24米鋼屋架計(jì)算書絕對(duì)實(shí)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料廠房總長(zhǎng)度120m,檐口高度15m。廠房為單跨結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)兩臺(tái)中級(jí)工作制橋式吊車。擬設(shè)計(jì)鋼屋架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土柱上，混凝土等級(jí)為C30。柱頂截面尺寸為400mm x 400mm。鋼屋架設(shè)計(jì)不考慮抗震設(shè)防。二、選題廠房柱距選擇：6m屋架形式：D，如圖2.1，跨度=24m。圖2.1荷載取值：永久荷載防水層（三氈四油上小石子） 0.4 kN/m2找平層（2cm厚水泥砂漿） 0.4 kN/m2保溫層 （8cm厚泡沫混凝土） 0.5 kN/m2 一氈二油隔氣層 0.05 KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.4 kN/m2 鋼屋架及支撐重 （0.12

2、+0.011×24）=0.384 kN/m2 懸掛管道： 0.15KN/m2 小計(jì) 3.284 kN/m2可變荷載雪荷載（第三組） 0.35 kN/m2屋面活荷載 0.7kN/m2積灰荷載 0.9kN/m2三、鋼材選擇及焊接方法和焊條型號(hào)鋼材選擇：Q235焊條選擇：E43型，手工焊四、屋蓋支撐系統(tǒng)布置圖本屋蓋為無(wú)檁蓋房，i=10，為平坡梯形屋架。屋架計(jì)算長(zhǎng)度為L(zhǎng)。=L-300mm=23700mm，端部高度，中部高度和屋蓋桿件幾何尺寸見施工圖（跨中起拱按L/500考慮）。上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿布置見圖4.1。因連接孔和連接零件上有區(qū)別，圖中分別給出了W1，W2和W3三種編

3、號(hào)。五、荷載計(jì)算在荷載計(jì)算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，對(duì)重屋蓋可不考慮。各荷載均按水平投影面積計(jì)算。永久荷載設(shè)計(jì)值：3.2844x1.35=4.43 kN/m2可變荷載設(shè)計(jì)值,取活載和雪荷載中的較大值：（0.7+0.9）x1.4=2.24kN/m2荷載組合考慮以下三種荷載組合：（1） 組合一：全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載：F=（4.43+2.24）×1.5×6=60.03kN（2） 組合二：全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨永久荷載：F1=4.43×1.5×6=39.87kN 半跨可變活荷載：F2=1.6×1.5×

4、;6=14.4kN（3） 組合三：全跨屋架與支撐+半跨屋面板+半跨屋面活荷載全跨屋架和支撐自重產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載：F3=0.5184×1.5×6=4.67kN半跨屋面板及活載產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)荷載：F4=（1.68+2.24）×1.5×6=43.3kN以上1），2）為使用階段荷載組合;3）為施工階段荷載組合。六、內(nèi)力計(jì)算按力學(xué)求解器計(jì)算桿件內(nèi)力，然后乘以實(shí)際的節(jié)點(diǎn)荷載，屋架要上述第一種荷載組合作用下，屋架的弦桿、豎桿和靠近兩端的斜腹桿內(nèi)力均達(dá)到最大值，在第二和第三種荷載作用下，靠跨中的斜腹桿的內(nèi)力可能達(dá)到最大或發(fā)生變號(hào)，因此，在全跨荷載作用下所有桿件的內(nèi)力均應(yīng)計(jì)算，

5、而在半跨荷載作用下，僅需計(jì)算近跨中的斜腹桿內(nèi)力，取其中不利內(nèi)力（正、負(fù)最大值）作為屋架斜腹桿設(shè)計(jì)的依據(jù)。具體數(shù)值見表1內(nèi)力計(jì)算表。 圖6.1全跨荷載布置圖圖6.2左半跨荷載布置圖圖6.3右半跨荷載布置圖 內(nèi)力計(jì)算表 表1桿 件名 稱桿內(nèi)力系數(shù)組合一F=50.72kNN=F×1組合二F1=36.86kNF2=13.86NN左=F1×+F2×N右=F1×+F2×組合三F3=4.67kNF4=24.57kNN左=F3×+F4×N右=F3×+F4×計(jì)算內(nèi)力KNP=1全跨在左半跨在右半跨上弦桿10、250.000.

6、000000.000.000.000.000.000.0011、12-8.68-6.53-2.77-440.25-410.45-358.34-200.98-108.59-440.2513、14-13.48-9.57-5.04-683.71-629.51-566.73-298.09-186.78-683.7115、16-15.20-9.01-6.83-770.94-685.15-654.94-292.36-238.80-770.9417-14.72-8.29-8.29-746.60-657.48-657.48-272.43-272.43-746.60下弦桿14.713.621.40238.892

7、23.78193.01110.9456.39238.89211.488.413.96582.27539.72478.04260.25150.91582.27314.599975.95740.00675.97620.25313.10214.33740.00415.129.267.56766.89685.67662.10298.13256.36766.89斜腹桿276.875.032.38348.45322.94286.22155.6790.56348.4528-8.56-6.82-2.63-434.16-410.05-351.97-207.54-104.59-434.1630-5.44-3.66

8、-2.29-275.92-251.25-232.26-115.33-81.67-275.92323.702.132.02187.66165.90164.3869.6166.91187.6633-2.46-0.93-1.97-124.77-103.57-117.98-34.34-59.89-124.77341.12-0.241.7656.8137.9665.68-0.6748.4756.81/-0.67360.011.35-1.730.5119.08-23.6133.22-42.460.51/-42.4637-1.08-2.291.5654.78-71.55-18.19-61.3133.2954

9、.78/-71.55豎桿9-0.50-0.500.00-25.36-25.36-18.43-14.62-2.34-25.3629-1.00-1.000.00-50.72-50.72-36.86-29.24-4.67-50.7231-1.00-1.000.00-50.72-50.72-36.86-29.24-4.67-50.7235-1.00-1.000.00-50.72-50.72-36.86-29.24-4.67-50.72381.930650.6597.8980.1580.1524.9824.9897.89七、桿件截面設(shè)計(jì)1、上弦桿截面計(jì)算整個(gè)上弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算N = -7

10、70.94kN（壓力），查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)，節(jié)點(diǎn)板厚度選用14mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用16mm。計(jì)算長(zhǎng)度 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度屋架平面外根據(jù)支撐和內(nèi)力變化取因?yàn)椋式孛嬉诉x用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并。如圖7.1所示。 設(shè)，查表 需要截面積 圖7.1上弦截面 需要回轉(zhuǎn)半徑 根據(jù)需要的A 、 ix 、iy ，查角鋼型鋼表，選用2，A = 50.6 c , ix = 2.85 cm , iy = 7.78cm。按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算，滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，所選截面合適。2、下弦桿截面計(jì)算整個(gè)桿件采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=766.89kN （拉力）計(jì)算長(zhǎng)

11、度 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度屋架平面外根據(jù)支撐布置取計(jì)算需要凈截面面積 圖7.2 下弦截面選用2140×90×8（短肢相并），見圖7.2所示，A =36.00 c , ix = 2.59 cm , iy =4.50cm 按所選角鋼進(jìn)行截面驗(yàn)算，取。 所選截面滿足要求。3、斜腹桿截面計(jì)算 斜腹桿 28N = -434.16kN (壓力)，l0x = l0y = l =254.3cm因?yàn)閘0x = l0y，故采用不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，使ix = iy 選用2140×90×10，見圖7.3所示A = 44.6 c , ix = 2.56 cm , iy = 6

12、.84cm 屬于b類截面 屬于b類截面 滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查表， 圖7.3 斜腹桿28截面所選截面合適。 斜腹桿27N = 348.45kN（拉力），l0x = 0.8l = 209.3cm, l0y = l =261.6 cm計(jì)算需要凈截面面積選用256×8，見圖7.4所示 圖 7.4斜腹桿27截面A = 1674 c , ix = 1.68 cm , iy = 2.91 cm驗(yàn)算： 所選截面滿足要求。 斜腹桿30N = -275.92kN (壓力)，l0x =230.2mm l0y = l =287.8mm選用280×8，見圖7.5所示，A =2460m

13、m2 , ix =2.44cm , iy = 3.85cm 屬于b類截面xxyy14 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查表 圖7.5斜桿2-13截面 xxyy14所選截面合適。斜腹桿 32N =187.66kN（拉力），l0x = 0.8l = 229.4cm, l0y = l =286.7 cm計(jì)算需要凈截面面積選用256×5，見圖7.6所示，A =10.82 c , ix =1.72 cm , iy =2.77 cm驗(yàn)算： 圖 7.6 斜腹桿32截面 所選截面滿足要求。 斜腹桿 33N = -124.77 (壓力)，l0x =251.0cm l0y = l =313

14、.8cm選用263×8，見圖7.7所示，A =19.02c , ix = 1.90cm , iy = 3.18cmxxyy14 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表， 圖7.7 斜腹桿33截面所選截面合適。 斜桿34 N = 56.81kN（拉力），l0x = 0.8l = 250.2mm, l0y = l =312.7cm計(jì)算需要凈截面面積xxyy14選用256×5，見圖7.8所示，A = 10.82c , ix = 1.72 cm , iy = 2.77 cm驗(yàn)算： 圖 7.8 斜腹桿34截面所選截面滿足要求。 斜腹桿3

15、6N = -42.46kN （安裝過(guò)程中出現(xiàn)較大壓力）， l0x =272.4cm l0y = l =340.5cm選用263×4，見圖7.9所示，A =9.96c , ix = 1.96cm , iy = 3.09cmxxyy14 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查表， 圖7.9 斜腹桿36截面所選截面合適。 斜桿37N = -71.55kN (安裝過(guò)程中出現(xiàn)較大壓力)l0x =271.4cm l0y = l =339.3cm 選用263×6，見圖7.10所示 A =14.58c , ix = 1.93cm , iy = 3.06cm驗(yàn)算 xx

16、yy14 由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表 圖7.10 斜腹桿37截面所選截面合適。4、豎桿截面計(jì)算邊豎桿 9N = -25.36kN (壓力)，,l0x = l0y = l =201.5cm 選用263×10，A =23.32 c , ix = 1.88cm , iy = 3.07cm 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，所選截面合適。豎桿29 N = -50.72kN (壓力)，,l0x =184.0cm l0y =230.0cm 選用263×10， A =23.32 c , ix = 1.88cm , iy

17、= 3.07cm 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，所選截面合適。豎桿31N = -50.72kN (壓力)， l0x =208.0cm l0y =260.0cm 選用263×10， A =23.32 c , ix = 1.88cm , iy = 3.07cm 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，所選截面合適。豎桿35N = -50.72kN (壓力), l0x =232.0m l0y =290.0cm 選用263×10， A =23.32 c , ix = 1.88c

18、m , iy = 3.07cm 屬于b類截面 屬于b類截面滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。由于只需求出，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，所選截面合適。 中豎桿38N =97.89kN (拉力)， l0x =288.0m l0y =320.0cm 選用263×10， A =23.32 c , ix = 1.88cm , iy = 3.07cm 滿足長(zhǎng)細(xì)比：的要求。所選截面合適。 圖7.11中豎桿截面圖屋架桿件一覽表 表二桿件桿內(nèi)力kN計(jì)算長(zhǎng)度截面形式及角鋼規(guī)格截面積（c）回轉(zhuǎn)半徑長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比系數(shù)min(N/m)loxloyix iymax上弦-770.94150.8300，0短肢相并2L160&#

19、215;100×1050.62.857.7852.901500.842-180.95下弦766.89300.01185.0短肢相并2L140×90×836.02.954.50263.33350213.4斜腹桿27348.45209.3261.62L56×816.741.682.91124.6350208.228-434.16254.3254.3長(zhǎng)肢相并2L140×90×1044.62.566.8499.34150-0.559-174.1430-275.92230.2287.82L80×824.62.4438594.31500

20、.596-188.232187.66229.4286.。72L56×510.821.72277133.4350173.433-124.77251.0313.82L63×819.021.903.18132.11500.378-173.53456.81250.2312.72L56×510.821.722.77145.535052.536-42.46272.4340.52L63×49.961.963.09139.01500.349-122.237-71.55271.4339.32L63×614.581.933.06140.61500.342-143.

21、5豎桿9-25.36201.5201.52L63×1023.321.883.07107.21500.510-21.329-50.72184.0230.02L63×1023.321.883.0797.91500.568-3531-50.72208.0260.02L63×1023.321.883.07110.71500.489-44.535-50.72232.0 290.02L63×1023.321.883.07123.41500.418-52.03897.89288.0320.0十字形2L63×1023.321.883.07153.235042.

22、0八、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖8.1鋼屋架節(jié)點(diǎn)圖重點(diǎn)設(shè)計(jì)“1”、“2”、“11”、“18” “5”五個(gè)典型節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)類同。1下弦2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)連接焊縫的尺寸，即hf和lw 。然后根據(jù)lw的大小比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。選用E43焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，實(shí)際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造確定。 （1）11-2桿的內(nèi)力N=348.45KN，采用三面圍焊，肢背和肢尖焊縫hf=6mm，所需要的正面角焊縫長(zhǎng)度為：肢背，取160mm肢尖，取60mm（2）13-2桿的內(nèi)力N= -275.92KN，采用三面圍焊，肢背與肢尖的焊縫hf=6mm

23、，所需要的正面角焊縫長(zhǎng)度為：肢背，取110mm肢尖，取60mm（3）豎桿2-12桿的內(nèi)力N= -50.72KN，采用三面圍焊，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定取hf=8mm。所需要正面角的焊縫長(zhǎng)度為：因?yàn)?，所以按兩面?zhèn)群缚p計(jì)算。肢背，取40mm肢尖，因8xhf=64mm，故取70mm（4）下弦桿焊縫驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰下弦內(nèi)力之差。N582.87238.89343.98kN肢背焊縫驗(yàn)算，hf8mm， 160N/mm2滿足要求。根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為345×300，節(jié)點(diǎn)圖如圖8.2所示。2上弦11節(jié)點(diǎn)：（1） 11-2桿節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算與下弦節(jié)點(diǎn)2中11-2桿計(jì)算相同。

24、（2）1-11桿N-434.16 kN 圖8.2下弦節(jié)點(diǎn)2采用三面圍焊，設(shè)肢背和肢尖 hf = 8mm，所需要正面角的焊縫長(zhǎng)度為：因?yàn)?，所以按兩面?zhèn)群缚p計(jì)算。 lw116201.6，取lw1210mm lw21688.7，取lw290m為便于在上弦桿擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣縮進(jìn)8mm，用槽焊縫把上弦桿和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。槽焊縫按兩條角焊縫計(jì)算，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.8的折減系數(shù)。計(jì)算時(shí)略去屋架上弦坡度的影響，假定集中荷載與上弦垂直。上弦肢尖焊腳尺寸，肢背焊腳尺寸，P50.72kN。節(jié)點(diǎn)板尺寸為315x405，設(shè)肢尖焊縫=5mm，假定集中荷載P與上弦垂直，忽略屋架上弦坡度影響。肢背焊縫驗(yàn)算：肢尖焊

25、縫驗(yàn)算：內(nèi)力差焊縫強(qiáng)度滿足要求，節(jié)點(diǎn)圖如圖8.3所示。圖8.3上弦節(jié)點(diǎn)113、屋脊18節(jié)點(diǎn)（1）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，且便于施焊，需要將拼接角鋼的尖角削除，并截去垂直肢的一部分寬度（一般為t+hf+5mm）。拼接角鋼的部分削弱，可以借助節(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)拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫hf =10mm，則一條腳焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：拼接角鋼的長(zhǎng)度+弦桿桿端空隙，拼接角鋼長(zhǎng)度取400mm，豎肢需切去，取為30mm，并按上弦桿坡度熱彎。（2）上弦與節(jié)點(diǎn)板間的焊槽，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算略與節(jié)點(diǎn)11處槽焊縫驗(yàn)算方法類似驗(yàn)算過(guò)程省略。

26、上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，設(shè)肢尖焊縫hf=10mm，節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為360mm，設(shè)肢尖焊縫hf =10mm，節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為lw=360/2-5-10=165mm，焊縫應(yīng)力為：=160kN/mm2滿足要求因屋架跨度很大，需將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦和豎桿與節(jié)點(diǎn)板采用工廠焊接，而后半弦的上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接采用工地焊接。屋脊節(jié)點(diǎn)如圖8.4所示。圖8.4屋脊節(jié)點(diǎn)184、下弦跨中5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦接頭設(shè)于跨中節(jié)點(diǎn)處，連接角鋼取與下弦桿相同截面2140×90×8，焊縫高度hf=10mm，焊縫長(zhǎng)度為：

27、lw=（766.89×103）/（4×0.7×10×160）+16=171.2mm，取lw=175mm連接角鋼長(zhǎng)度lw=2×175+10=360mm，取lw=360mm下弦桿與節(jié)點(diǎn)板，斜桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫按構(gòu)造設(shè)計(jì)。（2）弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算。N=766.89×15%=115.04KN設(shè)肢背、肢尖焊肢尺寸為10 mm，弦桿一側(cè)需焊縫長(zhǎng)度為肢背lw=（0.75×115.04×103）/（2×0.7×10×160）+20=58.5mm，取60mm，肢尖lw=（0.25×115.04×103）/（2×0.7×10×160）+20=27.2mm。取40mm腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同，節(jié)點(diǎn)圖見圖8.5所示。圖8.5下弦拼接節(jié)點(diǎn)55、 支座1節(jié)點(diǎn)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160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(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14mm。（1）支座底板的計(jì)算支座反力RA=RB=507.2