梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料3</b></p><p>　　二、結(jié)構(gòu)形式及支撐布置3</p><p>　?。?）桁架的形式及幾何尺寸3</p><p>　　（2）桁架支撐布置3</p><p><b>

2、　　三、荷載計(jì)算5</b></p><p><b>　　四、內(nèi)力計(jì)算6</b></p><p><b>　　五、桿件設(shè)計(jì)6</b></p><p><b>　　（1）上弦桿7</b></p><p><b>　?。?）下弦7</b>&

3、lt;/p><p><b>　　（3）斜腹桿7</b></p><p><b>　　六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)9</b></p><p>　?。?）下弦節(jié)點(diǎn)“C”9</p><p>　?。?）上弦節(jié)點(diǎn)“B”10</p><p>　?。?）屋脊節(jié)點(diǎn)“I”11</p>&l

4、t;p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　哈爾濱郊區(qū)，某廠房跨度24m，總長90m，柱距6m，屋面坡度i＝1/10，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（1.4

5、KN/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。</p><p>

6、　　二、結(jié)構(gòu)形式及支撐布置</p><p>　?。?）桁架的形式及幾何尺寸</p><p>　　本例題為無檁屋蓋方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架桿件幾何長度見附圖1（跨中起拱按L/500 考慮）。</p><p>　　屋架計(jì)算跨度L0＝24000－300＝23700mm；</p><p>　　端部高度取H=1990mm，</p

7、><p>　　中部高度取H=3190mm。</p><p>　　圖2.1 桁架形式及幾何尺寸</p><p><b>　?。?）桁架支撐布置</b></p><p>　　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

8、系桿，見附圖2。</p><p><b>　　三、荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)永久荷載：</b></p><p>　　三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4KN/m²</p><p>　　水泥砂漿找平層

9、 0.4KN/m²</p><p>　　保溫層 0.7KN/m² </p><p>　　一氈二油隔氣層 0.05KN/m²</p><p>　　水泥砂漿找平層

10、 0.3KN/m² </p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.4KN/m²</p><p>　　懸掛索道 0.15 KN/m²</p>&

11、lt;p>　　屋架和支撐自重為 0.120+0.011x24=0.384kN/m²</p><p>　　_____________________________</p><p>　　共 3.784kN/m²</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)可變荷載：</b></p><p

12、>　　屋面活荷載 0.7kN/m²</p><p>　　積灰荷載 0.9kN/m²</p><p>　　_____________________________</p><p>　　共 1.6kN/m²</p>&

13、lt;p>　　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）</p><p>　　可變荷載設(shè)計(jì)值 1.4×1.6×0.7=1.512KN/m² 取1.50KN/m²</p><p>　　考慮以下三種荷載組合</p><p>　　組

14、合一：全跨永久荷載+全跨可變荷載</p><p>　　F＝（5.0+1.5）×1.5×6 = 58.5KN</p><p>　　組合二：全跨永久荷載+半跨可變荷載</p><p>　　F1=5.0×1.5×6＝45.0kN</p><p>　　F2＝1.5×1.5×6＝13.5kN&

15、lt;/p><p>　　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</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)桁架自重設(shè)計(jì)值：</p><p>　　F3=0.384×1.5×6＝3.46KN</p><p>　　半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載設(shè)計(jì)值：</p><p>　　F4＝（1.4×

16、1.35+0.7×1.4）×1.5×6＝25.83KN</p><p><b>　　四、內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　荷載組合（1）計(jì)算簡圖如圖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.</p><p>　　圖 4.1 荷載組合（1）</p><p&g

17、t;　　圖 4.2 荷載組合（2）</p><p>　　圖 4.3 荷載組合4.3</p><p>　　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</p><p>　　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</p><p><b>　　五、桿件設(shè)計(jì)</b><

18、;/p><p>　　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。</p><p><b>　　（1）上弦桿</b></p><p>　　整個(gè)上弦桿采用等截面，按最大內(nèi)力Nmax= -886.301KN計(jì)算。</p><p>　　在屋架平面內(nèi)：計(jì)算長度為節(jié)間軸線長度，即 l=

19、l。=1508mm, l=3000mm；（l1取兩塊屋面板的寬度）。</p><p>　　選用2L140×10，A=54.74cm2, ix=4.34cm, iy=6.20cm,</p><p>　　＝l/ i＝150.8/4.34=34.7<［］＝150</p><p>　?。絣/ i=300/6.20=48.39<［］＝150<

20、;/p><p>　　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</p><p>　　b/t=14/1.2=11.6<0.58 l/b=0.58×300/14=12.4,</p><p>　　故由==55.25得=0.826，則：</p><p>　　=886.301×103/(0.826×54.74&#

21、215;102)=196N/ <f=215 N/ </p><p>　　填板每個(gè)節(jié)間放一塊，la=75.4cm<40i=40×4.34=173.6cm。</p><p><b>　?。?）下弦</b></p><p>　　下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。</p><p>　　Nmax= 881.0

22、74KN，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。</p><p>　　選用2L125×80×12（短肢相并），A=46.8 cm2, ix =2.24cm，iy =6.23cm。</p><p>　　=300/2.24=13 <［］＝350</p><p>　

23、　=1200/6.23=193<［］＝350</p><p>　　=881.074×103/46.8×102=188.3 N/ <f=215 N/ </p><p>　　填板每個(gè)節(jié)間放一塊la =300/2=150cm< 80 i=80×3.95=316cm</p><p><b>　?。?）斜腹桿</

24、b></p><p>　　桿件B-a：N=-515.17KN，lox =loy =253.5cm</p><p>　　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）</p><p>　　= l/ i=253.5/3.98=63.7 <［］ =15

25、0 </p><p>　?。絣/ i=253.5/3.39=74.8 < ［］=150 </p><p>　　b2/t=8/1.0=8 < 0.48 l/b2 = 0.48 ×253.5/8=15.21</p><p>　　=（1+1.09b4/ l2t2)=74.8×（1+1.09×84/ 253.52×1

26、2)=80.0 ></p><p>　　按b類查表得=0.688，則：</p><p>　　σ=N/A=515.17×103/( 0.688×39.4×102)=190N/ < f=215N/ </p><p>　　填板放兩塊: la =253.5/3=84.5cm< 80 i=80×4.01=320.8c

27、m</p><p>　　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</p><p>　　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）。</p><p>　　= l/ i=339.6/

28、2.32=146<［］=150 </p><p>　?。絣/ i=339.6/3.43=99 <［］=150 </p><p>　　σ=N/A=34.216 ×103/14.82×102=23N/ < f=215N/ </p><p>　　填板放三塊，la =339.6/4=84.9cm< 40 i=40

29、15;2.32=92.8cm。</p><p>　　桿件G-g: N=-58.08KN， lox =231cm , loy=289cm，內(nèi)力較小可按［］選擇截面。</p><p>　　= l/［］=231/150=1.54cm</p><p>　?。絣/［］=289/150=1.93cm</p><p>　　選2L50×5，A=9.

30、6 cm, i=1.53cm，i=2.53cm，填板放三塊，la =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,</p><p><b>　　六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p>&

31、lt;p>　?。?）下弦節(jié)點(diǎn)“C”</p><p>　　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）：</p><p>　　角鋼肢背所需焊縫長度</p><p><b>　　，取210mm</b></p><p>　　角鋼肢尖所需焊縫長度 </p><

32、;p><b>　　，取140mm</b></p><p>　　B-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）：</p><p>　　角鋼肢背所需焊縫長度</p><p><b>　　，取180mm</b></p><p>　　角鋼肢尖所需焊縫長度 </p><

33、;p><b>　　，取120mm</b></p><p>　　桿件C-c，D-c的桿端焊縫同理計(jì)算，其中C-c桿件內(nèi)力較小，焊縫按構(gòu)造采用。</p><p>　　其次驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差。</p><p>　　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

34、=40.8cm，采用=6mm，肢背焊縫應(yīng)力為： </p><p><b>　　<滿足要求。</b></p><p>　?。?）上弦節(jié)點(diǎn)“B”</p><p>　　腹桿B-a、B-c的桿端焊縫計(jì)算從略。</p><p>　　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</p>

35、<p>　　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。</p><p>　　N/mm²<N/mm²</p><p>　　肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差,偏心距e=14-4=10cm，偏心距</p><p><b>　　采用 則:</b></p>

36、<p>　　則焊縫強(qiáng)度為： </p><p>　　< 200N/mm2</p><p>　?。?）屋脊節(jié)點(diǎn)“I”</p><p>　　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：</p><p>　　拼接角鋼采用與上弦相同的截面2L140×

37、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)）</p><p>　　共4條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度為：</p><p><b>　　拼接角鋼所需長度</b></p><p>　　為了保證并接節(jié)點(diǎn)處的剛度，取L=500mm。</p><p><b>　　

38、底板計(jì)算</b></p><p>　　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：</p><p>　　錨栓直徑取d=20，錨栓孔直徑為40mm，則所需底板面積：</p><p>　　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:<

39、;/p><p>　　底板承受的實(shí)際應(yīng)力 </p><p>　　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</p><p><b>　　對角線長度a1= </b></p><p>　　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</p&

40、gt;<p>　　兩相鄰邊支承板單位板寬的最大彎矩為</p><p>　　M=qa²=0.056×6.29×189²=13843</p><p>　　所需底板厚度為，取t=22mm，底板尺寸為-280×280×22。</p><p>　　② 加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算</p>&l

41、t;p>　　一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取為</p><p>　　M=Ve=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：</p><p><b>　　對V：</b></p><p><b>　　對M： </b>&l

42、t;/p><p><b>　　<160N/mm2</b></p><p>　?、酃?jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的焊縫計(jì)算</p><p>　　采用，實(shí)際焊縫總長度：</p><p><b>　　焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力:</b></p><p><b>　　其余節(jié)點(diǎn)見施工圖。</