鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)梯形桁架跨度30米.docx

普通鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、教學(xué)要求1. 了解普通鋼屋架設(shè)計(jì)的全過(guò)程；2. 學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)施工圖的繪制和結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)的編制方法3. 了解鋼屋蓋支撐體系的作用并能正確布置支撐；4. 掌握鋼屋架的內(nèi)力計(jì)算、桿件截面選擇，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的方法；5. 掌握焊接連接的構(gòu)造要求。二、屋架形式及主要尺寸的確定（學(xué)號(hào)為306，跨度為30m，端部高度為1.95m，坡度為1/11） 圖一 桁架形式及幾何尺寸三、支撐布置根據(jù)車(chē)間長(zhǎng)度，屋架跨度，荷載情況，以及吊車(chē)設(shè)置情況，宜布置三道上、下弦橫向水平支撐，垂直支撐和系桿，屋脊節(jié)點(diǎn)及屋架支座處沿廠房通長(zhǎng)設(shè)置剛性系桿，屋架下弦沿跨中通長(zhǎng)設(shè)一道柔性系桿。構(gòu)件編號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母，凡與支撐連接的屋架可編號(hào)為WJ1，其它編均為WJ2，屋架垂直支撐：CC1、CC2，屋架上弦水平支撐：SC1、SC2，屋架下弦水平支撐：XC1、XC2，剛性系桿：GG1、GG2，柔性系桿：LG1、LG2。圖二 桁架支撐布置四、屋架內(nèi)力計(jì)算1.計(jì)算的基本假定節(jié)點(diǎn)均為鉸接：所有桿線的軸線均位于同一平面內(nèi)，且同心交匯與節(jié)點(diǎn);荷載均作用于結(jié)點(diǎn)。2.荷載計(jì)算屋面活荷載與雪載一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，由荷載條件知，基本雪壓大于屋面活荷載，基本風(fēng)壓不考慮。沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)乘以1/cos=換算為沿水平投影面分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗(yàn)公式（P=0.12+0.011跨度）計(jì)算，跨度單位為m。標(biāo)準(zhǔn)永久荷載：預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 改性瀝青防水層 1.00420厚1：2.5水泥砂漿找平層 1.00480厚加氣混凝土保溫層 1.005屋架和支撐自重為 0.12+0.011 共 3.242 標(biāo)準(zhǔn)可變荷載： 屋面活荷載 3.荷載組合考慮三種組合：(1)全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久效應(yīng)控制）全跨節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值： F=(1.35KN(2)全跨永久荷載+半跨可變荷載 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計(jì)值： 對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)： F=1.35 (按永久荷載為主的組合) F (按可變荷載為主的組合) 對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)：F=29.18 半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載設(shè)計(jì)值： F (按永久荷載為主的組合) F (按可變荷載為主的組合)(3)全跨桁架包括支撐+半跨屋面自重+半跨屋面基本雪壓(按可變荷載為主的組合)全跨節(jié)點(diǎn)桁架自重設(shè)計(jì)值：對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)：F對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)：F 半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及雪壓設(shè)計(jì)值： F(1)、(2)為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。計(jì)算詳圖如圖三。圖三 桁架計(jì)算簡(jiǎn)圖桁架桿件內(nèi)內(nèi)力表?xiàng)U件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第一種組合F第二種組合第三種組合計(jì)算桿件內(nèi)力/kN全跨左半跨右半跨F1,i+F2,iF1,i+F2,iF3,i+F4F3,i+F4上弦ABBC、CDDE、EFFG、GHHIIJ、JK0-11.67-18.95-22.57-23.53-24.030-8.76-13.64-15.33-14.72-15.220-3.235.91-8.04-9.79-9.790-531.69-863.36-1028.29-1072.03-1094.8100000-531.69-863.36-1028.29-1072.03-1094.81下弦abbccddeef6.7616.0521.1623.2622.405.1611.8014.8115.2312.321.784.727.058.9511.20307.98731.24964.051059.731020.54307.98731.24964.051059.731020.54斜腹桿aBBbbDDccFFddHHeEggKgI-11.668.88-7.775.54-4.392.77-1.620.391.562.290.67-8.906.51-5.373.49-2.330.960.17-1.233.504.240.67-3.072.63-2.662.28-2.282.00-2.001.79-2.16-2.160-531.23404.57-354.00252.40-200.00126.20-73.8117.7771.07104.3330.53-62.760.5385.49116.3630.53-76.1526.4048.1276.872.49-27.8791.37112.64-55.7544.75-45.39-42.44-531.23404.57-354.00252.40-200.00126.20-76.152.49-27.8744.75-45.3985.49-42.44116.3630.53豎桿AaCb、EcGd、JgIeKf-0.5-1-1-1.50-0.5-1-1-1.5000000-22.78-45.56-45.56-68.340-22.78-45.56-45.56-68.340五桿件設(shè)計(jì)(1)上弦桿整個(gè)上弦桿采用等截面，按HI、IJ桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。 N=-1094.81上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長(zhǎng)度：在桁架平面外，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，?。阂?yàn)?，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。又腹桿最大內(nèi)力為N=531.23，查表得，節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用14mm。設(shè)，查附錄得0.807。則 ，根據(jù)需要的查角鋼規(guī)格表，選用2 A=6742, ,按所選的角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：截面x和y平面皆屬于b類，由于，查表得所選截面合適。（2）下弦桿 整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算：N=1059.73 選用2，因，故用不等肢角鋼，短肢相并A=56745818.9 由后面支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)可知，下弦有的栓孔削弱，下弦凈截面面積：(3)端斜桿 桿件軸力： N=-531.23 計(jì)算長(zhǎng)度采用不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，使。選用2，A=3942, ,因， 所選截面合適。(4) 腹桿eg-gk 此桿在g處不斷開(kāi)，采用通長(zhǎng)桿件。最大拉力：Ngk=116.36KN， 另一段Neg=85.49KN最大壓力：Neg=45.39KN， 另一段Ngk=42.44KN再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)點(diǎn)中心間距：=223.5cm在桁架平面外計(jì)算長(zhǎng)度：=選用2 A=1228.6， ,， 查表得 拉應(yīng)力 (5).豎桿 IeN=-68.34 取 選用2 A=1228.6 查表得 (6).豎桿AaN=-22.78 選用2 ,A=1084 查表得 (7).腹桿CbN=-45.56 選用2 ,A=960.6 查表得 (8).腹桿bDN=-354 選用2 ,A=2759.2 查表得 (9).腹桿cEN=-45.56 選用2 ,A=1084 查表得 (10).腹桿cFN=-200 選用2 ,A=2127.4 查表得 (11).腹桿dGN=-45.56 選用2 ,A=1228.6 查表得 (12).腹桿JgN=-45.56 選用2 ,A=960.6 查表得 (13)腹桿BbN=404.57 選2， A=2386 ， ，(14)腹桿DcN=252.4 選2， A=1582.4 ， ，(15)腹桿FdN=126.2 選2， A=960.6 ， ，(16)腹桿gIN=30.53 選2， A=960.6 ， ，其余各桿的截面選擇計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：桿件節(jié)選擇表?xiàng)U件計(jì)算內(nèi)力/KN截面規(guī)格截面面積/ cm2計(jì)算長(zhǎng)度/cm回轉(zhuǎn)半徑/cm長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)j應(yīng)力N/mm2名稱編號(hào)ixiylxly,jxjy上弦IJJK-1094.811801101267.42150.6451.83.118.7648.4258.451500.816199下弦de1059.731801101056.7430014853.138.7195.8169.5350205.5腹桿Aa-22.7856510.841951951.722.77113.473.91500.47344.4aB-531.23125801039.42248.5248.53.983.3862.4478.841500.696193.6Bb404.57100623.86205.62573.104.5166.356.98350169.6Cb45.565059.606177.8222.31.532.53116.289.981500.457103.8bD-354.00100727.59223.7279.63.094.5372.469.41500.736174.3Dc252.4080515.82223.7279.62.483.7172.475.4350159.5Ec-45.5656510.84199.6249.51.722.7711692.81500.45891.77cF-200.0090621.27242.3302.92.794.1386.880.31500.643146.2Fd126.25059.606244.83061.532.53160120.9350131.4Gd-45.5663512.286221.4276.81.943.0411494.61500.4778.9dH-76.152.4970513.76261.5326.92.163.13121.1109.71500.432128.1He-27.8744.7563512.286261.5326.91.943.04134.8113.01500.36662.0Ie-68.3463512.286243.3304.11943.04125.4103.31500.409136eg-45.3985.4963512.286223.5439.71.943.04115.2146.71500.32115.5gK-42.44116.3663512.286223.5439.71.943.04115.2146.71500.32107.9Kf063512.286298.3298.3I=2.45121.8121.82000gI30.535059.606163.3204.11.532.53106.780.735031.8Jg-45.565059.606121.61521.532.5379.563.21500.69168.6六節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn)“b”用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 下弦“b”節(jié)點(diǎn)設(shè)Bb桿的肢背和肢尖焊縫 =8mm和6mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取18cm肢尖： 加 取12cm設(shè)Db桿的肢背和肢尖焊縫 =8mm和6mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取16cm肢尖： 加 取10cm“Cb”桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸按構(gòu)造確定為=5mm根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及制作和裝配誤差，確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為：。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫長(zhǎng)度為425cm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力之差 N=731.24-307.98=423.26，受力較大的肢背處 滿足要求。(2)下弦節(jié)點(diǎn)“c”用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 下弦“c”節(jié)點(diǎn)設(shè)cD桿的肢背和肢尖焊縫 =8mm和5mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取13cm肢尖： 加 取8cm設(shè)cF桿的肢背和肢尖焊縫 =7mm和5mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取12cm肢尖： 加 取8cm“cE”桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸按構(gòu)造確定為=5mm根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及制作和裝配誤差，確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為：。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫長(zhǎng)度為48cm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力之差 N=964.05-731.24=232.81，受力較大的肢背處 滿足要求。(3)下弦節(jié)點(diǎn)“d”用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 下弦“d”節(jié)點(diǎn)設(shè)dF桿的肢背和肢尖焊縫 =8mm和5mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取8cm肢尖： 加 取6cm設(shè)dH桿的肢背和肢尖焊縫 =8mm和5mm則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背： 加 取8cm肢尖： 加 取5cm“dG”桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸按構(gòu)造確定為=5mm根據(jù)上面求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有間隙以及制作和裝配誤差，確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為：。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫長(zhǎng)度為38cm，=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力之差 N=1059.73-964.05=95.68，受力較大的肢背處 滿足要求。(4)下弦節(jié)點(diǎn)e，由于各桿件的內(nèi)力較小，只需要滿足構(gòu)造要求即可。(5) 上弦節(jié)點(diǎn)“B”“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“b” 上弦“B”節(jié)點(diǎn)“aB”桿：肢背：=10mm 取19cm肢尖：=8mm 取13cm節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8mm，用槽焊縫連接節(jié)點(diǎn)板和上弦角鋼上弦肢背槽焊縫內(nèi)應(yīng)力計(jì)算： 上弦肢尖焊縫剪應(yīng)力： 符合要求。 (6) 上弦節(jié)點(diǎn)“D”“Db”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“b” “Db”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“c”上弦“D”節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8mm，用槽焊縫連接節(jié)點(diǎn)板和上弦角鋼上弦肢背槽焊縫內(nèi)應(yīng)力計(jì)算： 上弦肢尖焊縫剪應(yīng)力： 符合要求。 (7) 上弦節(jié)點(diǎn)“D”“Fc”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“c” “Fd”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“d”上弦“F”節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8mm，用槽焊縫連接節(jié)點(diǎn)板和上弦角鋼上弦肢背槽焊縫內(nèi)應(yīng)力計(jì)算： 上弦肢尖焊縫剪應(yīng)力： 符合要求。 (8) 上弦節(jié)點(diǎn)“H”“Hd”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“d” “He”桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“e”上弦“H”節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8mm，用槽焊縫連接節(jié)點(diǎn)板和上弦角鋼上弦肢背槽焊縫內(nèi)應(yīng)力計(jì)算： 上弦肢尖焊縫剪應(yīng)力： 符合要求。(9)屋脊節(jié)點(diǎn)“K”屋脊節(jié)點(diǎn)弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為t+hf+5mm）。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來(lái)補(bǔ)償。接頭一邊的焊縫長(zhǎng)度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。設(shè)焊縫hf=10m