鋼結(jié)構(gòu)普通鋼桁架設(shè)計(jì)

1、24m普通鋼屋架設(shè)計(jì)（4）普通鋼桁架設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)資料 1.1設(shè)計(jì)一房屋跨度為的鋼屋架，房屋平面尺寸為，地區(qū)雪壓，基本風(fēng)壓為，分項(xiàng)系數(shù)為，冬季室外計(jì)算溫度為，不考慮地震設(shè)防。 1.2鋼材選用，焊條采用型，手工焊；上弦坡度，端部高度，每端支座縮進(jìn),下弦起拱。 1.3荷載 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： SBS瀝青改性卷材 0.35 20mm厚水泥砂漿找平層 0.4 150mm厚加氣混凝土保溫層 0.4 1.56m大型屋面板和灌縫 1.6 吊頂 0.4 屋架支撐自重為0.120.011L0 0.384 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 雪荷載 0.7 屋面活荷載 0.64注：雪荷載和屋面活荷載（二者取大值）第二章設(shè)計(jì)步驟 2.1確

2、定屋架的形式和幾何尺寸，確定節(jié)點(diǎn)尺寸以及計(jì)算各桿件長(zhǎng)度；繪制屋架的幾何尺寸圖； 2.2屋架桿件的內(nèi)力組合；荷載組合，計(jì)算在單位力作用左半跨的桿件內(nèi)力系數(shù)；并繪制內(nèi)力系數(shù)圖； 2.3桿件截面選擇，按軸心受力構(gòu)件（拉或壓）進(jìn)行設(shè)計(jì)； 2.4焊縫計(jì)算，焊縫在軸心力作用下的強(qiáng)度計(jì)算； 2.5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)板的幾何尺寸，計(jì)算焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)計(jì)算焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度繪制節(jié)點(diǎn)圖； 2.6繪制屋架施工圖。第三章設(shè)計(jì)內(nèi)容 3.1桿件尺寸 桁架計(jì)算跨度: 跨中及端部高度 桁架的中間高度： 在23.7m的兩端高度： 在24m軸線處端部高度： 桁架跨中起拱50mm（）。 3.2結(jié)構(gòu)形式與布置 桁架形式與幾何尺寸如圖

3、1所示。 圖1 桁架形式及幾何尺寸3.3桁架荷載計(jì)算 永久荷載： SBS瀝青改性卷材 0.351.35=0.4725 20厚水泥砂漿找平層 0.41.35=0.54 150厚加氣混凝土保溫層 0.41.35=0.54 1.56大型屋面板和灌縫 1.61.35=2.16 吊頂 0.41.35=0.54 屋架支撐自重0.12 0.011L0 0.3841.35=0.5184 共 4.771 可變荷載： 雪荷載 0.71.4=0.983.4內(nèi)力計(jì)算 內(nèi)力分析中，通常作如下假定： 所有荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上； 所有桿件都是等截面直桿； 各桿軸線在節(jié)點(diǎn)處都能相交于一點(diǎn)； 所有節(jié)點(diǎn)均為理想鉸接。 設(shè)計(jì)桁架時(shí)，

4、應(yīng)考慮以下三種荷載組合：（1）全垮恒荷載全垮活荷載： 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載及可變荷載 （2）全垮恒荷載半跨活荷載 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載： 半跨節(jié)點(diǎn)可變和載： （3）全垮屋架包括支撐重半跨屋面板重+半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點(diǎn)和桁架自重： （4）半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載: (1)、（2）為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。各荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計(jì)算結(jié)果見表1。表1 桿件內(nèi)力組合表（）桿件組合一內(nèi)力設(shè)計(jì)值跨恒活荷載kN1=51.76k上弦桿AB00BC CD-9.052-468.53DE EF-14.984-775.57FG GH-18.905-978.52HI-19.072-987.22I

5、J JK-19.48 -1008.28下弦桿ab4.705+243.53bc12.362639.86cd16.76867.5de18.724969.15ef18.305 947.47斜桿aB-10.601-548.71Bb8.732451.97bD-7.403-383.18Dc5.619290.84cF-4.415-228.52Fd2.973153.88dH-1.845-95.5He0.65444.19eg1.122124.8gK1.798111.61 gI 0.61331.73豎桿Aa-0.5-25.88Cb Ec-1.0-51.76Gd Jg-1.0-51.76Ie-1.5-77.64Kf

6、003.5桿件的截面選擇(表2） 3.5.1上弦桿 整個(gè)上弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=-1008.28kN計(jì)算。=1206mm,=3618mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=150。因/=3，故采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，整體穩(wěn)定系數(shù)按b類查。經(jīng)計(jì)算選用規(guī)格為 18012512（A=7582mm2, =357mm, =96. 1mm）可得到 =1206/35.7=33.78< =150 =3618/96.1=37.65 < =150由=37.65, 查得b類=0.870，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=1008280/(0.8707582.4)=152.85N/mm2

7、< 215 N/mm2滿足要求。 3.5.2下弦桿 整個(gè)下弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=969.15N計(jì)算。=3000mm,=1485mm. Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350。因>>，故采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，不考慮空洞削弱，整體穩(wěn)定系數(shù)按b類查。需要的凈截面面積為 An=N/f=969150/215=4508 mm2選用規(guī)格為 180 11012（A=6742mm2, =31.0mm, =87.6mm）可得到 =3000/31.0=97< =350 =14850/87.6=170 < =350滿足要求。 3.5.3腹桿 aB桿 NaB=-54

8、8。7N , =2535mm 選用 1409010（A=4452mm2, =44.7mm, =33.74mm），長(zhǎng)肢相拼可得到 =2535/44.7=56.71< =150 =2535/33.1=67.78 < =150由=67.78, 查得b類=0.795，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=548710/(0.795 4452)=155 N/mm2 < 215 N/mm2滿足要求。 Bb桿 N=451.97kN =2087mm, =2609mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為 An=N/f=439.9103/215=2046 mm2選用 708（

9、A=2134mm2, =21.3mm, =33.0mm）可得到 =2087/21.3=98 < =350 =2609/33=79< =350滿足要求。 bD桿 N=-383.18kN =2288mm, =2860mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用 90 8（A=2788mm2, =27.6mm, =40.9mm），可得到 =2288/27.6=83< =150 =2860/40.9=70 < =150由=83, 查得b類=0.668，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199 N/mm2 < 215 N/mm

10、2滿足要求。 Dc 桿 N=290.84kN =2288mm, =2860mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為 An=N/f=280.7103/215=1306 mm2選用 705（A=1376mm2, =21.6mm, =32.4mm）可得到 =2288/21.6=106 < =350 =2860/32.4=88.3 < =350滿足要求。 cF桿 N=-228.52kN =2495mm, =3119mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用 906（A=2128mm2, =27.9mm,=40.5mm），可得到 =2495/27.9=

11、89< =150 =3119/40.5=77 < =150由=89, 查得b類=0.628，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=266.4103/(0.628 2128)=202 N/mm2 < 215 N/mm2滿足要求。 Fd 桿 N=+153.88kN =2495mm, =3119mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為 An=N/f=153.1103/215=712 mm2選用 636（A=1458mm2, =19.3mm, =29.8mm）可得到 =2495/19.3=129 < =350 =3119/24.5=105 < =350

12、滿足要求. dH桿 N=-95.5kN =2708mm, =3385mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用 706（A=1632mm2, =21.5mm, =32.6mm），可得到 =2708/21.5=126< =150 =3385/32.6=103 < =150由=126, 查得b類=0.406，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=144.9103/(0.406 1632)=218 N/mm2 = 215 N/mm2滿足要求。 He桿 N=-27.9kN =2708mm, =3385mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用 635（A=1228mm2,

13、=19.4mm, =29.6mm），可得到 =2708/19.4=139< =150 =3385/29.6=114 < =150由=139, 查得b類=0.349，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=0.438103/(0.349 1228)=1.02 N/mm2 < 215 N/mm2滿足要求. eg 桿 N=+132.09kN =2926mm, =3657mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為 An=N/f=132090/215=614 mm2選用 635（A=1228mm2, =19.4mm, =29.6mm）可得到 =2926/19.4=151

14、 < =350 =3657/29.6=124 < =350滿足要求。 gK桿 N=-47.43kN =2926mm, =3657mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用 705（A=1080mm2, =21.6mm, =32.4mm），可得到 =2926/21.6=135 < =150 =3657/32.4=113 < =150由=135, 查得b類=0.365，即代入穩(wěn)定條件 =N/(A)=47430/(0.365 1080)=120.31N/mm2<215 N/mm2滿足要求。表2 桿件截面選擇表?xiàng)U件內(nèi)力設(shè)計(jì)值/kN截面形式與規(guī)格截面面積/mm2

15、計(jì)算長(zhǎng)度/mm回轉(zhuǎn)半徑/mm長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值N/mm2弦桿JKIJ -1008.281801251275821206361835.796.133.7837.650.870152.85de 969.151801101267423000148531.087.697170210斜桿Aa-25.88125801039402087260939.833.163.4676.30.714192aB-548.7 140901044522535253544.733.7456.7167.780.795206bB451.97 70821342087260921.333.098790.668199Cb-51.7

16、6 70513762535253521.632.410688.3214bD-383.18 90827882288286027.640.983700.668202Dc+290.84 70513762288286021.632.410688.30.389105Ec-51.76 70616322535253521.532.61261030.406218cF-228.52 90621282495311927.940.589770.6281.02Fd153.88 63614582495311919.329.81291050.304130Gd-51.76 70510802926365721.632.413

17、51130.365226dH-95.5 70512282926365719.429.6103670.53633Ie-77.64 50616322708338521.532.61261030.406165.86eG-50.27 5059602495311915.324.51351060.36575gK-47.43 70510802926365721.632.41351130.36581.17Kf0 56510842495311917.226.91481180.315127gI31.73 638190222882860=23.9=131.20.3831643.6節(jié)點(diǎn)計(jì)算 3.6.1桿件與節(jié)點(diǎn)板的焊

18、縫計(jì)算 3.6.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)鋼桁架一般在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置節(jié)點(diǎn)板，把匯交于節(jié)點(diǎn)的各桿件都與節(jié)點(diǎn)板相連接，形成桁架的節(jié)點(diǎn)，各桿件把力傳給節(jié)點(diǎn)板并互相平衡。一般桿件把全部?jī)?nèi)力N傳給節(jié)點(diǎn)板，而在節(jié)點(diǎn)處連續(xù)的桿件則把兩側(cè)的內(nèi)力差傳給節(jié)點(diǎn)板；當(dāng)節(jié)點(diǎn)上作用有荷載時(shí)，則傳給節(jié)點(diǎn)的力為N或 與P。有局部彎矩的桿件則還要傳遞彎矩和剪力。3.7節(jié)點(diǎn)尺寸及受力 3.7.1節(jié)點(diǎn)A（如圖2）因?yàn)锳B桿內(nèi)力為0，所以按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)焊縫。按畫圖時(shí)為滿足腹桿焊縫長(zhǎng)度所確定的節(jié)點(diǎn)板實(shí)際寬度設(shè)計(jì)焊縫長(zhǎng)度,焊腳尺寸。圖2 節(jié)點(diǎn)A 3.7.2節(jié)點(diǎn)B （如圖3）弦桿肢背為塞焊縫，節(jié)點(diǎn)板厚度為塞焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算：設(shè)焊腳尺寸 弦桿肢尖角焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算：設(shè)焊腳尺寸 且圖3 節(jié)點(diǎn)B3.7.3節(jié)點(diǎn)C （如圖4） 因?yàn)楣?jié)點(diǎn)C兩側(cè)為0，所以按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)焊縫。按畫圖時(shí)為滿足腹桿焊縫長(zhǎng)度所確定的節(jié)點(diǎn)板實(shí)際寬度設(shè)計(jì)焊縫長(zhǎng)度l=170mm,焊腳hf=5mm 圖4 節(jié)點(diǎn)C3.7.4節(jié)點(diǎn)K(屋脊節(jié)點(diǎn))（如圖5）豎桿Kk桿端焊縫按構(gòu)造取為5mm和80mm。上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，角鋼肢背采用塞焊縫，并假定僅受屋面板傳來(lái)的集中荷載，一般可不作計(jì)算。角鋼肢尖焊縫應(yīng)取上弦內(nèi)力的15%進(jìn)行計(jì)算，即N=。產(chǎn)生的偏心彎矩： M=Ne=158.910380=12712000Nmm現(xiàn)取節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖所示。設(shè)肢尖焊腳尺寸hf2=10mm,則焊