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文檔簡介
1、24m鋼結(jié)構(gòu)開 始 設(shè) 計(jì)1、設(shè)計(jì)資料1)某廠房跨度為24m,總長90m,柱距6m,屋架下弦標(biāo)高為18m。2)屋架鉸支于鋼筋混凝土柱頂,上45柱截面400×400,混凝土強(qiáng)度等級為C30。3)屋面采用1.5×6m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。(屋面板不考慮作為支撐用)。4)該車間所屬地區(qū)為北京市5)采用梯形鋼屋架考慮靜載:預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板(包括嵌縫)、二氈三油加綠豆沙、找平層2cm厚、 支撐重量考慮活載:活載(雪荷載)積灰荷載6)鋼材選用Q345鋼,焊條為E50型。2、屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板,故采用無檁體系平破梯形屋架。屋面坡度i=(30401990)
2、/10500=1/10;屋架計(jì)算跨度L02400030023700mm;端部高度取H=1990mm,中部高度取H=3190mm(約1/7。4)。屋架幾何尺寸如圖1所示:圖1:24米跨屋架幾何尺寸 3、支撐布置由于房屋長度有90米,故在房屋兩端及中間設(shè)置上、下橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設(shè)置垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐處分別于上、下弦設(shè)置三道系桿,其中屋脊和兩支座處為剛性系桿,其余三道為柔性系桿。(如圖2所示)4、屋架節(jié)點(diǎn)荷載屋面坡度較小,故對所有荷載均按水平投影面計(jì)算:荷載計(jì)算表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2)預(yù)應(yīng)力鋼筋混泥土屋面板1.4二氈三油加綠豆沙0.4找平層cm厚0.4屋架及支撐重量
3、0.12+0.011×24=0.384永久荷載總和2.58屋面活載(大于雪荷載)0.7可變荷載總和0.7計(jì)算屋架時考慮下列三種荷載組合情況1) 滿載(全跨靜荷載加全跨活荷載)節(jié)點(diǎn)荷載 由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.2,屋面活荷載Q11.4,屋面集灰荷載Q21.4,20.9,則節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為F(1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×645.7992kN 由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.35,屋面活荷載Q11.4、 10.7,屋面集灰荷載Q21.4,20.9,則
4、節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為F(1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×6046.593 kN2) 全跨靜荷載和(左)半跨活荷 由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.2,屋面活荷載Q11.4,屋面集灰荷載Q21.4,20.9 全垮節(jié)點(diǎn)永久荷載F1=(1.2×2.584)×1.5×627.9072kN半垮節(jié)點(diǎn)可變荷載F2(1.4×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×617.892kN 由永久荷載效應(yīng)
5、控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.35,屋面活荷載Q11.4、 10.7,屋面集灰荷載Q21.4,20.9全垮節(jié)點(diǎn)永久荷載F1=(1.35×2.55)×1.5×631.347 kN半垮節(jié)點(diǎn)可變荷載F2(1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80)×1.5×631.347kN故應(yīng)取P46.23kN3) 全跨屋架和支撐自重、(左)半跨屋面板荷載、(左)半跨活荷載+集灰荷載 由可變荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.2,屋面活荷載Q11.4,屋面集灰荷載Q21.4,20.9全跨屋架和支撐自重F3=1.
6、2×0.384×1.5×64.4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷載F4(1.2×1.4+0.7×1.4)×1.5×623.94kN 由永久荷載效應(yīng)控制的組合計(jì)算:取永久荷載G1.35,屋面活荷載Q11.4、 10.7,屋面集灰荷載Q21.4,20.9 全跨屋架和支撐自重F31.35×0.384×1.5×64.617kN半跨屋面板自重及半跨活荷載F4(1.35×1.4+1.4×0.7×0.7)×1.5×623.184kN5屋架桿件內(nèi)力計(jì)算見附表1
7、6選擇桿件截面按腹桿最大內(nèi)力N=-413.28KN,查表7.6,選中間節(jié)點(diǎn)板厚度為8mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度10mm。1) 上弦桿整個上弦桿采用等截面,按最大內(nèi)力N=-711.01KN計(jì)算在屋架平面內(nèi):為節(jié)間軸線長度,即 l=l。=150.8cm, l=301.6cm 0.659AN/f711010/(0.659×310×100)=34.803cm假定70i=l/150.8/702.54cm il/301.6/705.08cm由附表9選2 125×80×10,短肢相并,如下圖所示,A2×19.7139.42 cm 、i=2.26cm、i=6.04c
8、m截面驗(yàn)算:l/ i150.8/2.26=66.7<150(滿足) l/ i=301.6/6.04=49.9<150(滿足)雙角鋼T形截面繞對稱軸(y軸)應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比b/t=12.5/1.0=12.5>0.56 l/ b=0.56×301.6/12.5=13.51,則:3.7 *b/t(1+ l/52.7 b1)=3.7×14(1+301.6×0.8/52.7×12.5)=54.1故由66.7查附表1.2得0.686由N/A=711.01×1000/(0.686×39.42×100)262.93N
9、/ <f(滿足)故上弦桿采用2 125×80×10截面形式2) 下弦桿整個下弦桿采用等截面,按最大內(nèi)力N=706.82KN計(jì)算l300cm l=2370/2=1185cm,A=N/f=706.82×1000/(310×100)=22.80 cm由附表9選2 125×80×7短肢相并A2×14.128.2 cm,i 2.3cm ,i5.97cm=706.82×103/(28.2×102)= 250.65N/ < f(滿足)l/ i300/2.3=130.43<350(滿足)l/ i=118
10、5/5.97=198.49<350(滿足)故下弦桿采用2 125×80×7短肢相并3)腹桿、aB桿N413.28KN,l= ll=253.5cm選用2 110×70×8長肢相并查附表9得:A2×13.94=27.88 cm, i 3.51cm ,i2.85cml/ i253.5/3.51=72.2<150(滿足)l/ i=253.5/2.85=88.9<150(滿足)因?yàn)閎/t=7/0.8=8.75<0.48 l/ b=0.48*253.5/7=17.38按式1(1.09 b)/(l) 88.9×11.09
11、215;7/(253.5×0.8) =94>,由查附表1.2得0.472則413.28×1000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ < f(滿足)故Ab桿采用2 110×70×8長肢相并、Bc桿N320.56KN, l=0.8L0.8*260.8=208.6cm, l=L=260.8cm選用2 75×8A2×11.523 cm,i 2.28cm ,i3.42cml/ i208.6/2.28=91.51<350(滿足)l/ i=260.8/3.42=76.26<350(滿足)=320.56
12、×1000/(23×100)= 139.37 N/ <f(滿足)、cD桿N253.47KN,l=0.8L0.8×285.9=228.72cm, l=L=285.9cm選用2 75×8A2×11.523 cm,i 2.28cm ,i3.42cml/ i228.72/2.28=100.32<150(滿足)l/ i=285.9/3.42=83.60<150(滿足)因?yàn)閎/t=75/8=9.375<0.58 l/b=0.58×285.9/7.5=22.11,則=(1+0.475b/ l)=83.6×(1+0.
13、475×7.5/285.9×0.8)=86由于> ,則由查附表1.2得=0.430=253.47×1000/(0.411*23×100)= 268.14 N/ <f(滿足)、De桿N172.39KN, l=0.8L0.8*285.9=228.72cm, l=L=285.9cm選用2 56*5A2×5.4210.84 cm,i 1.72cm ,i2.62cml/ i228.7/1.72=132.98<350(滿足)l/ i=285.9/2.62=109.12<350(滿足)=172.39×1000/(10.84&
14、#215;100)=159.03 N/ <f(滿足)、eF桿 -114.62 N 按壓桿進(jìn)行計(jì)算: 5.1l=0.8L0.8×312.9=250.3cm, l=L=312.9cm選用2 75×8A2×11.523 cm,i 2.28cm ,i3.42cml/ i250.3/2.28=109.79<150(滿足)l/ i=312.9/3.42=91.49<150(滿足)因?yàn)閎/t=75/8=9.375<0.58 l/b=0.58×285.9/7.5=22.11,則=(1+0.475b/ l)=91.49×(1+0.475&
15、#215;7.5/312.9×0.8)= 93.68由于> ,則由查附表1.2得=0.375=114.62×103/(0.375×23×102)=132.89 N/ <f(滿足)=5.1×103/(23×102)=2.22 N/ <f(滿足)、Fg桿 + 58.58KN 按壓桿進(jìn)行計(jì)算: N l=0.8L0.8×311.9=249.5cm, l=L=311.9cm-5.31KN 選用2 56×5A2×5.4210.84 cm,i 1.72cm ,i2.62cml/ i249.5/1.72
16、=145.1<150(滿足)l/ i=311.9/2.62=119.05<150(滿足)因?yàn)閎/t=5.6/0.5=11.2<0.58 l/b=0.58×311.9/5.6=32.3,則=(1+0.475b/ l)=119.05×(1+0.475×5.6/311.9×0.5)=121.34由于由于> ,則由查附表1.2得=0.235=58.58×1000/(10.84×100)=54.04N/ <f(滿足)=5.31×1000/(0.235*10.84×100)=20.84N/ <
17、;f(滿足)、gH桿 +36.03KN 按壓桿進(jìn)行計(jì)算: N l=0.8L0.8×339.6=271.7cm, l=L=339.6cm-35.38KN 選用2 63×5A2×6.1412.28 cm,i 1.94cm ,i2.89cml/ i271.7/1.94=140.1<150(滿足)l/ i=339.6/2.89=117.51<150(滿足)因?yàn)閎/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l/b=0.58×339.6/6.3=31.26,則=(1+0.475b/ l)=117.51×(1+0.475×6.3/3
18、39.6×0.5)=120.56由于由于> ,則由查附表1.2得=0.250=36.03×1000/(12.28×100)=29.34 N/ <f(滿足)=35.38×1000/(0.25×12.28×100)=115.24N/ <f(滿足)由于N上的力都不大,選用的2 63×5可以滿足力的要求、Hi桿 -71.51KN 按壓桿進(jìn)行計(jì)算: N l=0.8L0.8×337=269.6cm, l=L=337cm27.24KN 選用2 63×5A2×6.1412.28 cm,i 1.
19、94cm ,i2.89cml/ i269.6/1.94=138.97<150(滿足)l/ i=337/2.89=116.61<150(滿足)因?yàn)閎/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l/b=0.58×337/6.3=31.03,則=(1+0.475b/ l)=116.61×(1+0.475×6.3/337×0.5)=119.68由于由于> ,則由查附表1.2得=0.253=27.24×1000/(12.28×100)=22.18N/ <f(滿足)=71.51×1000/(0.253*12.
20、28×100)=243.04N/ <f(滿足)4)豎桿、Aa桿NAa=-23.3KN ,l=l=L=200.5cm選用2 63×5A2×6.1412.28 cm,i 1.94cm ,i2.89cml/ i200.5/1.94=103.35<150(滿足)l/ i=200.5/2.89=69.38<150(滿足)因?yàn)閎/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l/b=0.58×200.5/6.3=18.46,則=(1+0.475b/ l)=69.38×(1+0.475×6.3/200.5×0.5)=74
21、.55由于由于> ,則由查附表1.2得=0.411,則:=23.3×103/(0.411×12.28×102)=46.17N/ <f(滿足)Cc.Ee.GgN= N= N=-46.59KN內(nèi)力大小相同,選用長細(xì)比較大的豎桿Gg進(jìn)行設(shè)計(jì),可保證其他豎桿的安全。則:l=0.8L0.8×289=231.2cm, l=L=289cm選用2 63×5A2×6.1412.28 cm,i 1.94cm ,i2.89cml/ i231.2/1.94=119.18<150(滿足)l/ i=289/2.89=100<150(滿足)
22、因?yàn)閎/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l/b=0.58×289/6.3=26.61,則=(1+0.475b/ l)=100×(1+0.475×6.3/289×0.5)=103.58由于由于> ,則由查附表1.2得=0.328,則:=46.59×103/(0.328×12.28×102)=115.67 N/ <f(滿足)Ii桿N136.52KN,L=0.9L=0.9×319=287.1cm選用2 63×5如圖所示十字相連,查附表8得:A12.28 cm,=2.45=287.1/2
23、.45=117.2<350(滿足)=136.52×103/(12.28×102)=111.17 N/ <f(滿足)7、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在確定節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸時,需要斜腹桿與節(jié)點(diǎn)板間連接焊縫的長度。先算出各腹桿桿端需要的焊縫尺寸。其計(jì)算公式為:角鋼肢背所需焊縫長度:角鋼肢尖所需焊縫長度:如腹桿aB,設(shè)計(jì)桿力N-413.28 kN,設(shè)肢背與肢尖的焊腳尺寸各為hf18mm,hf26mm。因aB桿系不等邊,角鋼與長肢相連,故K10.65,K20.35。則:l1(0.65×413.28×103)/(2×0.7×8×200)=11
24、9.9mm 取l1130mml2(0.35×413.28×103)/(2×0.7×6×200)=86.09,取l2100mm其它腹桿所需焊縫長度的計(jì)算結(jié)果見下表。未列入表中的腹桿均因桿力很小,可按構(gòu)造取肢背與肢尖的焊腳尺寸各為hf16mm,hf25mm,l1l28hf+1060 mm腹桿焊縫尺寸:桿件 名稱設(shè)計(jì)內(nèi)力(kN)肢背焊縫肢尖焊縫l1(mm)ht(mm)l2(mm)ht(mm)aB-413.281308100 6Bc320.56120 8706cD-253.4790860 6De172.39906605表中1l、12為取整后數(shù)值、下弦節(jié)
25、點(diǎn)“c” (見附圖)先計(jì)算腹板與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫:B-c桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取hf1=8mm,hf2=6mm,則所需焊縫長度:肢背:Lw1=0.7×320560/(2×0.7×8×200)=100.175mm 用120mm肢尖:Lw2=0.3×320560/(2×0.7×6×200)=57.243mm 用100mm腹桿D-c桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別?。篽f1=8mm, lw1取90mm hf2=6mm, lw2取60mmC-c桿因內(nèi)力很小,焊縫尺寸可按構(gòu)造確定為5mm。其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫,內(nèi)力差N
26、=537.22-220.38=316.84KN。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)板長度為305cm,肢背及肢尖焊腳尺寸均取為8mm,則計(jì)算長度lw=305-16=289cm。肢背焊縫應(yīng)力為:附圖 下弦“c”節(jié)點(diǎn)、上弦“B”節(jié)點(diǎn)(見附圖)同樣先計(jì)算腹桿B-a、B-c的桿端焊縫,方法同上。“Bc”桿的與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同。“Ba”桿的肢背和肢尖焊縫和肢背:,取肢尖:,取上弦肢背的槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得到:上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為都滿足要求。附圖 上弦“B”節(jié)點(diǎn)、屋脊節(jié)點(diǎn)(見附圖)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的集中荷載,一般可不作驗(yàn)算。
27、角鋼肢尖焊縫應(yīng)取上弦內(nèi)力N的15%進(jìn)行計(jì)算,即其產(chǎn)生的偏心彎矩為。節(jié)點(diǎn)板尺寸如下圖所示:設(shè)肢尖焊角尺寸,則焊縫的計(jì)算長度驗(yàn)算肢尖焊縫強(qiáng)度: (滿足)拼接角鋼采用與上弦相同截面,熱彎成形。拼接角鋼一側(cè)的焊縫長度按弦桿所受的內(nèi)力計(jì)算。設(shè)角焊縫焊腳尺寸。則接頭一側(cè)需要的焊縫計(jì)算長度為:拼接角鋼的總長度為: 取拼接角鋼豎肢需切去的高度為:取,即豎肢余留高度為。、支座節(jié)點(diǎn)(見附圖)根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫,節(jié)點(diǎn)板采用。為便于施焊,取底板上表面至下弦軸線的距離為。且在支座中線處設(shè)加勁肋,高度與節(jié)點(diǎn)板相同也為。底板計(jì)算支座反力根據(jù)構(gòu)造需要,取底板尺寸為。錨栓采用,并用圖示U形缺口。柱采用的C30混凝土。作用于底板的壓應(yīng)力為:(滿足)底板被節(jié)點(diǎn)板和加勁肋分成4塊兩相鄰邊支承板,故應(yīng)計(jì)算底板單位寬度上的最大彎矩:查表得需要的底板厚度:取加勁肋計(jì)算設(shè),取焊縫最大計(jì)算長度,加勁肋
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