鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(33)

1、.鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目廠房鋼屋架設(shè)計(jì)學(xué) 院 專 業(yè) 年 級(jí) 姓 名 指導(dǎo)教師 （2011年9月）1.設(shè)計(jì)資料某車(chē)間跨度30 m，長(zhǎng)度102 m，柱距6 m。車(chē)間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)20 / 5 t中級(jí)工作制吊車(chē)，計(jì)算溫度高于20 ，地震設(shè)計(jì)烈度為7度。采用1.5 m 6 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，8 cm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。雪荷載為0.5 kN / m，積灰荷載為0.6 kN / m。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400 mm 400 mm,混凝土標(biāo)號(hào)為C20。要求設(shè)計(jì)鋼屋架并繪制施工圖。2.屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置采用無(wú)檁屋蓋方案，i=1/10，采

2、用平坡梯形屋架。屋架計(jì)算跨度300 = 29700 mm,端部高度取= 1990 mm，中部高度= 3490 mm（為/ 8.5），屋架桿件幾何長(zhǎng)度見(jiàn)施工圖（跨中起拱按/500考慮）。根據(jù)建造地區(qū)的計(jì)算溫度和荷載性質(zhì)，鋼材采用Q235B。焊條采用E43型，手工焊根據(jù)車(chē)間長(zhǎng)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(jiàn)屋架幾何尺寸、內(nèi)力及支撐布置圖。因連接孔和連接零件上有區(qū)別，圖中給了W1、W2和W3三種編號(hào)。3.荷載和內(nèi)力計(jì)算（1）荷載計(jì)算兩氈三油上鋪小石子 0.35 kN/m找平層（2 cm厚） 0.40 kN/m泡沫混凝土保溫層（8 cm厚） 0.50 kN/m預(yù)應(yīng)力

3、混凝土大型屋面板（包括灌縫） 1.40 kN/m懸掛管道 0.10 kN/m屋架和支撐自重 0.12+0.011L=0.12+0.1130+0.45 kN/m_恒荷載總和 3.20 kN/m活荷載（或雪荷載） 0.50 kN/m積灰荷載 0.60 kN/m_可變荷載總和 1.10 kN/m屋面坡度不大，對(duì)荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。（2）荷載組合一般考慮全跨荷載，對(duì)跨中的部分斜桿可考慮半跨荷載，本方案在設(shè)計(jì)桿件截面時(shí)，將跨度中央每側(cè)各兩根斜腹桿均按壓桿控制其長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值：按可變荷載效應(yīng)控制的組合：=（

4、1.23.21.40.51.40.90.6）1.56 = 47.7 kN其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.2； 屋面活荷載或雪荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.4；組合系數(shù)=0.7；積灰荷載，=1.4，=0.9。按永久荷載效應(yīng)控制的組合：=（1.353.21.40.50.71.40.90.6）1.56 = 50.1 kN其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.35；屋面活荷載或雪荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)=1.4；組合系數(shù)=0.7；積灰荷載，=1.4，=0.9。故截點(diǎn)荷載取為50.1 kN，支座反力為=10= 501 kN。（3）內(nèi)力計(jì)算用圖解法或數(shù)解法皆可解出全跨荷載作用下屋架桿件的內(nèi)力。其內(nèi)力設(shè)計(jì)值見(jiàn)布置圖。4.

5、截面選擇腹桿最大內(nèi)力559.9 kN，查 Q235鋼單壁式焊接屋架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為t=12 mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度 14 mm。（1）上弦整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算；=-1123.5 kN，= 150.8 cm，= 300.0 cm（取兩塊屋面板寬度）。選用214012，A=65.0 cm，=4.31 cm，= 6.23 cm= 35= 48.2=150，= 0.87（b類）雙角鋼T型截面繞對(duì)稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比=11.6=12.4，= 48.2= 55故由=55，按b類查b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，得=0.833 =207.5N/mm f =2

6、15 N/mm填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊），=75.4cm40i =404.31=172.4cm。(2)下弦下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。=1099.7kN，=300 cm，=1500 cm，連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100 mm (de節(jié)間)，可不考慮螺栓孔削弱。選用218011010(短肢相并)，A=56.8cm,=3.13cm,=8.71cm=96 = 350=172 = 350 =193.6N/mm215 N/mm填板每個(gè)節(jié)間放一塊，=150 cm80i=805.8=464 cm。（3）斜腹桿桿件B-a：N=-559.9kN，=253.5 cm選用21

7、409010（長(zhǎng)肢相連），A=44.6 cm，=4.47cm，=3.73cm=56.7 = 150=68 = 150=9.0=13.52，=68=75.6，故由按b類查b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，得=0.716=175.3 N/mm215 N/mm填板放兩塊，=84.5cm40i= 402.59=103.6 cm。桿件K-g：N=115.8kN，g-e：N= 79.6kN，內(nèi)力不大，按受壓桿長(zhǎng)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)）。=230.6 cm，=461.1cm。選2705，A=13.74 cm，=2.16 cm，=3.31 cm=107150=139150=84.3

8、N/mmf = 215 N/mm填板各放兩塊，=76.9 cm40i= 402.16 =86.4 cm。桿件G-d：N= -50.1kN，=231cm，=289cm，內(nèi)力較小可按選擇截面。= 1.54 cm= 1.93 cm選用2505，A=9.60 cm，=1.53 cm，=2.53 cm，填板放三塊，= 72.2 cm，略大于40 i = 401.53= 61.2 cm。但實(shí)際節(jié)點(diǎn)板寬度較大，故仍可夠用。其余桿件截面選擇見(jiàn)屋架桿件截面選用表。需要注意的是連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜截面計(jì)算長(zhǎng)度=0.9，其他腹桿除A-a、B-a、k-g和g-e外，=0.8l。5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）

9、下弦節(jié)點(diǎn)“b”先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：B-b桿肢背及肢尖焊縫的焊角尺寸取=8mm，=6mm，則所需焊縫長(zhǎng)度（考慮起滅弧缺陷）：肢背=+28=183mm，用190mm；肢尖=+26=124mm，用130mm。腹桿D-d和C-b的桿端焊縫內(nèi)力差N=754.8 - 299.7=455.1kN。由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量的實(shí)際節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度是44.5cm,角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度= 44.5-1.2 = 43.3cm,采用=6mm,肢背焊縫應(yīng)力為：=83.5N/mm(2)上弦節(jié)點(diǎn)“B”腹桿B-b、B-a的桿端焊縫計(jì)算從略。這里驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載Q=5

10、0.1kN，= 6mm,=46-1.2= 44.8cm=13.3N/mm= 1.22160 = 195.2N/ mm肢尖焊縫承弦桿內(nèi)力差N = 558.7-0= 558.7kN,偏心距e =14-2.5 = 11.5 cm,偏心力矩M=Ne= 558.711.5 = 64.25kNm，采用=10mm，則對(duì)：= 89N/mm對(duì)M有：=137 N/mm則焊縫強(qiáng)度為：=143.3 N/ mm160 N/ mm（3）屋脊節(jié)點(diǎn)“K”腹桿桿端計(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，一般可不計(jì)算。這里只進(jìn)行拼接計(jì)算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面214012，除倒棱外，豎肢需切去= t

11、+5mm=12+ 10+5= 27mm，取=30mm，并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長(zhǎng)度（設(shè)=10mm）=1003mm共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度：=271mm拼接角鋼總長(zhǎng)度為：l=2+20=2271+20 = 562mm取拼接角鋼長(zhǎng)度為700mm。（4）支座節(jié)點(diǎn)“a”桿端焊縫計(jì)算從略。以下給出底板等的計(jì)算。底板計(jì)算支反力=501kN，混凝土強(qiáng)度C20，=9.6 N/ mm，所需底板凈面積：=52188 mm=521.9 cm錨栓直徑d=25mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板毛面積：A=+=521.88+245+=581.5 cm按構(gòu)造要求采用底板面積為

12、ab=2828=784 cm581.5 cm，墊板采用10010020，孔徑26mm。實(shí)際底板凈面積為：=724.4 cm底板實(shí)際應(yīng)力q =6.92 N/ mm=18.9cm=9.43cm=0.5，查表得 =0.056，則：=13843N/mm所需底板厚度：t=20.13mm用t=22mm，底板尺寸為28028022 。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取為=125.3kN，M=Ve=125.36.65=833.2kNcm。加勁肋高度、厚度取與中間節(jié)點(diǎn)板相同（即49514012）。采用=6mm，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力：對(duì)V=30.9 N/mm對(duì)M=25.5 N/mm=37.3 N

13、/mm160 N/mm節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板連接焊縫計(jì)算采用=8mm，實(shí)際焊縫總長(zhǎng)度：= 2(28+11.82)-120.8 = 93.6 cm焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力：=95.6 N/mm=1.22160=195.2 N/mm屋架桿件截面選用表?xiàng)U件名稱桿件號(hào)內(nèi)力設(shè)計(jì)值N(kN)計(jì)算長(zhǎng)度(m)所用截面截面積A ( mm)計(jì)算應(yīng)力（N/ mm)容許長(zhǎng)細(xì)比桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫(mm)填板數(shù)上弦桿I-J J-K-1123.51.5083.01621401265207150每節(jié)間1下弦桿d-e1099.73.00015.00021801101056.8193.6350每節(jié)間1腹桿A-a-25.11.9901

14、.990263512.338.01502B-a-559.92.5352.5352140901044.6175.315010-1906-1702B-b449.60.82.608=2.0862.608280621.22123508-1906-1302C-b-50.10.82.290=1.8322.29025059.6118.91502D-b-370.70.82.869=2.2952.8692100623.8216.31508-1606-1102D-c279.30.82.859=2.2872.859270513.71203.33506-1705-1102E-c-50.10.82.590=2.0722.59025059.6143.41503F-c-211.10.83.129=2.5033.129290621.21601506-1305-802F-d135.20.83.119=2.4953.11925059.6140.83505-1205-802G-d-50.10.82.890=2.3122.89025059.6171.71503H-d-76.90.83.395=2.7163.395270513.74137.21506-805-803H-e-31.30.83.385=2.7083.385263512.373.31503I-e-75