梯形屋架課程設(shè)計說明書

1 梯形屋架課程設(shè)計說明書 第一章：設(shè)計資料 某單跨單層廠房，跨度 L 24m，長度 54m，柱距 6m，廠房內(nèi)無吊車、無振動設(shè)備，屋架鉸接于混凝土柱上，屋面采用 空輕質(zhì)大型屋面板。鋼材采用 條采用 ，手工焊。柱網(wǎng)布置如圖 示，桿件容許長度比：屋架壓桿【 】 150 屋架拉桿【 】 350。 第二章：結(jié)構(gòu)形式與布置 網(wǎng)布置 圖 網(wǎng)布置圖 2 架形式及幾何尺寸 由于采用大型屋面板和油氈防水屋面，故選用平坡梯形鋼屋架，未考慮起拱時的上弦坡度 i 1/10。屋架跨度 l 24m，每端支座縮進(jìn) 算跨度 l 2*部高度取 2m，中部高度 H 拱按 f 00，取 50拱后的上弦坡度為 1/ 配合大型屋面板尺寸（ m），采用鋼屋架間距 B 6m，上弦節(jié)間尺寸 用屋架的桿件布置和尺寸如施工圖所示。 圖 架的桿件尺寸 撐布置 由于房屋較短，僅在房屋兩端 間內(nèi)布置上、下弦橫向水平支撐以及兩端和中央垂直支撐，不設(shè)縱向水平支撐。中間各屋架用系桿聯(lián)系，上下弦各在兩端和中央設(shè) 3 道系桿，其中上弦屋脊處與下弦支座共三道為剛性系桿。所有屋架采用統(tǒng)一規(guī)格，但因支撐孔和支撐連接板的不同分為三個編號：中部 6 榀為設(shè) 6 道系桿的連接板，端部第 2 榀為 另加橫向水平支撐的的連接螺栓孔和支撐橫桿連接板；端部榀（共兩榀）為 3 圖 弦平面 12 - - 12 - - - 2圖 弦平面與剖面 第三章：荷載計算及桿件內(nèi)力計算 架荷載計算 表 架荷載計算表 分類 荷載項目名稱 荷載大小 組合系數(shù) 組合值（ KN/ 4 （ KN/ （ KN/ 恒 載 1 太空輕質(zhì)大型屋面板 防水層 屋架及支撐自重 懸掛管道 載 屋面活荷載 荷載 架桿件內(nèi)力系數(shù) 屋架上弦左半跨單位節(jié)點荷載作用下的桿件內(nèi)力系數(shù)經(jīng)計算如圖所示。屋架上弦左半跨單位節(jié)點荷載、右半跨單位節(jié)點荷載、全跨單位節(jié)點荷載作用下的屋架左半跨桿件的內(nèi)力 系數(shù) k（ 圖 示，并已抄入表 。 架內(nèi)力系數(shù)圖 5 件內(nèi)力組合 1 組合一全部恒、活荷載 全部恒、活荷載： q=F=桿件組合內(nèi)力 2 組合二全跨恒荷載、半跨活荷載（相應(yīng)于全垮恒、活荷載減去半跨活荷載）活荷載： q=F= 桿件組合內(nèi)力 （ 3 組合三全跨屋架和支撐重、半跨屋面板重和活荷載： 屋架和支撐重： q=F=活荷載： q=F=桿件組合內(nèi)力 （ 桿件內(nèi)力組合見表 中第二、三組合對個別 為這種情況下第二、三組合的弦桿左右節(jié)間內(nèi)力差 N（設(shè)計弦桿焊縫用）將大于第一組合的 N。 表 架桿件內(nèi)力組合表 桿件 內(nèi)力系數(shù) 組合一 組合二 組合三 內(nèi)力設(shè)計值 全恒活 全恒半活 全垮屋架和支撐重 半跨屋面板重和活荷載 K 1=1) (2) 1)-(2) 3) kL(4) 3)+(4) N 上弦桿 0 0 0 F 6 K 弦桿 桿 c e g k 桿 k 座反力 R 8 7 第四章：屋架桿件截面選型 由表 ，腹桿最大內(nèi)力 N 得采用節(jié)點板厚 t 8支座節(jié)點板加厚為 12 件截面選型 上弦桿 受壓桿，先假 設(shè)0 ， b 類截面 f 215N/ A N/ f 308347N/15N/ 0 =1508/90= 0 =3016/90=課本上冊附表四，選用 0*6，短肢相并雙角鋼。各桿件選型均按此法，計算數(shù)據(jù)如表 型見表 表 拉桿件截面選型及強度驗算表 桿類 桿號 內(nèi)力 所需截面積 ix 面選型 截面積 ix iy x x *A應(yīng)力 215 滿足要求 壓 桿 a B 539 2539 75*6 1760 8 等 肢 c D 298 2873 63*5 1228 e F 506 3132 63*5 1228 k 179 3399 63*5 1228 a 015 2015 56*5 1082 c 840 2300 56*5 1082 e 080 2600 56*5 1082 g 320 2900 56*5 1082 壓桿件截面選型及強度驗算表 桿類 桿號 內(nèi)力 所需截面積 截面選型 截面積 ix iy x x 應(yīng)力215 滿足要求 拉 桿 B c 45*4 698 9 等 肢 D e 45*4 698 g 45*4 698 g H 45*4 698 k 45*4 698 架桿件截面選型表 桿件 內(nèi)力設(shè)計值（ 幾何長度l(算長度（ 截面形式及規(guī)格 A 回轉(zhuǎn)半徑 細(xì)比 穩(wěn)定系數(shù) 應(yīng)力設(shè)計值 ix iy x y x y 弦桿 508 1508 3016 0*6 2120 000 3000 11850 6*5 1442 桿 539 2539 2539 6*7 1966 c 622 2098 2622 698 10 873 2298 2873 1228 e 873 2298 2873 698 132 2506 3132 1228 g 132 2506 3132 698 399 2716 3399 698 k 399 2719 3399 1228 桿 015 2015 2015 1082 c 300 1840 2300 1082 e 600 2080 2600 1082 g 900 2320 2900 1082 k 200 2880 698 11 注： 1 節(jié)點板 t 8（腹桿最大內(nèi)力 2 f 215N/桿【 】 150，拉桿【 】 350； 第五章：屋架桿件焊縫計算 桿焊縫計算 表 桿焊縫計算表 桿件 內(nèi)力設(shè) 計值 N(需要焊縫（ 采用焊縫（ 算時 表值 10角鋼焊縫計算公式 （ 60N/ N/320 (N/N/N/640) 桿 105 5 50 80 5 80 80 5 80 其他 112 5 80 5 80 豎桿 112 5 80 5 80 弦桿焊縫計算 表 弦桿焊縫計算表 12 節(jié)點 N (需要焊縫（ 采 用 焊 縫 （ 算時 10 N 組合和說明 N/298.7 N/896 “ ”表示 500用角焊縫 5100 或 6 95 a 0 110 5 110 第一組合 c 110 5 110 第一組合 e 110 5 110 第一組合 g 110 5 110 第三組合 k 95 5 95 每 側(cè) 焊 縫 第三組合 N） 弦桿角鋼尖焊縫計算 表 弦桿角鋼尖焊縫計算表 節(jié)點 N (需 要焊縫（ 采用焊縫 用焊縫 N 組合和說明 13 l lw= 21 2 4 ( )224 （ “ ”表示 00 用角焊縫 5 100或 6 95 B 0 45 235 第一組合 D 35 225 第一組合 F 20 210 第一 組合 H 05 195 第三組合 K 每側(cè)焊縫按 第三組合 N） 注： 1 上弦桿 0*6， b=80e=用 65 2 焊縫長度 l 按畫節(jié)點圖時為滿足腹桿焊縫長度所確定得節(jié)點板實際寬度（中節(jié)點 K 的 l 略經(jīng)放大使求得的 為 合理）。 第六章：屋架節(jié)點設(shè)計 弦拼接節(jié)點 k 下弦桿為 6*5，拼接角鋼用相同規(guī)格。角鋼 t 5接角鋼焊縫位 14 于 角 鋼 尖 ， 用 5 焊 縫 為 ： N/4*91060 N/4*60N/取 220 采 用 拼 接 角 鋼 半 長L=2(b=2*(220+2*5)+20=480除半縫寬 50縫計算長度為縱向 470220足要求。 拼接角鋼水平肢寬 90采用斜切 ，安裝螺栓位置考慮以后連橫向水平支撐時可以應(yīng)用，其與斜切邊的邊距經(jīng)檢查足夠。 拼接角鋼豎肢原寬 56焊縫需切肢： t+=5+5+5=15后余高 h 5641端部直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。 弦拼接節(jié)點 K 上弦桿起拱后坡度 1/部取直切，截面為 0*6，拼接角鋼用相同規(guī)格，熱彎成型，角鋼 t 5接角鋼焊縫位于角鋼尖，用 5焊縫為： N/4*08347 N/4*60N/ 300縫計算長度為 3002*足要求。 拼接角鋼豎肢原寬 80焊縫需切肢： t+=6+5+5=16用20后余高 h 8065m， 端部直切。 弦一般節(jié)點 c ： 縫長度：肢背： 03/(2*160)= 80 肢尖： 03/(2*160)= 80 15 ： 縫長度：肢背： 03/(2*160)= 80 肢尖： 03/(2*160)= 80 為豎桿， N=小，焊縫長度也按構(gòu)造取 80 （其余下弦節(jié)點按此方法計算腹 桿焊縫見表 弦桿焊縫計算表。） 由上求得長度確定節(jié)點板尺寸 24020 N 受力較大的肢背處的剪應(yīng)力為 f 37396/【 2*（ 320】 160 N/ 焊縫強度滿足要求。 弦一般節(jié)點 B 與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“ c”相同： ： 縫長度：肢背： 03/(2*160)= 105 肢尖： 03/(2*160)= 50 為了便于在上弦擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背 8用塞焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來（詳見施工圖），塞焊縫做兩條焊縫計算，焊縫設(shè)計強度值應(yīng)乘以 折減系數(shù)。計算時可略取屋架上弦坡度的影響，而假定 16 集中 荷載 P 與上弦垂直。 （其余上弦節(jié)點按此方法計算腹桿焊縫見表 弦桿角鋼尖焊縫計算表。） 驗算強度如下： 肢背塞焊縫 *節(jié)點板厚 4構(gòu)造取 5弦與節(jié)點板間（滿焊焊縫長度為 245 221 1 1 2 1 1 ( ) ( / 2 * 1 . 2 2 ) / ( 2 * 0 . 7 )f f N P h l 0 . 7 5 * 1 7 6 7 6 2 ( 5 0 4 0 0 / 2 * 1 . 2 2 ) / 2 * 0 . 7 * 5 * ( 2 4 5 1 0 0.8*128 N/ 焊縫強度滿足要求。 肢尖焊縫 弦與節(jié)點板間（滿焊）焊縫長度為 245 221 1 1 2 2 2 ( ) ( / 2 * 1 . 2 2 ) / ( 2 * 0 . 7 )f f N P h l 0 . 2 5 * 1 7 6 7 6 2 ( 5 0 4 0 0 / 2 * 1 . 2 2 ) / 2 * 0 . 7 * 6 * ( 2 4 5 1 0 160 N/ 焊縫強度滿足要求。 座節(jié)點 a 屋架支座中線縮進(jìn)軸線（柱外邊線） 150寬 400座底板三面與柱邊留距離 10 內(nèi)側(cè)面按對稱，故底板尺寸為 2a*2b,a=140 mm,b=190 栓采用 2置和錨栓孔尺寸如圖。支座中心處設(shè)加勁肋 90*10，加勁肋外側(cè)離錨栓墊板邊 c=14 板計算 為了便于施 焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取 160節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等，厚度為 10 計算時底板尺寸偏安全僅按節(jié)點板加勁肋范圍，加勁肋以外部分底板剛度較差，認(rèn) 17 為受反力較小而忽略，故底板尺寸按 2a=2*140 *95支座反力R=底板壓應(yīng)力為： p R/（ 2a*2=03/(280*190)=304 N/ 0 N/ 上式中 20 時的軸心抗壓強度設(shè)計值。 節(jié)點 板和加勁肋將底板分隔為四個 a*40*95 相鄰邊支承區(qū)格，確定底板厚度如下： 2 2 2 2 21 4 0 9 5 1 6 9 . 2a b m m ， 211 / 1 4 0 * 9 5 / 1 6 9 . 2 7 8 . 6 1b a b a m m 11/ 7 8 . 6 1 / 1 6 9 . 2 0 . 4 6 5查設(shè)計指導(dǎo)書表 4 彎矩系數(shù) ； 兩相鄰支撐板單位板寬最大彎矩： 2 2 31 0 . 0 5 4 4 * 3 . 0 4 * 1 6 9 . 2 4 . 7 3 4 * 1 0M p a N , 底板厚： 326 6 * 4 . 7 3 4 * 1 0 1 1 . 52 1 5 /m m m ，選底板厚度 15全考慮 )。 18 點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算 a+2(0*140+2(1905)80+3008020( * 0 . 7 )wf f w l f=03/(20*160)=按構(gòu)造 1 . 5 1 . 5 1 5 5 . 8 1fh t m m ，因此 6 勁肋及其焊縫計算 加勁肋與連接板間的焊縫可近似的按照傳遞支座反力四分之一計算，并考慮焊縫偏心受力。節(jié)點板高度 373加勁肋 90*10*373切角后凈高 373 19 15 358通常情況這個高度都較大，故加勁肋強度和豎焊縫都可不必計算）。每塊加勁肋的兩條焊縫承受的內(nèi)力為： V=R/4,合力作用于切角 15凈寬 90 15 75中點： V= R/4= e 15+75/2 M=勁肋與連接板的連接豎縫：0 1 0 3 5 8 1 0 3 4 8 6 0 6 0 * 6 3 6 0h m m h m m ， 便于施工取 350焊縫應(yīng)力： 2 2 23 2 3 2 222( / 2 * 0 . 7 ) ( 6 / 2 * 0 . 7 )( 4 0 . 5 * 1 0 / 2 * 0 . 7 * 6 * 3 5 0 ) ( 6 * 2 1 2 6 . 2 5 * 1 0 / 2 * 0 . 7 * 1