最新21mi土木工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21m總長90m梯形屋架匯總

1、21mi土木工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21m總長90m梯形屋架5鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)一一21m跨鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書1設(shè)計(jì)資料某廠房總長度90m,跨度L=21m,屋蓋體系為無楝體系,縱向柱距6m.1 .結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土柱,梯形鋼屋架.柱的混凝土強(qiáng)度等級為C30,屋面坡度1=1/10;L為屋架跨度.地區(qū)計(jì)算溫度高于-20°C,無侵蝕性介質(zhì),不考慮地震設(shè)防,屋架下弦標(biāo)高為18m；2 .屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)節(jié)點(diǎn)荷載P=1.0作用下桿件的內(nèi)力如附圖所示.屋架采用的鋼材、焊條為：用Q345鋼,焊條為E50型.3 .屋蓋結(jié)構(gòu)及荷載無楝體系：采用1.560m預(yù)應(yīng)力混凝土屋板考慮屋面板起系桿作

2、用荷載：屋架及支撐自重：按經(jīng)驗(yàn)公式q=0.12+0.011L,L為屋架跨度,以m為單位,q為屋架及支撐自重,以kN/m2為單位；屋面活荷載：施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7kN/m2,雪荷載的根本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為S0=0.35kN/m2,施工活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮,而是取兩者的較大值；積灰荷載0.6kN/m2.屋面各構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：三氈四油上鋪綠豆砂防水層0.4kN/m2水泥砂漿找平層0.4kN/n?保溫層0.7kN/m2一氈二油隔氣層0.05kN/R水泥砂漿找平層0.3kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.45kN/m22結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖7.30所示.屋架支撐布置如圖7.31所示.1

3、50圖7.30屋架形式及幾何尺寸3荷載計(jì)算屋面活荷載與雪荷載不會同時(shí)出現(xiàn),從資料可知屋面活荷載大于雪荷載,故取屋面活荷載計(jì)算.屋架沿水平投影面積分布的自重包括支撐按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,跨度單位為m.荷載永久荷載：預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.451.351.958kN/m2屋架及支撐自重0.120.011211.350.474kN/m22二氈四油上鋪綠豆砂防水層0.41.350.54kN/m水泥砂漿找平層0.41.350.54kN/m2保溫層一氈二油隔汽層水泥砂漿找平層可變荷載：屋面活荷載積灰荷載20.71.350.945kN/m20.051.350.068kN/m220.31.350.405kN/m2總計(jì)

4、4.929kN/m20.71.40.98kN/m20.61.40.84kN/m2總計(jì)1.82kN/m2設(shè)計(jì)屋架時(shí),應(yīng)考慮以下3種荷載組合：(1)全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載及可變荷載：F(4.9291.82)1.5660.74kN(2)全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載：F14.9291.5644.36kN半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載：F21.821.5616.38kN(3)全跨屋架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重：F30.4741.564.266kN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載：F4(1.95750.98)1.5626.44kN(1)、(2)為使用階段荷載情況

5、,(3)為施工階段荷載情況.4內(nèi)力計(jì)算屋架在上述3種荷載組合作用下的計(jì)算簡圖見圖7.32所示由得F=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)F=1作用于全跨、左半跨和右半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)果見表7.6.(a)(b)F/2F/2(c)屋架支撐布置如圖7.31所示.6000*15=900005001CC21§2CS,GG1LG2LG2GG2GG2LG2LG2G(2LG2GG>CC5LG3LG2LG2GGLLG2LG2CC5GG>G(2,CCLG2LG2GGGG1CC1CGG2CC2LG5LG4LG5LG4LG5LG5.CC2屋架下弦支撐布置圖CC2GG2IG(2CC

6、5G(2_IIG(2CC2LG51LG5Sv/X/T-LG5"之LG5III垂直支撐1-1垂直支撐2-2符號說明：SC上弦支撐XC一下弦支撐CC一垂直支撐GG一剛性系桿LG柔性系桿圖7.31屋架支撐布置桿件名稱內(nèi)力系數(shù)(F=1)第1種組合F1第2種組合第3種組合計(jì)算桿件內(nèi)力(kN)全跨左半跨右半跨Fi+F2Fi+f2F3+F4|F3+F4上弦|AB000000000BC/CD-7.472-5.31-2.162-453.84928-418.43572-366.87148-172.272-89.0388-453.85DE、EF11.262-7.339-3.923-684.05388-61

7、9.79514-563.84106-242.087-151.768-684.05FG/GH-12.18-6.861-5.319-739.8132-652.68798-627.43002-233.365-192.594-739.81下弦ab4.13.011.09249.034231.1798199.730297.07546.3102249.03bc9.7446.6633.081591.85056541.38378482.71062217.7376123.0295591.85cd11.9627.3264.636726.57188650.6342606.572244.7293173.6057726.

8、57dd'11.7685.8845.884714.78832618.4084618.4084205.7752205.7752714.79斜腹桿aB-7.684-5.641-2.043-466.72616-433.26182-374.32658-181.928-86.7969-466.73Bb5.8083.961.848352.77792322.50768287.91312129.479373.63805352.78bD-4.409-2.633-1.776-267.80266-238.71178-224.67412-88.4253-65.7662-267.8Dc2.7921.2221.5

9、7169.58608143.86948149.5697244.2203553.42147169.59cF-1.572-0.047-1.525-95.48328-70.50378-94.71342-7.94883-47.0272-95.48Fd0.328-1.0391.36719.92272-2.4687436.94154-26.071937.5427337.54dH0.7131.913-1.243.3076262.9636211.9726853.62138-28.686362.96豎直Aa-0.5-0.50-30.37-30.37-22.18-15.353-2.133-30.37桿Cb/Ec-

10、1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74Gd-1-10-60.74-60.74-44.36-30.7061-4.266-60.74注：F=60.74kN;Fi=44.36kN；F2=16.38kN;F3=4.26kN;F4=26.44kN05桿件設(shè)計(jì)(1)上弦桿整個(gè)上弦采用等截面,安FG、GH桿件之最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì).N=-739.810kN=-739810N,上弦桿計(jì)算長度卷150.75cm在屋架平面外：根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況10y3150.75452.25cm.由于10y31ox,故截面宜選用兩個(gè)等肢角鋼短肢相并(圖7.35).腹桿最大內(nèi)力N=-

11、486.09kN,查表7.5,節(jié)點(diǎn)板厚度選10mm支座節(jié)點(diǎn)板厚度用12mm.設(shè)60,查附錄中附表2.2得0.807需要截面積0.807A7705072957.23mm2f0.807310需要得回轉(zhuǎn)半徑：ix心也52.5125cm6010y452.25iy7.5375cm60根據(jù)需要的A、ix、iy查角鋼規(guī)格表(附表6),選用2140908,2A=36.076cm,ix=2.59cm,iy=6.73cm,按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算:l0x150.752.5958.2210yy7iy452.25-67.26.73150滿足長細(xì)比的要求x,只需求yo查表得y0.768N770507yA0.7683607.6

12、267.01N2mm310N<m2所需截面適宜.(2)下弦桿2140908圖:F弦桿整個(gè)下弦采用同一截面,按最大內(nèi)力所在的eg桿計(jì)算Nmax726570N鼠300cm,10y1035cmN7265702所需截面為An-23.4377cmf310選用2140908,由于l0x舊,應(yīng)選用不等肢角鋼短肢相并.2_2一一一A=36.076cm>24.93cm,ix=2.59cm,iy=6.73cm,10yiy1035673153.835010xix3002.59115.8350(3)端斜桿aB桿件軸力N466730N計(jì)算長度l0x10y253cm,由于l°xl0y,故采用不等肢角

13、鋼長肢相并,使ixiy.選用2L110708,WJA27.888cm2,ix3.51cm,iy2.92cmlox253xix3.5186.6410y25372.08,vyiy2.92由于yx,只求y=0.645.NyA310m2所需截面適宜.466730259.470.6452788.8(4)豎桿Gd2L565圖7.36N60740N,l0x=289X0.8=231.2cm,10y=289cm內(nèi)力較小,按3=150選擇,需要的回轉(zhuǎn)半徑為:ix=10x/N=231.2/150=1.54cmiy=10y/N=289/150=1.93cm查型鋼表,選截面的回轉(zhuǎn)半徑較計(jì)算的要略大些,選用256X52i

14、x=1.72cm,iy=2.69cm,A=1083mm為l0x/ix=231.2/1.72=134.42<150種l0y/iy=289/2.28=107.43<150?x>/y,只求x=0.368=N/xA=60740/(0.368X1083)=152.4N/mm2<310N/mm2其余各桿件的截面選擇計(jì)算過程不一一列出,現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果列于表2中數(shù)系定穩(wěn)y0805x(1)0550409086430比細(xì)長許容0350300300350比細(xì)長7658776436i8074769080740585083128770508000589034438/c徑半轉(zhuǎn)回iy7666$.220

15、46204036203426203ix522.53727172907090507092度長算計(jì)103250523222462468942342388331058352320082Q20Q2072494493272積面面截673763.sJ887282808872822808220698022格規(guī)面截90905(08/070589558956555650555Ii6yNK(力內(nèi)算計(jì)8652733-764223766266076590243768896件桿編G、GdAaaBBbCbbDDcEcFFdGddH名稱上弦下弦腹桿桿件截面選擇表?xiàng)U件截面選擇表6節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(1)下弦節(jié)點(diǎn)b(圖7.37)60.7

16、4KN用焊下弦點(diǎn)"b"條為E50型的抗拉,抗壓,抗剪強(qiáng)度為fwf=200N/mm2.設(shè)Bb桿的肢背和肢尖焊縫hf=8m滸口6mm那么所需的焊縫長度為：肢背：lw=0.7N/2hefwf=0.7X325780/(2X0.7X8X200)=102mm取12cm肢尖：lw=0.3N/2hefwf=0.3X325780/(2X0.7X6X200)=58.2mm取7cm設(shè)bD'桿的肢背和肢尖焊縫hf=8mnffi6mm那么所需的焊縫長度為：w肢背：lw=0.7N/2heff=0.7X267800/(2X0.7X8X200)=83.7mn<10cm肢尖：lw=0.3N/2

17、hefwf=0.3X267800/(2X0.7X6X200)=47.8mn<6cm"Cb桿的內(nèi)力很小,焊縫尺寸可按構(gòu)造確定,取hf=5mm.根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果及相應(yīng)的構(gòu)件之間應(yīng)有的制作和裝配誤差,確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為260mm<350mm.下弦與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長度為250mmhf=6mm焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N=591.85-249.03=342.82KN,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為f=0.75X342820/(2X0.76X(350-12)=90.6N/mm2<200N/mm2(2)上弦節(jié)點(diǎn)B'"(圖7.38)352.78KN466.7

18、3KN上弦節(jié)點(diǎn)"B"Bb桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn),b"相同.aB桿的肢背和肢尖焊縫hf=10mm和8mm,那么所需的焊縫長度為：肢背:lw=0.7N/2hefwf=0.65W66730/(2X0.7X10X200)=108.3mm取13cm肢尖:lw=0.3N/2hefwf=0.35X466730/(2X0.7X8X200)=72.9mm取10cm為了便于在上弦上擱置屋面板,節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8.用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來.曹焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算,焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值剩以0.8的折減系數(shù).計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響,而假定集中荷載p與上弦垂直.

19、上弦肢背槽焊縫的內(nèi)應(yīng)力為hf=1/2X下點(diǎn)板厚度=1/2X10=5mmhf=10mm上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為480mm.,K1(N1N2)2(P/(21.22)2_(0.75453850)2(60740/(21.22)220.7hflw20.75(40010)=125.02=21.83N/mm0.7hflw20.710(40020)N/mm2<200N/mm2(3)屋脊節(jié)點(diǎn)H<0.8fwf=0.8200=160N/mm2上弦肢尖角焊縫的剪應(yīng)力為739.81KN屋脊節(jié)點(diǎn)uH"7.391-1K2(NiN2)2(P/(21.22)2_(0.25453850)2(60740/(2

20、1.22)2弦桿一般都采用同號角鋼進(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,且截去垂直直肢的一局部寬度.拼接角鋼的這局部削弱,可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償.街頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計(jì)算.設(shè)焊縫hf=10mm,那么所需焊縫計(jì)算長度為lw=739810/(4X0.7Xl0X200)=132.11mm拼接角鋼的長度取460mm>2X132.11mm=264.22mm.上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊,假定承受節(jié)點(diǎn)荷載,上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫,按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算.設(shè)肢尖焊縫hf=10,節(jié)點(diǎn)板長度為45cm,那么節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為lw=45/2-1-2=19.

21、5cm,焊縫應(yīng)力為:0.1573981040.65N/mm0.710195=100.06N/2mm0.15739810806220.7101952m(n)2(f)2=91.54N/mm2<200N/mm21.22因屋架的跨度較大,需將屋架分成兩個(gè)單元,在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接,左半邊的上弦,斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊接,而右半邊的上弦,斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊接.腹板與節(jié)點(diǎn)板連接焊接計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同4支座節(jié)點(diǎn),a"249.03KN為了便于施焊,下弦桿角鋼水平肢的底面與支座地板的凈距離取160mm.在節(jié)點(diǎn)中央線設(shè)置加勁肋,加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等,厚度為12mm.支座底板的計(jì)算支座反力：R=425180N支座底板的平面尺寸采用280mmX360mm,如考慮有加勁肋局部的底板來承受支座反力,那么承壓面積為280X214=59920mm2.驗(yàn)算柱頂混泥土的抗壓強(qiáng)度一二425180/59920=7.10N/mm2An其中對于C30混泥土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2>7.10N