跨90梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、專業(yè)：請 輸 入 專 業(yè)班級：土木0901學(xué)生姓名：蔣家順指導(dǎo)教師：王洪濤完成時(shí)間：2012-9-10請輸入論文標(biāo)題目錄一、設(shè)計(jì)資料3二、結(jié)構(gòu)形式及支撐布置3（1）桁架的形式及幾何尺寸3（2）桁架支撐布置3三、荷載計(jì)算5四、內(nèi)力計(jì)算6五、桿件設(shè)計(jì)6（1）上弦桿7（2）下弦7（3）斜腹桿7六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)9（1）下弦節(jié)點(diǎn)“C”9（2）上弦節(jié)點(diǎn)“B”10（3）屋脊節(jié)點(diǎn)“I”11一、設(shè)計(jì)資料哈爾濱郊區(qū)，某廠房跨度24m，總長90m，柱距6m，屋面坡度i1/10，屋架下弦標(biāo)高為18m。簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級C30，上柱截面400×400mm，房內(nèi)還設(shè)有橋式吊車2臺(tái)150/30t。采

2、用梯形鋼屋架，鋼材選用Q235B，焊條采用E43型。1.5×6m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m²）、鋪上70mm厚保溫層（0.7KN/m²) 、三氈四油上鋪綠豆砂防水層（0.4KN/m²）、一氈二油隔氣層（0.05 KN/m²） 、找平層2cm厚（0.3KN/m²） ；屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7KN/m²，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.9KN/m²，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.35KN/m²。要求設(shè)計(jì)屋架并繪制屋架施工圖。二、結(jié)構(gòu)形式及支撐布置（1）桁架的形式及幾何尺寸本例題為無檁屋蓋方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。

3、屋架桿件幾何長度見附圖1（跨中起拱按L/500 考慮）。1. 屋架計(jì)算跨度L02400030023700mm；2. 端部高度取H=1990mm，3. 中部高度取H=3190mm。圖2.1 桁架形式及幾何尺寸（2）桁架支撐布置根據(jù)建造地區(qū)的計(jì)算溫度和荷載性質(zhì)，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43 型，手工焊。根據(jù)車間長度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上、下、弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見附圖2。三、荷載計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)永久荷載： 三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4KN/m² 水泥砂漿找平層 0.4KN/m² 保溫層 0.7KN/m² 一氈二油隔氣層 0.05KN/m

4、78; 水泥砂漿找平層 0.3KN/m²預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.4KN/m²懸掛索道0.15 KN/m²屋架和支撐自重為0.120+0.011x24=0.384kN/m² _共 3.784kN/m²標(biāo)準(zhǔn)可變荷載：屋面活荷載0.7kN/m²積灰荷載0.9kN/m²_共 1.6kN/m²永久荷載設(shè)計(jì)值 1.35×3.784=5.1084KN/m²取5.0KN/m²（由永久荷載控制）可變荷載設(shè)計(jì)值 1.4×1.6×0.7=1.512KN/m²取1.50KN/m&

5、#178;考慮以下三種荷載組合組合一：全跨永久荷載+全跨可變荷載F（5.0+1.5）×1.5×6 = 58.5KN組合二：全跨永久荷載+半跨可變荷載F1=5.0×1.5×645.0kNF21.5×1.5×613.5kN組合三：全跨桁架、天窗架和支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點(diǎn)桁架自重設(shè)計(jì)值：F3=0.384×1.5×63.46KN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載設(shè)計(jì)值：F4（1.4×1.35+0.7×1.4）×1.5×625.83KN四、內(nèi)力計(jì)算荷載組合（1）計(jì)算簡

6、圖如圖4.1，荷載組合（2）計(jì)算簡圖如圖4.2，荷載組合（3）計(jì)算簡圖如圖4.3.圖 4.1 荷載組合（1）圖 4.2 荷載組合（2）圖 4.3 荷載組合4.3由電算先解得F=1的桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計(jì)算結(jié)果見附表1五、桿件設(shè)計(jì)按腹桿最大內(nèi)力515.17KN,查表7.4，選中間節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度14mm。（1）上弦桿整個(gè)上弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力Nmax= -886.301KN計(jì)算。在屋架平面內(nèi)：計(jì)算長度為節(jié)間軸線長度，即 l=l。=1508mm, l=3000mm；（l1取兩塊屋面板的寬度）。選用

7、2L140×10，A=54.74cm2, ix=4.34cm, iy=6.20cm,l/ i150.8/4.34=34.7<150l/ i=300/6.20=48.39<150雙角鋼T型截面繞對稱軸（y）軸按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比b/t=14/1.2=11.6<0.58 l/b=0.58×300/14=12.4,故由=55.25得=0.826，則：=886.301×103/(0.826×54.74×102)=196N/ <f=215 N/ 填板每個(gè)節(jié)間放一塊，la=75.4cm<40i=40×4.34=173

8、.6cm。（2）下弦下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。Nmax= 881.074KN，l=l。=300cm, l=1200mm；連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100mm，可不考慮螺栓孔削弱。選用2L125×80×12（短肢相并），A=46.8 cm2, ix =2.24cm，iy =6.23cm。=300/2.24=13 <350=1200/6.23=193<350=881.074×103/46.8×102=188.3 N/ <f=215 N/ 填板每個(gè)節(jié)間放一塊la =300/2=150cm< 80 i=80

9、5;3.95=316cm（3）斜腹桿桿件B-a：N=-515.17KN，lox =loy =253.5cm選用2L125×80×10（長肢相連），A=39.4 cm2, ix =3.98cm，iy =3.39cm。（中間節(jié)點(diǎn)板厚度10mm）= l/ i=253.5/3.98=63.7 < =150 l/ i=253.5/3.39=74.8 < =150 b2/t=8/1.0=8 < 0.48 l/b2 = 0.48 ×253.5/8=15.21=（1+1.09b4/ l2t2)=74.8×（1+1.09×84/ 253.52&

10、#215;12)=80.0 >按b類查表得=0.688，則：=N/A=515.17×103/( 0.688×39.4×102)=190N/ < f=215N/ 填板放兩塊: la =253.5/3=84.5cm< 80 i=80×4.01=320.8cm桿件H-g：N=34.216KN，內(nèi)力較小，按受壓長細(xì)比控制截面（跨中腹桿在半跨荷載作用下，內(nèi)力變號(hào)）lox =loy =339.6cm選用2L75×5，A=7.41×2=14.82cm， i=2.32cm， i=3.43cm（中間節(jié)點(diǎn)板厚度10mm）。= l/ i=

11、339.6/2.32=146<=150 l/ i=339.6/3.43=99 <=150 =N/A=34.216 ×103/14.82×102=23N/ < f=215N/ 填板放三塊，la =339.6/4=84.9cm< 40 i=40×2.32=92.8cm。桿件G-g: N=-58.08KN， lox =231cm , loy=289cm，內(nèi)力較小可按選擇截面。= l/=231/150=1.54cml/=289/150=1.93cm 選2L50×5，A=9.6 cm, i=1.53cm，i=2.53cm，填板放三塊，la

12、=289/4=72.2cm略大于40 i=40×1.53=61.2cm，但實(shí)際節(jié)點(diǎn)板寬度較大，故仍可夠用。其余各桿的截面選擇見下表。連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計(jì)算長度l0=0.9l,腹桿除支座豎桿A-a和支座斜桿B-a外,六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn)“C”先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：B-a桿肢背及肢尖焊縫尺寸取，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：角鋼肢背所需焊縫長度，取210mm角鋼肢尖所需焊縫長度，取140mmB-c桿肢背及肢尖焊縫尺寸取，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：角鋼肢背所需焊縫長度，取180mm角鋼肢尖所需焊縫長度，取120mm桿件C-c，D-c的桿端

13、焊縫同理計(jì)算，其中C-c桿件內(nèi)力較小，焊縫按構(gòu)造采用。其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差。按比例及角度繪制節(jié)點(diǎn)詳圖如下，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)板長度是42cm，角焊縫計(jì)算長度=42-1.2=40.8cm，采用=6mm，肢背焊縫應(yīng)力為： <滿足要求。（2）上弦節(jié)點(diǎn)“B”腹桿B-a、B-c的桿端焊縫計(jì)算從略。驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm, 肢背用塞焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載Q= 58.1KN。，由斜桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量的節(jié)點(diǎn)板長度是：710mm，則焊縫的計(jì)算長度為。N/mm²<N/mm²肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差,偏心距e=14-4=1

14、0cm，偏心距 采用 則:則焊縫強(qiáng)度為： < 200N/mm2（3）屋脊節(jié)點(diǎn)“I”腹桿桿端焊縫計(jì)算從略。弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫受力不大，按構(gòu)造要求決定焊縫尺寸，可不計(jì)算。只進(jìn)行拼接角鋼計(jì)算：拼接角鋼采用與上弦相同的截面2L140×10，除倒棱外，豎直肢應(yīng)切去,并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦的焊縫在接頭一側(cè)總計(jì)算長度（設(shè)）共4條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度為：拼接角鋼所需長度為了保證并接節(jié)點(diǎn)處的剛度，取L=500mm。 底板計(jì)算底板承受屋架的支座反力Rd = 8Fd =464.8 kN.,柱采用C30混凝土， ，底板需凈面積為：錨栓直徑取d=20，錨栓孔直徑為40mm，則

15、所需底板面積：按構(gòu)造要求采用底板面積為。墊板采用-100×100×20，孔徑26mm。實(shí)際底板凈面積: 底板承受的實(shí)際應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊相同的兩相鄰邊支承板對角線長度a1=內(nèi)角頂點(diǎn)到對角線的距離b1=13.3×13.4/18.9=9.43cm。 b1/a1=0.5，查表得兩相鄰邊支承板單位板寬的最大彎矩為M=qa²=0.056×6.29×189²=13843所需底板厚度為，取t=22mm，底板尺寸為-280×280×22。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算 一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取為M=V

16、e=116.2×6.65=773KNcm。加勁肋高度、厚度與節(jié)點(diǎn)板相同，取-459×140×12。采用，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力：對V：對M： <160N/mm2節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的焊縫計(jì)算采用，實(shí)際焊縫總長度：焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力:其余節(jié)點(diǎn)見施工圖。附表1桿件名稱 內(nèi)力系數(shù)(F=1)第一種組合 F×第二種組合桿件計(jì)算內(nèi)力（KN）全跨左半跨右半跨F1×+ F2×F1×+ F2×F3×+ F4×F3×+ F4×上弦桿AB0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

17、 0.000 0.000 0.000 BC；CD-8.720 -6.250 -2.470 -506.458 -343.772 -301.247 -167.859 -84.585 -506.458 DE;EF-13.530 -9.040 -4.490 -785.822 -526.001 -474.813 -245.965 -145.729 -785.822 FG;GH-15.260 -9.170 -6.090 -886.301 -581.716 -547.066 -254.815 -186.962 -886.301 HI-14.710 -7.380 -7.380 -854.357 -544.33

18、1 -544.331 -213.478 -213.478 -854.357 下弦桿ac4.730 3.480 1.250 274.718 187.483 162.395 93.030 43.903 274.718 ce11.530 8.000 3.530 669.662 451.581 401.293 216.134 117.660 669.662 eg14.650 9.340 5.310 850.872 564.499 519.162 256.449 167.668 850.872 gi15.170 8.440 6.730 881.074 570.681 551.444 238.421 20

19、0.750 881.074 腹桿A-a-0.500 -0.500 0.000 -29.040 -21.305 -15.680 -12.745 -1.730 -29.040 B-a-8.870 -6.530 -2.340 -515.170 -351.626 -304.488 -174.546 -82.240 -515.170 B-c6.880 4.760 2.120 399.590 269.307 239.607 128.668 70.508 339.590 C-c-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080

20、 D-c-5.440 -3.140 -2.030 -315.955 -205.923 -193.436 -87.997 -63.543 -315.955 D-e3.700 1.900 1.800 214.896 137.407 136.282 54.659 52.456 214.896 E-e-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080 F-e-2.460 0.710 -1.750 -142.877 -69.158 -96.833 7.130 -47.064 -142.877 F-g1.110 -0.450

21、 1.560 64.469 29.747 52.360 -6.073 38.207 64.469 G-g-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080 H-g0.020 1.550 -1.530 1.162 18.065 -16.585 34.216 -33.637 34.216 H-i-1.080 -2.470 1.390 -62.726 -61.656 -18.231 -58.151 26.885 -62.656 I-i0.0000.000 0.0000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 附表2桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算長度（m）所用截面截面積A（cm2）計(jì)算應(yīng)力(N/mm2)肢背和肢尖焊縫填板數(shù)LoxLoy上弦桿E-F-886.3011