2011级钢结构课程设计(共14页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业设计某车间的梯形钢屋架1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45柱截面400400，混凝土强度等级为C30。3）屋面采用1.56m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。(屋面板不考虑作为支撑用)。4）该车间所属地区为沈阳市，其雪荷载为0.55kN/m25）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。6）采用梯形钢屋架，考虑静载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1.4kN/m2二毡三油加绿豆沙 0.4kN/m2

2、找平层2cm厚 0.4kN/m2 保温层 1.0 kN/m2 = 5 * GB3 支撑重量 0.384kN/m2考虑活载：活载（雪荷载） 0.7kN/m22、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=（30401990）/10500=1/10；屋架计算跨度L02400030023700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm，下端起拱50mm。屋架几何尺寸如图所示：24米跨屋架几何尺寸24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值3、支撑布置桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置由于房屋长

3、度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。垂直支撑 1-1垂直支撑 2-2桁架支撑布置图符号说明：SC上上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑;GG刚性系杆；LG柔性系杆4、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：荷载计算表荷载名称标准值(KN/m2)预应力钢筋混泥土屋面板1.4二毡三油加绿豆沙0.4找平层cm厚0.4保温层 1.0屋架及支撑重量0.12+0.01124=0.384永久荷载总和3.584屋面活载0.7可变荷载总和0.7计

4、算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载）节点荷载由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面积灰荷载Q21.4，20.9，则节点荷载设计值为F（1.23.584+1.40.70）1.5647.53kN由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9，则节点荷载设计值为F（1.353.584+1.40.70.70）1.5649.7 kN故应取P49.7kN2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷

5、载Q21.4，20.9 全垮节点永久荷载：F1=（1.23.584）1.5638.7kN半垮节点可变荷载：F21.40.701.568.8kN由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9全垮节点永久荷载：F1=（1.353.584）1.5643.5kN半垮节点可变荷载：F21.40.70.701.566.2kN3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载Q21.4，20.9全跨屋架和支撑自重：F3=1.20.

6、3841.564.1 kN半跨屋面板自重及半跨活荷载：F4（1.21.4+0.71.4）1.5627.8kN由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9 全跨屋架和支撑自重：F31.350.3841.564.7kN半跨屋面板自重及半跨活荷载：F4（1.351.4+1.40.70.7）1.5627.8kN5屋架杆件内力计算杆件名称内力系数（F=1）杆件内力全跨左半跨右半跨最大计算拉力最大计算压力上弦杆 AB00000BC,CD-8.72-6.25-2.47-433.4DE,EF-13.53-9.04-4.49-672.4F

7、G，GH-15.26-9.17-6.09-758.4HI-14.71-7.38-7.38-731.1下弦杆ac4.733.481.25235.1ce11.538.03.53573.0eg14.659.345.31728.1gi15.178.446.73753.9斜腹杆aB-8.87-6.53-2.34-440.8Bc6.884.762.12341.9cD-5.44-3.14-2.03-270.4De3.701.901.80183.9eF-2.460.71-1.758.5-122.3Fg1.11-0.451.5658.0-6.93gH0.021.55-1.5337.19-8.58Hi-1.08-

8、2.471.396.78-63.61竖腹杆Aa-0.500-0.5000.000-24.9Cc-1.000-1.0000.000-49.7Ee-1.000-1.0000.000-49.7Gg-1.000-1.0000.000-49.7Ii0-0.970.9706选择杆件截面按腹杆最大内力N=-440.8KN，查表9.6.4选中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度12mm。上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力NFG,GH=-758.4KN计算在屋架平面内：为节间轴线长度，即 lox=l。=150.8cm, loy=301.6cm 0.659A则A=N/f/(0.659310100)=37.1

9、24cm假定70i=l/150.8/702.54cm il/301.6/705.08cm由附表8选21258010，短肢相并，如下图所示，A219.7139.42 cm 、i=2.26cm、i=6.04cm截面验算：l/ i150.8/2.26=66.7150(满足) l/ i=301.6/6.04=49.90.56 l/ b=0.56301.6/12.5=13.51,则：3.7 *b/t（1+ l/52.7 b1）=3.714（1+301.60.8/52.712.5）=54.1故由66.7查附表1.2得0.686由N/A=758.41000/(0.68639.42100)280.45N/ f

10、(满足)故上弦杆采用2 1258010截面形式下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=753.9KN计算l300cm l=237/2=118.5cm,A=N/f=753.91000/(310100)=24.32 cm由附表9选2 110708短肢相并A27.89 cm，i 1.984cm ，i5.41cm=753.9103/(27.89102)= 270.31N/ f(满足)l/ i300/1.984=151.2350(满足)l/ i=1185/5.41=1219.0350(满足)故下弦杆采用2 110708短肢相并3）腹杆、aB杆N440.8KN，l0.8253.5=202.8cm ，l=

11、253.5cm选用2 906长肢相并查附表9得：A21.274 cm, i 2.79cm ，i4.13cml/ i253.5/2.79=73150(满足)l/ i=253.5/4.13=61150(满足)因为b/t=7/0.8=8.75,由查附表1.2得0.732则440.81000/(0.73221.274)=283.84N/ 310(满足)故aB杆采用2 906长肢相并906、eF杆N49.7KN, l=0.8L0.8*259 =207.2cm, l= 259cm选用2 504A7.79 cm，i 1.54cm ，i2.43cml/ i208.6/1.54=135350(满足)l/ i=2

12、60.8/2.43=107350(满足)查表0.365则4971000/(0.3657.79)=174.79N/ 310(满足)5044）竖杆Aa杆N=-24.9KN ，l=l=L=200.5cm选用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i200.5/1.94=103.35150(满足)l/ i=200.5/2.89=69.38150(满足)查附表1.2得=0.536，则：=24.9103/(0.53612.28102)=37.8N/f(满足)Cc.Ee.GgN= N= N=-49.7KN内力大小相同，选用长细比较大的竖杆Gg进行设计，可保证其他竖杆的

13、安全。则：l=0.8L0.8289=231.2cm, l=L=289cm选用2 504A7.79 cm，i 1.54cm ，i2.43cml/ i231.2/1.54=150 (满足) l/ i=289/2.43=119 (满足) 查附表1.2得=0.328，则：=49.7103/(0.3287.79)=194.5 N/f(满足) 504杆件截面选择杆件名称内力设计值/kN截面规格截面面积/cm2计算长度/cm容许长细比计算应力/(N/mm2)loxloyFH758.42L20012512 39.42150.75301.6150262.93gi753.92L110708 27.89300.00

14、119.00350253.5Aa24.92L63512.286202.8253.515035.4aB440.82L90621.274208.64260.8350265.4BC341.92L80515.824183.20229.00350306.5Cc49.72L5047.79228.72285.90150135.3CD270.42L90621.274228.72285.90150175.0De183.92L70513.75207.20259.00350242.5eE49.72L5047.79250.3312.9150163.9eF122.32L70513.75249.52311.9015018

15、2.0Fg58.02L63512.286231.2289.00350120.4gG49.72L5047.79231.2339.60150194.2gH 2L5047.79271.2339.60350196.9Hi2L63512.286255.20319150147.9Ii2L5047.79289.1289.13507、节点设计在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为：角钢肢背所需焊缝长度：+ 2hf1角钢肢尖所需焊缝长度：+2hf2选用E50焊条，则焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值，设计时考虑无引弧的影响。腹板最大内力为440

16、.8 kN，查表选用中间节点板厚度10mm，支座节点板厚度12mm。（1）上弦B节点腹杆aB设计杆力N-440.8kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf18mm，hf26mm。因aB杆系不等边，角钢与长肢相连，故K10.7，K20.3。则：l1(0.7440.8103)/(20.78200)+28=156.3mm 取l1160mml2(0.3440.8103)/(20.76200)+26=90.7,取l2100mm其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf16mm，hf25mm，l1l28hf+1060 mm腹杆焊缝尺寸：杆件 名称

17、设计内力（kN）肢背焊缝肢尖焊缝l1（mm）ht（mm）l2（mm）ht（mm）aB-440.81608100 6Bc341.91308806cD-270.41108706De183.9906505上弦与节点板的连接焊缝验算上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背10mm，肢背采用塞焊缝，承受节点集中荷载，取hft/2=10/2=5mm，由斜杆焊缝确定的节点板尺寸，得节点板长度是410mm，则焊缝的计算长度为lW1lW2410-10=400mm。=49700/(20.75400)=16.64 N/ mm2f f wf =1.22160=195.2 N/ mm2肢尖焊缝承担弦杆内力差N=440.8kN，偏

18、心距e=125-30=95mm,偏心力矩M=Ne=39.26kNm，采用hf210mm，则对于N：f=(413.3103)/ (20.75400)=73.8N/mm2对于M：f=(639.29106)/(20.754002)=105.2 N/ mm2则焊缝强度：(f/f) 2+(f )2=(105.2/1.22) 2+73.82=113.5 N/ mm2 f wf =200 N/ mm2故满足要求（2）下弦节点“c” CD杆焊缝先计算腹板与节点板的连接焊缝：CD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度：肢背：Lw1=0.7270.4103/(20.78200)+

19、28=100.5mm 取100mm肢尖：Lw2=0.3270.4103/(20.76200)+26=60.3mm 取60mmBC杆焊缝先计算腹板与节点板的连接焊缝：CD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度：肢背：Lw1=0.7341.9103/(20.78200)+28=122.8mm 取120mm肢尖：Lw2=0.3341.9103/(20.76200)+26=73.5mm 取70mmCc杆焊缝因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm。其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差N=573.0-235.1=337.9KN。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际

20、节点板长度为430mm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm，则计算长度lw=430-10=420mm。肢背焊缝应力为：=（0.75337.9103）/(20.76420) =71.8 N/ mm2 f wf =200 N/ mm2附图 下弦“c”节点（3）屋脊节点各腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，可按构造要求决定焊缝尺寸，一般不需计算。这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面以2L12580除肢背处割棱外，竖直肢需切去=t+hf+5mm10+10+5=25mm，取=25m，并按上弦坡度弯热。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（取hf10mm）为：lW = N/0.

21、7 hf f wf = 758.4103/0.710200=541.7mm共4条焊缝，认为平均受力，每天焊缝实际长度为：lWlW /4+2 hf =541.7/4+210=155.4mm。所需拼接角钢总长度为：l2lW +20=2155.4+20=330.8mm取拼接角钢长度为400mm。（4）支座节点各杆杆端焊缝计算从略。以下给出底板等计算过程。 = 1 * GB3 底板计算支座反力R=10F=1049.7=497kN，混凝土的强度等级为C30，fc=14.3 N/ mm2所需底版净面积：An=R/ fc=497103 /14.3 =34755mm2347.55cm2取锚栓直径d=25mm，锚栓孔直径取50mm，则所需底板毛面积：A=An+A0=347.55+245+3.1452 /4 =407.2cm2按构造要求取用底板面积为ab=2828=784cm2407.2cm2， 小垫板采用10010018，孔径d0=26mm。实际底板净面积为：An=784-245-3.1452 /4 =724.4cm2板底实际应力： q=497103