m鋼結(jié)構(gòu)普通鋼桁架設(shè)計(jì)

24m普通鋼屋架設(shè)計(jì)（4）~20米普通鋼屋架設(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0.3520mm厚水泥砂漿找平層0.4150mm厚加氣混凝土保溫層0.41.56m大型屋面板和灌縫1.6吊頂0.4屋架支撐自重為0.120.011L00.384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(xiàn)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=0.472520厚水泥砂漿找平層0.41.35=0.54150厚加氣混凝土保溫層0.41.35=0.541.56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0.120.011L00.3841.35=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：=1\*GB2⑴所有荷載都作用在節(jié)點(diǎn)上；=2\*GB2⑵所有桿件都是等截面直桿；=3\*GB2⑶各桿軸線(xiàn)在節(jié)點(diǎn)處都能相交于一點(diǎn)；=4\*GB2⑷所有節(jié)點(diǎn)均為理想鉸接。設(shè)計(jì)桁架時(shí)，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(jiàn)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AB00BCCD-9.052-468.53DEEF-14.984-775.57FGGH-18.905-978.52HI-19.072-987.22IJJK-19.48-11008.228下弦桿ab4.705+243.53bc12.362639.86cd16.76867.5de18.724969.15ef18.305947.447斜桿aB-10.601-548.71Bb8.732451.97bD-7.403-383.18Dc5.619290.84cF-4.415-228.52Fd2.973153.88dH-1.845-95.5He0.65444.19eg1.122124.8gK1.798111.61gI0.61331.73豎桿Aa-0.5-25.88CbEc-1.0-51.76GdJg-1.0-51.76Ie-1.5-77.64Kf003.5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(lèi)查。經(jīng)計(jì)算選用規(guī)格為18012512（A=7582mm2,=35．7mm,=96.1mm）可得到=1206/35.7=33.78<=150=3618/96.1=37.65<=150由=37.65,查得b類(lèi)=0.870，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=1008280/(0.8707582.4)=152.85N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)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(lèi)查。需要的凈截面面積為An=N/f=969150/215=4508mm2選用規(guī)格為18011012（A=6742mm2,=31.0mm,=87.6mm）可得到=3000/31.0=97<=350=14850/87.6=170<=350滿(mǎn)足要求。3.5.3腹桿①aB桿NaB=-548。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(lèi)=0.795，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=548710/(0.7954452)=155N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)足要求。②Bb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=2046mm2選用708（A=2134mm2,=21.3mm,=33.0mm）可得到=2087/21.3=98<=350=2609/33=79<=350滿(mǎn)足要求。③bD桿N=-383.18kN=2288mm,=2860mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用908（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(lèi)=0.668，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)足要求。④Dc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=1306mm2選用705（A=1376mm2,=21.6mm,=32.4mm）可得到=2288/21.6=106<=350=2860/32.4=88.3<=350滿(mǎn)足要求。⑤cF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=89<=150=3119/40.5=77<=150由=89,查得b類(lèi)=0.628，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=266.4103/(0.6282128)=202N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)足要求。⑥Fd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=712mm2選用636（A=1458mm2,=19.3mm,=29.8mm）可得到=2495/19.3=129<=350=3119/24.5=105<=350滿(mǎn)足要求.⑦dH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(lèi)=0.406，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=144.9103/(0.4061632)=218N/mm2=215N/mm2滿(mǎn)足要求。⑧He桿N=-27.9kN=2708mm,=3385mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用635（A=1228mm2,=19.4mm,=29.6mm），可得到=2708/19.4=139<=150=3385/29.6=114<=150由=139,查得b類(lèi)=0.349，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=0.438103/(0.3491228)=1.02N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)足要求.⑨eg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=614mm2選用635（A=1228mm2,=19.4mm,=29.6mm）可得到=2926/19.4=151<=350=3657/29.6=124<=350滿(mǎn)足要求。⑩gK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(lèi)=0.365，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=47430/(0.3651080)=120.31N/mm2<215N/mm2滿(mǎn)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/mmm2弦桿JKIJ-1008.28818012512275821206361835.796.133.7837.650.870152.85de969.1551801101267423000148531.087.697170210斜桿Aa-25.88125801039402087260939.833.163.4676.30.714192aB-548.7140901044522535253544.733.7456.7167.780.795206bB451.9770821342087260921.333.098790.668199Cb-51.7670513762535253521.632.410688.3214bD-383.1890827882288286027.640.983700.668202Dc+290.8470513762288286021.632.410688.30.389105Ec-51.7670616322535253521.532.61261030.406218cF-228.5290621282495311927.940.589770.6281.02Fd153.8863614582495311919.329.81291050.304130Gd-51.7670510802926365721.632.41351130.365226dH-95.570512282926365719.429.6103670.53633Ie-77.6450616322708338521.532.61261030.406165.86eG-50.275059602495311915.324.51351060.36575gK-47.4370510802926365721.632.41351130.36581.17Kf056510842495311917.226.91481180.315127gI31.73638190222882860=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(huà)圖時(shí)為滿(mǎn)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)A3.7.2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)CC（如圖4）因?yàn)楣?jié)點(diǎn)點(diǎn)C兩側(cè)為0，所以按構(gòu)構(gòu)造要求設(shè)計(jì)計(jì)焊縫。按畫(huà)畫(huà)圖時(shí)為滿(mǎn)足足腹桿焊縫長(zhǎng)長(zhǎng)度所確定的的節(jié)點(diǎn)板實(shí)際寬度設(shè)計(jì)焊焊縫長(zhǎng)度l==170mmm,焊腳hf=55mm圖4節(jié)點(diǎn)C3.7.4節(jié)點(diǎn)KK(屋脊節(jié)點(diǎn))（如圖5）豎桿Kk桿端焊縫按構(gòu)造取取為5mm和80mm。上上弦與節(jié)點(diǎn)板板的連接焊縫縫，角鋼肢背背采用塞焊縫縫，并假定僅僅受屋面板傳傳來(lái)的集中荷荷載，一般可可不作計(jì)算。角角鋼肢尖焊縫縫應(yīng)取上弦內(nèi)內(nèi)力的15%%進(jìn)行計(jì)算，即即N=。產(chǎn)生的的偏心彎矩：：MM=Ne=1158.9110380=1227120000Nmm現(xiàn)取節(jié)點(diǎn)板尺寸如如圖所示。設(shè)肢尖焊腳尺寸hhf2=10mm,則焊縫計(jì)算算長(zhǎng)度lw2=2000-210--5=1755mm。驗(yàn)算算肢尖焊縫強(qiáng)強(qiáng)度：圖5節(jié)點(diǎn)K(滿(mǎn)足)拼接角鋼一側(cè)的焊焊縫長(zhǎng)度