梯形鋼屋架專業(yè)課程設(shè)計(jì)樣本(共28頁)

1、梯形鋼屋架專業(yè)課程設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)資料2二、屋架尺寸及結(jié)構(gòu)形式與選型2三、 荷載計(jì)算3334四、內(nèi)力計(jì)算4五、桿件設(shè)計(jì)66789六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1010111213附錄：鋼屋架施工圖梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料：1、 車間柱網(wǎng)布置：長(zhǎng)度90m ；柱距6m ；跨度21m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：預(yù)應(yīng)力大型屋面板4、 荷載1） 靜載：²屋面防水層 ²；²大型屋面板自重（包括灌縫）²。 2) 活載：²；積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值 KN/m2 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：5、 材質(zhì) Q345B鋼，焊條E50XX系列，手工焊。荷載類型荷載名稱荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN

2、/m2）永久荷載三氈四油（上鋪綠豆沙）防水層0.4水泥砂漿找平層0.4保溫層0.7一氈二油隔氣層0.05水泥砂漿找平層0.3預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板1.4屋架自重0.12+0.11x21=0.351可變荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7積灰荷載1.20雪荷載0.356、二、 結(jié)構(gòu)形式與選型屋架形式及幾何尺寸如圖所示上弦橫向水平支撐一般設(shè)置在房屋兩端且間距不宜大于60m，根據(jù)廠房長(zhǎng)度(90m>60m)、跨度及荷載情況，設(shè)置上弦橫向水平支撐3道。下弦橫向水平支撐與上弦橫向水平支撐對(duì)應(yīng)的布置在同一柱間距內(nèi)，以形成穩(wěn)定空間體系。下弦縱向水平支撐不進(jìn)行布置。垂直支撐設(shè)置在上、下弦橫向支撐的柱間內(nèi)，在屋架兩端及跨

3、中的豎直面內(nèi)。系桿沿房屋縱向通長(zhǎng)設(shè)置，以保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定。三、 荷載計(jì)算屋面雪荷載與檢修荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)，取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。²進(jìn)行計(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，跨度單位為米（m）.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，跨度單位為米（m）荷載計(jì)算表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m²）設(shè)計(jì)值（KN/m²）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板自重1.41.4×1.351.89屋架及支撐自重0.350.264×1.350.3564屋面防水層0.40.4×1.350.54找平層0.40.4

4、5;1.350.54永久荷載總和2.4643.3264屋面活荷載0.70.7×1.40.98積灰荷載1.21.2×1.4=1.68可變荷載總和1.92.66設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：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=(+) ××6=2、 全跨永久荷載半跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載：F1=××6=半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載：F2=××6=3、 全跨屋架（包括支撐）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重：F3=××6=半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載：F4=(+) &#

5、215;×6=1、2為使用節(jié)點(diǎn)荷載情況，3為施工階段荷載情況。四、 內(nèi)力計(jì)算屋架在上述三種荷載組合作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：由圖解法或數(shù)解法解得F=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。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)果如下表：屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種組合F×1第二種組合第三種組合計(jì)算桿件內(nèi)力（kN）全跨1左半跨2右半跨3F1×1+F2×2F1×1+F2×3F3×1+F4×2F3×1+F4×3上弦桿AB000000000BC、CD-7.4

6、72-5.310-2.162-402.569-350.8385-275.4754-147.7463-74.3664-402.569DE、EF-11.262-7.339-3.923-606.763-512.6406-431.2685-207.2006-127.5736-606.763FG、GH-12.18-6.861-5.319-656.222-528.9215-492.0061-199.0034-163.0593-656.222下弦桿Ac4.1003.0101.090220.8957194.8134148.848683.315938.5607220.8957ce9.7446.6633.0815

7、24.977451.2476365.4945186.5733103.0769524.977eg11.9627.3264.636644.477533.5267469.1281209.1432146.4393644.477gh11.7685.8845.884634.0245493.197493.197174.9077174.9077634.0245斜腹桿aB-7.684-5.541-2.043-413.991-362.7104-278.9683-153.81172.2726-413.991Bc5.8083.9601.848312.918268.6939218.1326110.939761.709-

8、55.54312.918cD-4.409-2.533-1.776-237.5437-192.6455-174.5229-73.18832745.553-237.5437De2.7921.2221.570150.4246112.8472121.178337.44154-40.59150.4246eF-1.572-0.047-1.525-84.6946-48.1909-83.5742-6.13790132.917-84.6946Fg0.328-1.0391.36717.6717-15.053442.5463-23.1669-25.6842.5463gH0.7131.913-1.20038.4143

9、67.1444-7.380846.87934767.1444堅(jiān)桿Aa-0.5-0.50-26.9358-26.94-53.87-14.97-29.93-13.2588-3.2076-26.9358Cc-1.0-1.00-53.87776-53.8776-29.93-26.5176-3.2076-53.877Ee-1.0-1.00-53.87776-53.8776-29.93-26.5176-3.2076-53.877Gg-1.0-1.00-53.8777676-26.5176-3.2076-53.877五、 桿件設(shè)計(jì)（1）上弦桿整個(gè)上弦采用等截面，按FG桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=上弦桿計(jì)算

10、長(zhǎng)度：在屋架平面內(nèi)：為節(jié)點(diǎn)軸線長(zhǎng)度：l0x= l0=在屋架平面外：本屋架為無檁體系，并且認(rèn)為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點(diǎn)間的距離，即：=3×=根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。如右圖：腹桿最大內(nèi)力N=，中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用10mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm設(shè)60，查Q345鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬于b類），則需要截面積為需要回轉(zhuǎn)半徑： 查表選用2100×63×10 a=10mm驗(yàn)算 滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求，查表，則故所選截面合適。（2）下弦桿整個(gè)下弦采用等截面，按

11、cd桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=下弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：下弦截面選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。所需截面面積：查表選用2 100×80×6，a=10mm 即，且 滿足要求。（3）腹桿 aB桿: 計(jì)算長(zhǎng)度： 桿件軸力：N= 因?yàn)?，選2140×90×10 所需面積： 則 （4）豎桿豎桿Gg :桿件軸力：N= 計(jì)算長(zhǎng)度：內(nèi)力較小 按=150選擇 需回轉(zhuǎn)半徑：cm =查表選用2 45×4 a=8mm 即 且，查表得屋架桿件截面選擇表?xiàng)U件名稱桿件編號(hào)內(nèi)力（KN）計(jì)算長(zhǎng)度cm截面規(guī)格截面面積（cm²）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力或N/

12、A （N/cm²）上弦FGGH-656.222150.8452.42160×110×1458.232.827.7553.4858.37150.000.74515.127下弦eg644.47730010352100×80×620.7902.857.70105.26134.42350.00_31.00斜腹Aa-26.936199199256×510.831.722.69115.773.98150.000.3457.209aB-413.9912532532140×90×1044.5224.473.6656.6069.13

13、150.000.66114.067Bc312.918209261.32 100×623.863.14.4467.4258.85350.00-13.115Cc-53.877183.22292 56×510.831.722.69106.5185.3150.000.39212.691cD-237.544229.1286.42100×623.863.14.4473.964.5150.000.62116.032De150.425229.1286.42100×623.863.14.4479.364.5350.006.304豎桿Ee-53.877207.2259256

14、×510.831.722.69120.4796.28150.000.32215.45eF-84.695249.9312.42 100×623.863.14.4480.6170.36150.000.5686.249Fg42.546249.9312.4256×510.831.722.69145.29116.13350.00-39.293Gg-53.877231.2289256×510.831.722.69134.42107.43150.000.26718.648gH67.144271.23392100×623.863.14.4487.8476.35

15、150.000.5175.443六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）下弦節(jié)點(diǎn)用E50型焊條角焊縫的抗拉和抗壓、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值200MPa。 下弦節(jié)點(diǎn)“c”設(shè)“Bc”桿的肢背8mm和肢尖焊縫為肢背：，取140mm。肢尖：，取90mm。 “Cc”桿內(nèi)力很小，桿的肢背6mm和肢尖焊縫為×460mm下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為46cm，6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N，受力較大處的肢背出的焊縫應(yīng)力為:焊縫強(qiáng)度滿足要求。焊縫強(qiáng)度滿足要求。 2）上弦節(jié)點(diǎn)“B” “Bc”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸同上。NaB=設(shè)“aB”桿的肢背和肢尖焊縫10mm和6mm，所需焊縫長(zhǎng)度為肢背： ,取140mm.肢尖：，取120

16、mm節(jié)點(diǎn)板上邊緣縮進(jìn)上弦肢背8mm，按構(gòu)造要求取節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。槽焊縫作為兩條焊縫計(jì)算，。假定集中荷載P與上弦垂直，上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力計(jì)算如下：等于二分之一節(jié)點(diǎn)板厚度，10mm,上弦與節(jié)點(diǎn)板焊縫長(zhǎng)度為460mm，則 滿足要求。 上弦肢尖角焊縫的切應(yīng)力為 滿足要求。3）.脊節(jié)點(diǎn)“G”設(shè)拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫10mm，則所需焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為（一條焊縫）拼接角鋼長(zhǎng)度+弦桿桿端空隙20，拼接角鋼長(zhǎng)度取400mm。上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算如下節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為360mm，節(jié)點(diǎn)板的寬度為150mm,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，(

17、360/2-10-20)150mm，焊縫應(yīng)力為4）.支座節(jié)點(diǎn)“A”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)板高度相等，厚度12mm。支座底板的計(jì)算。支座反力R53822×8=431016N。設(shè)支座地板的平面尺寸采用280×400mm，現(xiàn)僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為An=280×320=64960mm²。驗(yàn)算柱頂混凝土強(qiáng)度：支座板底厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將節(jié)點(diǎn)板分為四塊，塊板為兩相鄰邊自由板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為 式中，q為底板下的

18、平均應(yīng)力。a1為兩支撐邊之間的對(duì)角線為系數(shù)，由b1/a1查表，b1為兩支撐邊的相交點(diǎn)到對(duì)角線a1 的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得b2，b2/a2 查表得底板厚度，取t20mm加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算。假定加勁肋受力為屋架支座反力的1/4，即431016/4=107754N,則焊縫內(nèi)力為V=107754NM=107754×55=5826470N·mm設(shè)焊縫6mm，焊縫長(zhǎng)度5282012496mm，焊縫應(yīng)力為節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算。設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R=431016N，其中每塊加勁肋各R/4107754N，節(jié)點(diǎn)板傳遞R/2215508N。節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫長(zhǎng)度2×（28012）536mm，所需焊腳尺寸為，故取6mm。每塊加勁肋于底板的連接焊縫長(zhǎng)度為2×（1102012）156mm所需焊縫尺寸為=，故取8mm。其他節(jié)點(diǎn)的計(jì)算不再一一列出，見施工構(gòu)造圖。參考文獻(xiàn):（1）土木工程專業(yè) 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指南，周俐俐、姚勇等編著，中國(guó)水利水電出版社、知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2006年1月第1版；（2）鋼結(jié)構(gòu)（上冊(cè)）鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，陳紹蕃、顧強(qiáng)主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007年6月第二版；（3）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006年11月第二版；（4