輕型鋼屋架課程設(shè)計

1、<p><b>　　鋼屋架課程設(shè)計</b></p><p><b>　　輕屋面鋼屋架設(shè)計</b></p><p><b>　　設(shè)計資料</b></p><p>　　工程地點：河北邯鄲，設(shè)計使用年限：50年。</p><p>　　工程規(guī)模：單層單跨封閉式工業(yè)廠房，長度1

2、20m，屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，屋架跨度24m，柱距6m,屋面離地20m,吊車起重量為15t，工作制為A5，無較大的振動設(shè)備。</p><p>　　屋面作法：選用輕型屋面板，屋面坡度為1/10，無天窗。</p><p>　　自然條件：基本風壓為，基本雪壓為，積灰荷載標準值為地震設(shè)防烈度為7度。地面粗糙度類別為B類，場地類別Ⅲ類，重要性級別為二級，（）。</p><p&

3、gt;<b>　　材料選用：</b></p><p>　?。?）、屋架鋼材采用規(guī)定的Q235，</p><p>　?。?）、焊條采用規(guī)定的E43型焊條，</p><p>　?。?）、普通螺栓采用等級為4.6級的C級螺栓，錨栓采用Q235級鋼制成。</p><p>　　（4）、角鋼型號按《熱軋型鋼》選用，</p>

4、;<p>　?。?）、混凝土強度等級為C25.</p><p>　　6、結(jié)構(gòu)及各組成構(gòu)件形式：</p><p>　?。?）、鋼屋架：梯形鋼屋架，</p><p>　?。?）、屋面板：選用輕型屋面板，材料可選擇夾芯板，選用長尺壓型鋼板、夾芯板時按圖集《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》01J925-1選用。</p><p>　　

5、（3）、檁條及屋面支撐：計算或從相關(guān)標準圖集中選用。</p><p>　　7、主要建筑構(gòu)造做法及建筑設(shè)計要求按輕屋面計算。</p><p>　　二、屋架形式的選定和結(jié)構(gòu)平面的布置</p><p>　　1、采用緩坡梯形屋架，坡度為1/10,</p><p><b>　　屋架計算跨度</b></p><p

6、><b>　　屋架端部高度取</b></p><p><b>　　跨中高度</b></p><p>　　高跨比，屬于常用范圍之內(nèi)。</p><p>　　屋架起拱度取50mm.</p><p>　　屋架腹桿采用人字式，使得上弦節(jié)點受荷，上弦桿節(jié)點水平間距取1500mm.</p>&

7、lt;p><b>　　單位：mm</b></p><p><b>　　2、屋架支撐布置</b></p><p>　　根據(jù)廠房跨度24m，長度120及荷載情況，設(shè)置3道上、下弦橫向水平支撐；屋脊處與檐口位置上、下弦處分別設(shè)一道系桿；在屋蓋兩端開間內(nèi)的屋脊處與兩端支座處設(shè)置豎向支撐；有吊車，需設(shè)下弦縱向水平支撐。</p><

8、p><b>　　屋架荷載和內(nèi)力計算</b></p><p><b>　　荷載計算</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗公式，屋架和支撐的自重估算值為</p><p>　　屋架下弦無其他荷載，可假定屋架和支撐重量全都作用在上弦節(jié)點。</p><p>　　根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》可知，屋面活荷載和

9、雪荷載不同時考慮，屋面活荷載為（不上人），雪荷載為取其中的較大者計入，取屋面活荷載。由于是輕屋面，需要考慮風荷載作用。</p><p>　　輕型屋面板采用夾芯板，按圖集《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》01J925-1選用。預(yù)估屋面板受力，恒載為，屋面活荷載為，積灰荷載為，屋面板承受的設(shè)計荷載值為</p><p>　　。板型選,板厚75mm,有效寬度為960mm,取檁條間距為1500m

10、m，支撐條件為連續(xù)，即所承受的設(shè)計荷載最大值為</p><p><b>　　屋面板受力表</b></p><p><b>　　檁條的設(shè)計</b></p><p>　　檁條采用實腹式檁條，截面采用冷彎薄壁C型鋼.鋼材選用Q235，檁條跨度為6m,在跨中設(shè)一道拉條，提供下翼緣平面外變形的約束條件，防止檁條因整體失穩(wěn)而發(fā)生彎扭，

11、拉條采用8mm圓鋼。</p><p>　　在跨中設(shè)一道拉條的計算簡圖</p><p>　　冷彎薄壁C型鋼截面參數(shù)：</p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　檁條承受的豎向荷載：</p><p&

12、gt;　　屋面板和檁條自重： </p><p><b>　　可變荷載： </b></p><p><b>　　拉條處負彎矩</b></p><p><b>　　拉條與支座間正彎矩</b></p><p><b>　　強度驗算：</b></p>

13、<p><b>　　剛度驗算：</b></p><p>　　由于設(shè)置了拉條，可不用驗算整體穩(wěn)定。</p><p>　　荷載組合 （本次設(shè)計地區(qū)地址設(shè)防烈度為7度，輕型單層工業(yè)廠房，無需進行抗震設(shè)計。）</p><p>　?。?）、全跨永久荷載+全跨可變荷載</p><p>　?。?）、全跨永久荷載+半跨可變

14、荷載</p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）、屋架、支撐自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載</p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）、輕屋面考慮風吸力的作用</p><p><b>　　風荷載標準值</b&

15、gt;</p><p>　　---Z處的風振系數(shù) ---風壓高度變化系數(shù) </p><p>　　---風荷載體型系數(shù) ---基本風壓</p><p>　　考慮1.0×恒載+1.4×活載和荷載組合，風吸力為</p><p>　　，即為風壓力，且遠遠小于豎向荷載組合，可以忽略。</p><p>　

16、　內(nèi)力計算 利用midas建模計算</p><p>　　先計算桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)和支座反力（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合。</p><p><b>　　全跨節(jié)點荷載</b></p><p><b>　　左半跨節(jié)點荷載</b></p><p>&l

17、t;b>　　右半跨節(jié)點荷載</b></p><p>　　桿件內(nèi)力組合（單位為KN）</p><p><b>　　，，，，</b></p><p><b>　　四、桿件設(shè)計</b></p><p><b>　　桿件編號</b></p><p&

18、gt;<b>　　1、上弦桿截面設(shè)計</b></p><p>　　上弦桿按最大內(nèi)力計算，歸并為一種截面，上弦桿受壓。</p><p>　　由內(nèi)力計算表知最大內(nèi)力在FG、GH節(jié)間，</p><p>　　上弦計算長度：平面內(nèi)，平面外</p><p>　　由腹桿最大內(nèi)力為可知節(jié)點板厚度取6mm,支座節(jié)點板厚度取8mm。<

19、/p><p><b>　　截面類型為b類</b></p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，短肢相

20、并，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　（1）強度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　（2）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p

21、>　?。?）整體穩(wěn)定驗算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　2、下弦桿截面設(shè)計</b></p><p>　　下弦桿按最大內(nèi)力計算，歸并為一種截面，下弦桿受拉。</p><p>　　由內(nèi)力計算表知最大內(nèi)力在gk節(jié)間，</p><

22、;p>　　下弦計算長度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，短肢相并，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　(1) 強度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></

23、p><p><b>　?。?）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　3、斜桿截面設(shè)計</b></p><p>　　1）支座斜桿aB截面設(shè)計</p><p><b>　　支座斜桿受壓 <

24、;/b></p><p>　　計算長度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，長肢相并，

25、的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　（1）強度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　?。?）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p&g

26、t;　?。?）整體穩(wěn)定驗算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　2）斜腹桿截面設(shè)計</b></p><p>　　cD，支座斜桿受壓 </p><p>　　計算長度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，

27、則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　選擇等肢角鋼，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　?。?/p>

28、1）強度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　?。?）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（3）整體穩(wěn)定驗算：由查表得</p><p><

29、;b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　4、豎桿截面設(shè)計</b></p><p>　　1）支座豎桿Aa, 受壓</p><p>　　計算長度：平面內(nèi)、平面外 ，</p><p>　　內(nèi)力較小，假設(shè)，則，</p><p><b>　　所需的截面面積為：

30、</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　選擇等肢角鋼相并，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　?。?）強度驗算：</b></p><p><b>　　滿

31、足要求</b></p><p><b>　?。?）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（3）整體穩(wěn)定驗算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b&g

32、t;　　2）中間豎桿cC,</b></p><p><b>　　受壓 </b></p><p>　　計算長度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p

33、><b>　　，</b></p><p>　　.選擇等肢角鋼相并，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　?。?）強度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p>&l

34、t;p><b>　?。?）剛度驗算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）整體穩(wěn)定驗算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　3)豎桿Kk</b></p&

35、gt;<p>　　選擇等肢角鋼組合成十字截面，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　5、填板的截面設(shè)計</b></p><p>　　為使兩個拼接角鋼整體作用，兩角鋼相并肢之間焊上填板。填板的厚度應(yīng)等于節(jié)點板厚度6mm,寬度取60mm，長度比角鋼肢寬20-30mm,以方便角鋼焊接。填板間距在受壓桿件中不大于40i，受拉桿件中不大于80i（i為一個

36、角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑）。十字形截面則由角鋼肢尖兩側(cè)各縮進10~15mm。</p><p><b>　　桿件截面選擇表</b></p><p>　　壓桿： 拉桿：</p><p><b>　　各桿件填板截面選擇</b></p><p><b>　　五、節(jié)點設(shè)計</b><

37、/p><p>　　設(shè)計步驟：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫尺寸，然后根據(jù)焊縫尺寸的大小選擇節(jié)點板的形狀和尺寸，最后驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫。本次設(shè)計節(jié)點板形狀均取矩形。</p><p>　　節(jié)點板桿件應(yīng)有間隙的要求</p><p><b>　　1、下弦節(jié)點c</b></p><p>　　Bc桿角鋼的肢背和肢尖的焊

38、腳尺寸取為，</p><p>　　則肢背和肢尖的焊縫長度</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　cD桿角鋼的肢背和肢尖的焊腳尺寸為，</p><p><b>　　取</b></p>

39、<p><b>　　取</b></p><p>　　Cc桿內(nèi)力很小，可按構(gòu)造選擇</p><p>　　根據(jù)求得的焊縫長度，考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配的誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，得到節(jié)點板尺寸為。</p><p>　　驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫</p><p>　　桿件與節(jié)點板的焊縫長度，取，焊縫所

40、受的力為左右兩下弦桿最大內(nèi)力差 </p><p>　　受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　2、上弦節(jié)點B</b></p><p>　　Bc桿與節(jié)點板的焊縫尺寸與節(jié)點c的相同。</p><p>　　aB桿角鋼

41、的肢背和肢尖的焊腳尺寸取為，</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　上弦節(jié)點因需擱置屋面板或檁條，常將節(jié)點板縮進角鋼背而采用槽焊縫連接，節(jié)點板縮進距離不少于節(jié)點板厚度的一半加2mm,極為5mm。</p><p>　　槽焊縫可作為兩條角焊縫

42、計算，其強度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。</p><p><b>　　上弦節(jié)點板尺寸為</b></p><p>　　驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　3、下弦中央拼接節(jié)點k</p><p>　　拼接角鋼采用與下弦桿

43、相同的截面</p><p>　　拼接角鋼計算節(jié)點兩側(cè)下弦桿件內(nèi)力相等，</p><p>　　豎向肢切去（t為角鋼肢厚）</p><p>　　節(jié)點一側(cè)與下弦桿的每條焊縫的計算長度為</p><p><b>　　焊縫的實際長度為</b></p><p><b>　　拼接角鋼所需長度為<

44、/b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　驗算下弦桿與節(jié)點板連接焊縫</p><p><b>　　按計算 </b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b>&l

45、t;/p><p><b>　　4、屋脊節(jié)點K</b></p><p><b>　　拼接角鋼計算</b></p><p>　　拼接角鋼采用與上弦桿相同截面的，</p><p>　　豎向肢切去（t為角鋼肢厚）</p><p>　　節(jié)點一側(cè)與上弦桿的每條焊縫的計算長度為</p&g

46、t;<p><b>　　焊縫的實際長度為</b></p><p><b>　　拼接角鋼所需長度為</b></p><p>　　驗算上弦桿與節(jié)點板連接焊縫</p><p>　　按計算 節(jié)點板長度取120mm. e=63-15=48mm</p><p><b>　　滿足要求

47、</b></p><p>　　由于屋架跨度較大，需將屋架分為兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設(shè)置工地拼接。左半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板的連接為工地焊縫。拼接角鋼與上弦的連接全用工地焊縫。為了便于工地焊接，需設(shè)置臨時性的安裝螺栓。</p><p>　　5、上弦支座節(jié)點與豎桿節(jié)點</p><p>　　這兩個節(jié)點的弦桿內(nèi)力或節(jié)點兩邊弦桿內(nèi)力差值均等于零，因

48、此弦桿肢背焊縫不必驗算，肢尖焊縫也不受力，采用構(gòu)造焊縫。</p><p><b>　　6、支座節(jié)點a</b></p><p><b>　　1）底板計算</b></p><p>　　底板承受屋架的支座反力，屋架與柱鉸接，柱子混凝土采用C25，</p><p>　　則底板需要的凈截面面積為</p&

49、gt;<p>　　螺栓直徑采用 螺栓孔采用50mm.</p><p><b>　　螺栓孔面積</b></p><p><b>　　底板需要的總面積為</b></p><p>　　根據(jù)底板構(gòu)造要求，選取底板面積為</p><p><b>　　底板承受的應(yīng)力為</b>

50、;</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　由于，所以取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　底板尺寸選為</b></p><p>　　2）加勁肋與節(jié)點板的焊縫計算

51、</p><p>　　加勁肋的高度和厚度等于支座節(jié)點板高度和厚度，高度取360mm,厚度取8mm。焊腳尺寸</p><p>　　加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似，假定一個加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4。</p><p><b>　　焊縫計算長度 </b></p><p><b>　　強度驗算&l

52、t;/b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　3）加勁肋和節(jié)點板與底板的連接焊縫計算</p><p>　　節(jié)點板與底板的焊腳尺寸取 </p><p>　　加勁肋與底板的焊腳尺寸取</p><p>　　節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度</p>

53、<p><b>　　強度驗算</b></p><p><b>　　下弦一般節(jié)點計算表</b></p><p><b>　　說明：</b></p><p><b>　　上弦一般節(jié)點計算表</b></p><p><b>　　說明：，&