]24米跨梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、鋼 結(jié) 構(gòu) 課 程 設(shè) 計(jì)某24米跨梯形屋架設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料某車(chē)間跨度24米，長(zhǎng)度192米，柱距6米。車(chē)間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)20/5T中級(jí)工作制吊車(chē)。計(jì)算溫度高于-20，地震設(shè)防烈度為7度。采用3.0×6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，8cm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度為i=1/10。雪荷載為0.4KN/m2，積灰荷載為0.75KN/m2。屋架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400×400，混凝土標(biāo)號(hào)為C20。要求設(shè)計(jì)屋架并繪制屋架施圖。二、屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置本例題為無(wú)檁屋蓋方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架計(jì)算跨度為L(zhǎng)0=L-300=23700mm

2、，端部高度取H0=1990mm，中部高度取H=2790mm（為L(zhǎng)0/8.5）,屋架桿件幾何長(zhǎng)度見(jiàn)附圖1（跨中起拱按L/500考慮）。根據(jù)建造地區(qū)的計(jì)算溫度和荷載性質(zhì)，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43型，手工焊。根據(jù)車(chē)間長(zhǎng)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(jiàn)附圖2。因連接孔和連接零件上的區(qū)別圖中給出了W1、W2和W3等三種編號(hào)。 附圖1：屋架桿件幾何長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)內(nèi)力附圖2：屋面支撐布置圖三、荷載和內(nèi)力計(jì)算1、荷載計(jì)算：二氈三油上鋪小石子 0.35 KN/m2 找平層（2cm厚） 0.40 KN/m2 泡沫混凝土保溫層（8cm厚） 0.50 KN/m2 預(yù)應(yīng)力混

3、凝土大型屋面板（含灌縫） 1.40 KN/m2 懸掛管道 0.10 KN/m2 屋架和支撐自重 （0.12 +0.011L）=0.12+0.011×24=0.384 KN/m2 恒載總和 3.134 KN/m2 活荷載（或雪荷載） 0.50 KN/m2 積灰荷載 0.75 KN/m2 由于屋面坡度不大，對(duì)荷載的影響較小，未予考慮。風(fēng)荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。2、荷載組合一般考慮全跨荷載，對(duì)跨中部分斜桿（一般為跨中每側(cè)各兩根斜腹桿）可考慮半跨組合，本例題在計(jì)算桿件截面時(shí)，將這些腹桿均按壓桿控制長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)荷載：組合一：Fd=(1.

4、2×3.134+1.4×0.4+1.4×0.9×0.75)×6×3.0=94.78KN組合二：Fd=(1.35×3.134+1.4×0.7×0.4+1.4×0.9×0.75) ×6×3.0=100.22KN節(jié)點(diǎn)荷載取100.22KN，支座反力 Rd=4Fd=4×100.22=400.9KN3、內(nèi)力計(jì)算用圖解法或數(shù)解法均可計(jì)算出全跨荷載作用下，屋架的桿件內(nèi)力。其內(nèi)力設(shè)計(jì)值見(jiàn)附圖1。四、截面選擇腹桿最大軸力為574.56KN，查表8.4，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚t=8

5、mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚t=10mm。1、上弦整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。Nmax=-738.92KN，lox=301.5cm，loy=301.5cm (l1取兩塊屋面板寬度)。選用2L140×10，A=54.7cm2，=4.34cm，=6.05cm由于所以由查b類(lèi)截面的填板每節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊）2、下弦整個(gè)下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。Nmax=759.46KN，lox=600.0cm，loy=600cm ，連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100mm（de節(jié)間），可不考慮螺栓孔的削弱。選用2L180×110×10（短肢相并），A=5

6、6.8cm2，=3.13cm，=8.56cm填板每節(jié)間放一塊3、腹桿 桿件A-F、C-G：NAF=-50.2KN，lox=161.2cm，loy=201.5cm ; NCG =100.22KN，lox =208cm，loy =260cm。由于內(nèi)力較小，可按長(zhǎng)細(xì)比選擇截面，按內(nèi)力較大者計(jì)算。選2L63×6, A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm 由于所以由查b類(lèi)截面的填板放兩塊 桿件E-H：N=46.8KN 該桿件內(nèi)力較小，按長(zhǎng)細(xì)比控制截面。為了便于連接垂直支撐，截面采用十字行截面。lo =0.9320=288cm選用2L10010 , A=38.52 cm2，3.84

7、。 桿件B-F：N=-574.56KN，lox=366.3cm，loy=366.3cm。選用2L18011010（長(zhǎng)肢相并），A=56.8cm2，=5.81cm，=4.23cm由于 ， 故由查表得，填板放兩塊。 桿件B-G：N=301.06KN，lox=302.4cm，loy=378cm。選用2L636，A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm填板放兩塊。 桿件D-G、D-H：N=-119.36KN，lox=333.6cm，loy=417.3cm。選用2L806，A=18.8cm2，=2.47cm，=3.58cm由于 ， 故由查表得（b類(lèi)截面）填板四塊屋架桿件截面選用表 表一桿 件

8、名 稱(chēng)桿 件號(hào)內(nèi)力設(shè)計(jì)值N(KN)計(jì)算長(zhǎng)度(m)選用截面截面積A(cm2)計(jì)算應(yīng)力（N/mm2）容許長(zhǎng)細(xì)比桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫（mm）填板數(shù)l0xl0y上弦桿A-BD-E-738.92301.5301.52L140×1054.7179.21502下弦桿G-H759.466006002L180×110×1056.8133.72501腹桿A-F-50.12161.2201.52L63×614.5867.91502C-G-100.222082602L63×614.58135.81502E-H46.82882882L100×1038.

9、521.622004B-F-574.56366.3366.32L180×110×1056.8175.61502B-G301.06302.43782L63×614.58206.52502D-G-59.68333.6417.32L80×618.81761504D-H-16.84333.6417.32L80×618.849.61504五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 1、下弦節(jié)點(diǎn)“G”先計(jì)算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：B-G桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取hf1=8mm，hf2=6mm，則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 用140mm肢尖： 用100mm腹桿C-G和D-G桿件的內(nèi)力較小，焊縫

10、按構(gòu)造采用，肢背：hf1=6mm, lw1取80mm 肢尖：hf2=6mm, lw2取80mm其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，內(nèi)力差N=NGH-NFG=759.46-434.66=342.8KN。由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量得實(shí)際節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為63cm，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為6mm，則計(jì)算長(zhǎng)度lw=63-1.2=61.8cm。肢背焊縫應(yīng)力為：附圖3 下弦“G”節(jié)點(diǎn) 2、上弦“B”節(jié)點(diǎn)（見(jiàn)附圖4）同樣先計(jì)算腹桿B-F、B-G的桿端焊縫，方法同上。由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為81cm?，F(xiàn)驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載F=100.

11、22KN，hf=t/2=4mm，lw1=81-0.8=80.2cm肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差N=NBC-NAB=676.98-0=676.98KN，偏心距e=10-2.8=7.2cm，偏心力矩M=N·e=676.98×7.2=4874KN·cm，采用hf2=10mm，lw2=81-2=79cm，則對(duì)N： 對(duì)M： 附圖4 上弦“B”節(jié)點(diǎn)3、屋脊“E”節(jié)點(diǎn)（附圖5）計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： E-H桿件內(nèi)力較小，按構(gòu)造設(shè)置焊縫，即取hf1=6mm，hf2=6mm, lw1 =80mm, lw2 =80mm。驗(yàn)算弦桿和節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得

12、節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為 40cm。節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，節(jié)點(diǎn)豎向集中荷載, hf =t/2=4mm，lw1 =40-0.8cm。 肢尖焊縫內(nèi)力差N=0,可按構(gòu)造要求設(shè)置焊縫。拼接計(jì)算：拼接角鋼采用與弦桿截面相同的2L100×12，焊腳尺寸hf取8mm，則拼接角鋼除到角外，豎肢需切去 =t+hf+5=12+8=5=25mm，按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長(zhǎng)度共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度為拼接角鋼總長(zhǎng)度為取拼接角鋼長(zhǎng)度為600mm。 附圖5 屋脊節(jié)點(diǎn)“E”4、支座節(jié)點(diǎn)“F”（附圖6）、腹桿桿端焊縫計(jì)： B-F桿由前面計(jì)算結(jié)果取肢背及肢尖角焊縫尺寸分別

13、為：hf1=8mm，hf2=6mm, lw1 =220mm, lw2 =170mm。 A-F桿件內(nèi)力較小，按構(gòu)造設(shè)置焊縫，即肢背及肢尖角焊縫尺寸均為6mm，焊縫長(zhǎng)度為lw=80mm。驗(yàn)算弦桿焊縫：由腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，實(shí)際量得節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為42 cm。肢背及肢尖焊角尺寸均取為8mm，則計(jì)算長(zhǎng)度lw1 = 42-1.6=40.4cm。肢背焊縫應(yīng)力為： 、底板計(jì)算支反力Rd=400.9KN，fc=10N/mm2，所需底板凈面積：取錨栓直徑d=24mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板面積為：按構(gòu)造要求采用底板面積為a×b=26×26=676>470.5cm2，底板凈面積為：墊板采用100×20×100，孔徑26mm。底板實(shí)際應(yīng)力為：，查表5.8，則 所需底板厚度 用t=24mm，底板尺寸為-280×24×280。 、加勁肋與