平行弦屋架结构课程设计.doc

設計資料：某座房屋建築長60m，採用平行弦鋼桁架屋架，屋架跨度為28m，簡支於鋼筋混凝土柱柱頂。屋面材料採用長尺壓型鋼板，軋製H型鋼檁條的水準間距為2m，屋面活荷載2.0 kN/m2。柱截面400mm400mm，其混凝土強度等級C20。鋼材材質為Q235B，焊條採用E43型，手工焊。1、尺寸：屋架計算跨度：L0=L400=27600mm端部高度：H0=2000mm 中部經濟高度：H=2000mm屋架構件幾何長度：60000mm2、 支撐佈置：根據房屋長度、屋架跨度和荷載情況，設置上下弦橫向水準支撐、垂直支撐和系杆。3、 荷載計算及內力分析：（1）恒載：屋架及支撐自重 qk=0.12+0.01128=0.428 KN/m2檁條（約為0.5 KN/m）0.10 KN/m2壓型鋼板 0.15 KN/m2合計 0.678 KN/m2（2） 活載：屋面活荷載 2.0 KN/m2合計 2.0 KN/m2（3） 荷載組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載。（4） 集中荷載（可變荷載效應控制的組合）：Q=（1.20.678+1.42.0）210=72.272 KN4、 內力計算：用圖解法或數解法求出全跨荷載作用下屋架杆件的內力，其內力設計值見圖。桿件長度：(單位:mm)（1）2000 (2)1800 （3）2000 （32）800 （33）2154 （34）2236杆件軸力：（單位：KN）側桿：（1）-505.904 （61）0上弦：（2）-187.907 （3）-621.539 （4）-982.899 （5）-1271.987 （6）-1488.803 （7）-1633.347 （8）-1706.619下弦：（25）1723.687 （26）1687.511 （27）1579.143 （28）1398.463（29）1145.511 （30）820.287 （31）422.791 （32）0斜腹杆：（33）505.956 （34）-526.217 （35）444.414 （36）-444.414（37）363.611 （38）-363.611 （39）282.809 （40）-282.809（41）202.006 （42）-202.006 （43）121.204 （44）-121.204（45）40.401 （46）-40.4015、 杆件截面選擇：腹杆最大內力N=525.217 KN，因為屋架最大內力節點無豎腹杆又無加勁肋加強，應將最大力乘以1.25（等於656.521 KN），查表選用中間節點板厚度t=12mm，支座節點板厚度t=14mm。（1） 上弦整個上弦不改變截面，按最大內力計算Nmax=-1706.619 KN lox=loy=200cm選用2L18016，A=110.94cm2，ix=5.54cm,iy=7.91cmx=lox/ix=200/5.54=36=150y=loy/iy=200/7.91=250.58loy/b=6.4yz=3.9b/t(1+loy2t2/18.6b4)=46.2y故max=yz=46.2，查表得x=0.874(b類）=N/A=(1706.619103)/(0.874110.94102)=176 N/mm2f=215 N/mm2填板每個節間放一塊，la=100cm=N/f=1723.687103/215=8017mm2ix= lox/=200/250=0.8cmiy= loy/=1400/250=5.6cm選用TW125250914，A=46.09cm2，ix=2.99cm,iy=6.29cm,z0=2.08cm=N/A=1723.687103/(46.09102)=374 N/mm2x=lox/ix=200/2.99=66.9=350x=loy/iy=1400/6.29=222.6=350(3) 斜腹桿1、 桿件(33)：N=505.956 KN，lox=loy=215.4cm選用2L1008010（長肢相並），A=34.4cm2,ix=2.35cm,iy=3.60cmxy=loy/iy=215.4/3.60=59.8=350=N/A=505.956103/(34.4102)=147.1 N/mm2f=215 N/mm2填板放兩塊，la=150cm80i=802.35=188cm2、 桿件（34）：N=-526.217 KN，lox=0.8l=0.8223.6=178.88cm；loy=223.6cm選用2L10010，A=38.52cm2，ix=3.05cm，iy=4.60cmx=lox/ix=178.88/3.05=58.6=150y=loy/iy=223.6/4.60=48.6=150因為：b/t=10/1=100.58(loy/b)=(0.58223.6)/10=13按書上式子驗算應力得yz=53.2=150查表得：x=0.813(b類）=N/A=526.217103/(0.81338.52102)=168 N/mm2f=215 N/mm2填板放兩塊，la=122cm=40i=403.05=122cm3、 桿件（35）：N=444.414 KN，lox=0.8l=0.8223.6=178.88cm；loy=223.6cm選用2L10010，A=38.52cm2，ix=3.05cm，iy=4.60cmx=lox/ix=178.88/3.05=58.6=350y=loy/iy=223.6/4.60=48.6=350=N/A=444.414103/(38.52102)=115.4 N/mm2f=215 N/mm2填板放兩塊，la=100cm80i=803.05=244cm4、 桿件（36）：N=-444.414 KN,lox=0.8l=0.8223.6=178.88cm；loy=223.6cm選用2L10010，A=38.52cm2，ix=3.05cm，iy=4.60cmx=lox/ix=178.88/3.05=58.6=150y=loy/iy=223.6/4.60=48.6=150因為：b/t=10/1=100.58(loy/b)=(0.58223.6)/10=13按書上式子驗算應力得yz=53.2=150查表得：x=0.813(b類）=N/A=444.414103/(0.81338.52102)=141.9 N/mm2f=215 N/mm2填板放兩塊，la=122cm=40i=403.05=122cm後面斜腹桿均選用2L100106、 節點設計：由於上弦杆腹杆厚度16mm，下弦杆腹板厚度9mm，故支座節點和中間節點的節點板厚度均用10mm。（1） 下弦節點“32”，連接腹杆（33）和（34）腹杆（33）肢背及肢尖的焊腳尺寸取hf1=6mm，hf2=5mm，則所需焊縫長度：肢背：lW1=(2/3505.956103)/(20.76160)+12=263mm，取270mm肢尖：lW2=(1/3505.956103)/(20.75160)+10=150.6mm，取160mm腹杆（34）肢背及肢尖的焊腳尺寸取hf1=6mm，hf2=5mm，則所需焊縫長度：肢背：lW1=(2/3526.217103)/(20.76160)+12=261mm，取270mm肢尖：lW2=(1/3526.217103)/(20.75160)+10=156.6mm，取160mm下弦杆與節點板連接焊縫內力差：N=422.791KN，由斜腹杆焊縫決定的節點板尺寸，量得實際節點板長度是55.0cm，對接焊縫長度55.0cm（加引弧板施焊），厚度10mm。此對接焊縫承受剪力V=422.791KN，彎矩M=422.79110.5=4439.3cm：剪應力：=1.5V/lwt=（1.5422.791103)/(55010)=115.3N/mm2fwv=125 N/mm2彎曲應力：=M/W=(4439.3104)/(1/6)550210=88.1N/mm2fwt=185 N/mm2（2） 上弦節點“3”，連接腹杆（34）和（35）由上結果，腹杆（34）杆端焊縫為：肢背6-270，肢尖5-160。腹杆