檔精品文檔鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)院工程技術(shù)學(xué)院班名郭若男 學(xué)級 土木0812號 2008987034績指導(dǎo)老師 吳開微2011年12月 1日鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)資料某單跨單層廠房，跨度 L=24m,長度54m,柱距6m廠房內(nèi)無吊車、無振動(dòng)設(shè)備，屋架鉸接于混凝土柱上，屋面采用1.5 X 6.0m太空輕質(zhì)大型屋面板。鋼材采用Q235-BF,焊條采用E43型，手工焊。柱網(wǎng)布置如圖1所示，二、屋架布置及幾何尺寸150280JCUOJCCUJUUU* S 7 5. t* 屋架幾何尺寸圖屋架計(jì)算跨度=24000-300=23700mm屋架端部高度 H)=2000mm二、支撐布置CXM Hi XXXDKX

2、- - MXXEXM MXTSLZ10.534 KN/m0.15 KN/m0.1 KN/m0.05kN/m2小計(jì)刀 0.834 KN/m三、荷載計(jì)算1、荷載永久荷載大型屋面板屋架及支撐自重 防水層懸掛管道0.56 KN/m可變荷載 活載以上荷載計(jì)算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計(jì)算。 永久荷載設(shè)計(jì)值: 可變荷載設(shè)計(jì)值:1.2 X 0.834=1.0008kN/m1.4X 0.56=0.784kN/m2、荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：(1) 全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載：P= (1.0008+0.784 )X 1.

3、5 X 6=16.0632kN(2) 全跨永久荷載+半跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載：P1=1.0008 X 1.5 X 6=9.0072kN P 2=0.784 X 1.5 X 6=7.056kN(3) 全跨屋架與支撐+半跨屋面板+半跨屋面活荷載全跨屋架和支撐自重產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載：P3=1.2 X 0.15 X 1.5 X 6=1.62kN作用于半跨的屋面板及活載產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載：取屋面可能出現(xiàn)的活載P4= (1.2 X 0.534+1.4 X 0.56 )X 1.5 X 6=12.8232kN以上1), 2)為使用階段荷載組合;3 )為施工階段荷載組合。四、內(nèi)力計(jì)算按力學(xué)求解器計(jì)算桿件內(nèi)力，然后乘

4、以實(shí)際的節(jié)點(diǎn)荷載，屋架要上述第一種荷載組合作用下， 屋架的弦桿、豎桿和靠近兩端的斜腹桿內(nèi)力均達(dá)到最大值，在第二和第三種荷載作用下，靠跨中的 斜腹桿的內(nèi)力可能達(dá)到最大或發(fā)生變號，因此，在全跨荷載作用下所有桿件的內(nèi)力均應(yīng)計(jì)算，而在 半跨荷載作用下，僅需計(jì)算近跨中的斜腹桿內(nèi)力，取其中不利內(nèi)力(正、負(fù)最大值)作為屋架的依 據(jù)。具體計(jì)算見圖屋架各桿內(nèi)力組合見表。全跨荷載布置圖123454，見圖 6 所示，A =3.72 c m2 , ix =0.74 cm , iy =1.30 cm圖6斜桿13-3截面驗(yàn)算:0x229.40.74-310 ： =3500y286.71.30= 221 ： =35064.

5、39 103372= 173.1N/mm2 ： f =215N/mm2所選截面滿足要求。斜桿3-15N =-43.76kN （壓力）,lox =251.0cm loy = l =313.8cm選用 2L 634，見圖 7 所示，A =9.96c m2 , ix = 1.96cm , iy = 2.80cmy圖7斜桿3-15截面l 251 0二譽(yù)Tg6T128 ：，=150屬于b類截面色二3138刊12譏，=150屬于b類截面i y 2.80滿足長細(xì)比：訂=150的要求。由于- -y只需求出：min二：x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表， =0.39743.76 1030.397 9962 2= 1

6、10.5N/mm : f =215N/mm所選截面合適。斜桿15-4N = 24.03kN （拉力）,l0x = 0.8l = 2502mm, l0y = l =3127cm 計(jì)算需要凈截面面積An324.03 1032152=203.5mm選用 2L 30X3，見圖 8 所示，A = 3.50c im2 , ix =0.91 cm , iy = 1.47 cm驗(yàn)算:y圖8斜桿15-4截面Ix等=275 訂 “35。24.03 1033502= 69N/mm :SyIy312 7213訂“350f =215N/mm2所選截面滿足要求。斜桿4-17N =22.20kN （拉力），lox =272

7、.4cmloy = l =340.5cm3N 22.20 102152= 103.3mm選用 2L 40X5，見圖 9 所示，A =7.58 c 貳，ix =1.21cm , iy =1.90cmx =lx2724 =225 ： =3501.21Iy340.5 =179 ： =3501.90滿足長細(xì)比: H 350的要求。6y圖9斜桿4-17截面N22.20 漢 102229.3N /mm : f =215N/mmA 758驗(yàn)算受拉時(shí)截面是否滿足N =-21.71kN （壓力）由于 -y只需求出：斷二：x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表， =0.150xA21.71 1030.150 758= 1

8、91N/mm2二 215N /mm所選截面合適。斜桿17-5N =-37.13kN （壓力）,10x =271.4cm ly = l =339.3cm選用 2L 63X4，見圖 10 所示，A =9.96c 貳，= 1.96cm , Iy = 2.80cm圖10斜桿17-5截面驗(yàn)算0x二2714 =138 訂 “501.960yiy339.32.80= 121 ： =150N _ 37.13 103 小-0.353 996由于上 -y只需求出：min二：x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表， =0.3532 2= 105.6N/mm : f = 215N/mm所選截面合適。4、豎桿截面計(jì)算。邊豎桿1

9、-10N =-8.77kN （壓力）,l 0x = ly =l=200.00cm選用 2L45X3, A =5.32c m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cm0x200.001.40= 143 ： =150屬于b類截面0y二髓二50屬于b類截面滿足長細(xì)比：訂=150的要求。由于 -y只需求出：冊二：x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，-=0.333N 8.7702250N/mm2 ： f = 215N / mm2xA 0.333P32所選截面合適。豎桿2-12N =-17.53kN （壓力），l0x =1840mml0y =2300mm選用 2L45X3, A =5.32 c

10、 1m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cml 0x1841.40= 131 :： = 150屬于b類截面精品文檔x =精品文檔0y2302.06=112 ：訂=150屬于b類截面滿足長細(xì)比：=150的要求。由于，x -y只需求出：mirl二x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表,x = 0.392N 17.53 103284N / mm xA 0.392 532:f =215N/mm2所選截面合適。豎桿3-14N =-17.53kN （壓力）,選用 2L45X3, A =5.32 c m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cm208知149 ：: =150屬于b

11、類截面1.40l0x =2080mml0y =2600mmixl 0yiy迴 =126譏 =150屬于b類截面2.06滿足長細(xì)比： =150的要求。由于 -y只需求出：min二x，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表, =0.311N 17.53 1032 2106N / mm : f =215N/mm 所選截面合適。 xA 0.311 532豎桿4-16N =-17.53kN （壓力）,0.7 B X160) +16=25mm ,取 lw1 =40mm,肢尖 hf=6mm, Iw2= (0.35 17.6 10 ) / (20.7 6160) +16=21mm。取 lw2=40mm。設(shè)焊縫高度hf=6

12、m m,則所需要焊縫計(jì)算長度為：lw= ( 258 103) / (4 0.7 6X160) +16=112m m。取lw =210mm。拼接角鋼長度 600mm 2 X210=420mm。(2) 上弦與節(jié)點(diǎn)板間的焊槽，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，設(shè)肢尖焊縫 hf=6mm，節(jié)點(diǎn)板長度為 470mm，節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為 lw=470/2-5-10=220mm ,焊縫應(yīng)力為：tN= ( 0.15 258 X103) / ( 2X0.7 6X220) =21N/mm 2,肆=(0.15 258X103X55 6) / ( 2 0.7 6

13、X2202) =32N/mm 2,=212 (32/1.22)2=34kN/mmv 160kN/mm2中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=17.6KN此桿內(nèi)力較小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊縫尺寸精品文檔hf=6 mm，焊縫長度lw50 mm ,節(jié)點(diǎn)圖如下圖所示。4、下弦跨中5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(1)下弦接頭設(shè)于跨中節(jié)點(diǎn)處，連接角鋼取與下弦桿相同截面2L 160X100X10,焊縫高度hf=8mm ,焊縫長度為：lw= (300 X03) / (4X0.7 XX160) +16=100m，取 lw=210mm連接角鋼長度 lw=2 X210+10=430mm，取 lw=430mm下弦桿與節(jié)點(diǎn)板，斜桿與節(jié)點(diǎn)

14、板之間的連接焊縫按構(gòu)造設(shè)計(jì)。(2 )弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算。N=3O0X 15%=45KN設(shè)肢背、肢尖焊肢尺寸為 8 mm，弦桿一側(cè)需焊縫長度為肢背 lw= (0.75 X5X103) / (2X0.7 XX160) +16=35mm，取 80mm ,肢尖 lw= (0.25 X5X103) / (2X0.7 XX160) +16=23mm。取 40mm腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同，節(jié)點(diǎn)圖如下圖所示。5、支座1節(jié)點(diǎn)為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋。加勁肋取 460X80X12mm,節(jié)點(diǎn)取 460X380X14mm的鋼板。(1 )支座底板的計(jì)算支座反力 Ra=Rb=140.8KN按構(gòu)造要求采用底板面積為a Xb=280X360mm2如僅考慮加勁肋部分底板承受支座反力R，則承壓面積為 280X (2X80+12) =48160mm2驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：d =R/Au=140.8 X03/48160=3N/mm2 435 )=5N/mm ,2 =11N/mm2v 160N/mm2(3) 節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R=140.8kN，其中每塊加勁肋各傳R/4=35.1kN，節(jié)點(diǎn)板傳遞 R/2=70.2kN。節(jié)點(diǎn)板與底板的連