鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-

普通梯形鋼屋架設(shè)計(jì)某車間跨度為l120m，屋架間距6m，屋面采用1.56m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。20mm厚水混砂漿找平層，三氈四油防水層，屋面坡度1/10。屋架兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度、保溫層荷載標(biāo)準(zhǔn)值和屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值按指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。1、柱距6m,梯形鋼屋架跨度L21m2、屋架采用的鋼材及焊條為：235鋼，焊條為43型，手工焊。3、梯形鋼屋架荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)）（1）永久荷載：三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層20mm厚水泥砂漿找平層保溫層0.40.40.51.4預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板屋架及支撐自重：按經(jīng)驗(yàn)公式q0.12L計(jì)算：q=0.12+0.0110.351kN/m2懸掛管道：0.15kN/m2永久荷載總和：0.4×2＋1.4+0.5+0.351+0.15=3.201kN/m2（2）可變荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.70.350.8積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載與屋面雪荷載不同時(shí)考慮，屋面活荷載比屋面雪荷載大，取較大值，這里下面計(jì)算只要考慮屋面活荷載。1二、節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算①全跨屋面永久荷載作用下P3.20161.5/m②全跨可變荷載作用下P0.761.50.80.961.512.78/m③當(dāng)基本組合由可變荷載效應(yīng)控制時(shí)，上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為22S1.228.8091.40.70.90.861.5p52.46kN當(dāng)基本組合由永久荷載效應(yīng)控制時(shí)，上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為：S1.3528.8091.4(0.70.70.90.8)61.554.14kNp由上可知，本工程屋面荷載組合由永久荷載效應(yīng)控制，節(jié)點(diǎn)集中力設(shè)計(jì)值P=54.14kN。④屋架節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算，計(jì)算屋架時(shí)應(yīng)考慮下列三種荷載組合情況：第一、全跨永久荷載+全跨可變荷載；第二、全跨永久荷載+（左）半跨可變荷載；第三、屋架和支撐自重+（左）半跨屋面板重+（左）半跨施工荷載設(shè)：P---由永久荷載換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載；1P---由可變荷載換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載；2P---由部分永久荷載（屋架及支撐自重）換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載；3P---由部分永久荷載（屋面板重）和可變荷載（屋面活荷載）換算得4的節(jié)點(diǎn)集中荷載。2則：P1.3528.80938.89kN1P1.40.70.70.90.861.515.246kN2P1.350.35161.54.265kN3P1.41.40.761.5(施工時(shí)無積灰荷載）4三、支撐布置四、內(nèi)力計(jì)算用圖解法活結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器先求出全跨和半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的桿件所有桿件的內(nèi)力均應(yīng)計(jì)算，而在半跨荷載作用下僅需計(jì)算靠近跨中的斜腹桿內(nèi)力。計(jì)算結(jié)果列于下表：34（五）桿件截面選擇：N=-416.07KN,查表的選中間節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm。aP（1）上弦桿N=-659.4kNDE上弦桿計(jì)算長度：在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度：l150.8cm，l2(取兩塊屋面板寬度）oxoy因?yàn)閘=2l，故宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。設(shè)=50，選用角鋼，為b類截面，查表得。N2102ly根據(jù)需要的A、i、i查角鋼規(guī)格表，選用2∟1258010，xyA239.4m2，i=2.26cm，i=6.11cm，bt160cm10cm16，按1xy150.8cm66.7＜2.26cmxx549.3＜xy1yyzyxNDE2，平面內(nèi)的計(jì)算程度和平面外的計(jì)算長度分別為：l300cm，l1035cmoxoy所需截面面積：N30.52cm2cd215nfxyli10356.07170.5＜o(jì)yoyy6li3002.29131＜o(jì)xoxxN3N＜215Nmm22A2所選截面合適。（3）腹桿驗(yàn)算:計(jì)算長度lll253.0cm，因?yàn)閘l，故采用不等值角鋼長肢相并。oxoxoyyxxxyy80.4825315.1882284412y22截面和界面y都為b類截面，由于＞，只需要求。查表的=0.649。xxyz7N416.07103200.3Nmm＜215Nmm22A0.64932102Pb桿件軸力：N314.47KNPb計(jì)算長度l0.8l0.8261.3209.0cm，ll261.3cmoxox選用2∟755，A214.82m，i2.32cm，i3.43cm，按所選角鋼2yx進(jìn)行驗(yàn)算：li209.02.32261.03.43li90.1＜，76.2＜xyxyN3N＜215Nmm，故所選截面合適。22A2一般按全跨永久荷載和全跨可變荷載計(jì)算。對(duì)跨中的部分斜腹桿因桿）均件內(nèi)力。3）腹桿Dd桿件軸力：N38.54KNDd計(jì)算長度l0.8l0.8289.0231.2cm，ll289.0cmoxox選用2∟635，A2m，i1.94cm，i2.96cm，按所選角鋼2yx進(jìn)行驗(yàn)算：l289.02.96li97.6＜＜，ixyxy查表可知=0.441，8N38.5410371.17Nmm＜215Nmm2，2A0.44112.28102（根據(jù)計(jì)算，按第二組荷載作用時(shí)，N56.82KN,按第三組荷載作用時(shí)DdN52.40KN，壓力雖有所增加，但經(jīng)驗(yàn)算后均符合要求，且其值很小，故Dd4）腹桿Wc：N68.62KN，Wc計(jì)算長度l0.8l0.8208.3166.6cm，lloxoy同理，亦按壓桿容許長細(xì)比進(jìn)行控制。選用2∟505，A29.6m2i1.53cm，ixyli166.61.53208.32.45li85＜109＜，xyxy根據(jù)計(jì)算，按第二組荷載作用時(shí)，N78.69KN,按第三組荷載作用時(shí)WcN55.21KN，壓力雖有所增加，但經(jīng)驗(yàn)算后均符合要求，且其值很小，故Wc所選用的2∟505可滿足要求。5)腹桿WD：N25.08KN，Wc計(jì)算長度l0.8l0.8208.3166.6cm，lloxoy同理，亦按壓桿容許長細(xì)比進(jìn)行控制。選用2∟505，A29.6m2i1.53cm，ixyli166.61.53208.32.45li85＜109＜，xyxy根據(jù)計(jì)算，按第二組荷載作用時(shí)，N47.42KN,按第三組荷載作用時(shí)WDN51.79KN，壓力雖有所增加，但經(jīng)驗(yàn)算后均符合要求，且其值很小，故WD所選用的2∟505可滿足要求。9N42.98KNEd6)腹桿Ed：，計(jì)算長度l0.8l0.8339.0271.2cm，lloxoy同理，亦按壓桿容許長細(xì)比進(jìn)行控制。選用2∟505，A29.6m2i1.53cm，ixyli339.02.45li＜，138.4＜xyxy根據(jù)計(jì)算，按第二組荷載作用時(shí)，N63.36KN,按第三組荷載作用時(shí)EdN58.43KN，壓力雖有所增加，但經(jīng)驗(yàn)算后均符合要求，且其值很小，故所Ed選用的2∟505可滿足要求。（1）點(diǎn)板的連接焊縫，計(jì)算中用到的各桿的內(nèi)力見附表。角焊縫的抗拉、抗壓、和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fN。w2f設(shè)“Pb”桿的肢背和肢尖焊縫h，則所需的焊縫長度為：fkN120.7hf0.7314.4710320.78160肢背：l122.8mm，取150mm。'wwffkN220.7hf0.3314.47103肢尖：l70.2mm，取90mm。"20.76160wwff設(shè)“Qb”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為h，所需的焊縫長度為：fkN10.7238.7310320.78160肢背：l93.3mm，取。53.3mm，取70mm。'20.7hfwwffkN220.7hf0.3238.73103肢尖：l"20.76160wwff“Bb”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸只需要按構(gòu)造確定焊縫，取h5mm。f10根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝備等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為310mm380mm。下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接的焊縫長度為380mm，h。焊縫所受的左右兩f下弦桿的內(nèi)力差為N527.51kN221.99kN305.5kN進(jìn)行計(jì)算，則肢背處的焊縫應(yīng)力為：103＜160Nmm2226（380-12）f焊縫強(qiáng)度滿足要求。桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同。Pb桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸按同樣方法計(jì)算，N416.07KN,Pah10mm和6mmfkN10.7416.0710320.710160肢背：l130mm取150mm。，'20.7hfwwffkN220.7hf0.3416.0710320.76160肢尖：l93mm，取110mm"wwff考慮焊縫長度，同時(shí)為了在上弦擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm，用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。驗(yàn)算上弦桿的焊縫：F載，肢尖承受左右弦桿的內(nèi)力差。槽焊縫的計(jì)算焊角尺寸為111ht節(jié)點(diǎn)板厚度126mm，由節(jié)點(diǎn)板的長度確定槽焊縫的長度為'222fll36012348mm。承受集中力P=54.14KN。'"wwP54.14103則18.5Nmmf160Nmm2w220.7hl20.76348fffw肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差N416.070416.07KN，偏心距e=80-25=55mm，偏心彎矩MNe416.075522883.85Nmm，h8mm，則fN416.07103108.6Nmmf160Nmm2w220.7hl20.78348fffw116M622883.85103101.23Nmm220.7hl20.783482MfwNN()106.8()135.2f1602N222w101.21.22Mmmmm1.22f故焊縫強(qiáng)度滿足要求。（3）屋脊節(jié)點(diǎn)“E”th5mm，其中h取8mm，拼接角鋼與弦桿的連接焊縫按被連接ff弦桿的最大內(nèi)力計(jì)算，N659.39KN每條焊縫長度按該式計(jì)算：DEN659.39103lw2h16184mm，取200mm。40.7hf40.78160wfff拼接角鋼總長L220020420mm，取L為460mm。豎肢需切去85并按上弦坡度熱彎。計(jì)算屋脊處弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，取h=5mm，需要焊縫長度按公式計(jì)fl17.2mmNsinP659.303sin5.754.1030.7160w80.7hfw算：ff按構(gòu)造要求決定節(jié)點(diǎn)板的長度。（4）支座節(jié)點(diǎn)“a”腹桿“Pa”的焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“P”肢背：mm，肢尖：hlfwh6mml110mm12cm1.3fw①支座底板的計(jì)算支座反力：R=7P=754.14kN=379.0kN支座底板按構(gòu)造要求取用280mm390mm2M24U行缺12口。柱采用的C30混凝土14.3N。若僅考慮有加勁肋部分的底板作為fmm2有效面積（見附圖），則底板承受均布反力為R379.0103q6.33N/mmf14.3N/mm22A280214ccn塊為兩相鄰邊支撐而另兩邊自由的板。根據(jù)圖示確定(14012/2)100172a1mm22ab100(14012/2),所以b78mmb/a=78/172=0.453,查表得的值11111為0.051。每塊板的單位寬度的最大彎矩為：Ma0.0516.331729550.6Nmm212底板厚度：6M69550.6t16.3mm，取t=20m