27米鋼結(jié)構(gòu)屋架課程設(shè)計(精品文檔)_共19頁

1、實用文檔、設(shè)計資料梯形鋼屋架長度為 72m，跨度為 27m。車間內(nèi)設(shè)有兩臺中級工作制橋式吊車。該地區(qū)冬季最低溫度為 20。屋面采用 1.5m6.0m 預(yù)應(yīng)力大型屋面板，屋面坡度為 i=1:10。上鋪120mm 厚泡沫混凝土保溫層和三氈四油防水層等。屋面活荷載標準值為0.7kN/ ，雪荷載標準值為 0.3kN/ ，積灰荷載標準值為 0.6kN/。屋架采用梯形鋼屋架，其兩端鉸支于鋼勁混凝土柱上。柱頭截面為400mm400mm，所用混凝土強度等級為 C20。根據(jù)該地區(qū)的溫度及荷載性質(zhì)，鋼材采用 Q235 級，其設(shè)計強度f=215kN/ ,焊條采用 E43 型，手工焊接。構(gòu)件采用鋼板及熱軋鋼勁，構(gòu)件與

2、支撐的連接用 M20 普通螺栓。屋架的計算跨度： Lo=27000 2150=26700mm，設(shè)計為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在 27 米軸線處的端部高度： h=2000mm （軸線處） ，h=2015mm （計算跨度處） 。二、結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸見圖 1 所示。圖 1 屋架形式及幾何尺寸文案大全實用文檔屋架支撐布置見圖 2 所示。符號說明： GWJ-（鋼屋架）； SC- （上弦支撐）： XC- （下弦支撐） ；CC- （垂直支撐） ； GG-（剛性系桿） ； LG- （柔性系桿）圖 2 屋架支撐布置圖文案大全實用文檔三、荷載與內(nèi)力計算1.荷載計算荷載與雪荷載不會同時

3、出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計算。 永久荷載標準值放水層（三氈四油上鋪小石子）找平層（ 20mm 厚水泥砂漿）保溫層（ 120mm 厚泡沫混凝土）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板0.35kN/0.0220=0.40kN/0.126=0.70kN/1.40kN/鋼屋架和支撐自重 0.12+0.01127=0.417kN/管道設(shè)備自重可變荷載標準值 雪荷載積灰荷載永久荷載設(shè)計值 可變荷載設(shè)計值 2.荷載組合總計總計 1.353.387=4.572 kN/（由可變荷載控制） 1.40.9=1.26kN/0.10 kN/3.387kN/0.3kN/0.60kN/0.90kN/設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種組合：組合一

4、組合二組合三全跨永久荷載 +全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點荷載 P=(4.572+1.26) 1.56=52.488 kN全跨永久荷載 +半跨可變荷載P =4.572屋架上弦節(jié)點荷載 1 1.56=41.148 kNP2 =1.26 1.56=11.34 kN全跨屋架及支撐自重 +半跨大型屋面板重 +半跨屋面活荷載屋架上弦節(jié)點荷載 P3 =0.417 1.2 1.56=4.5 kNP4 =(1.41.35+0.7) 1.56=23.31 kN3.內(nèi)力計算本設(shè)計采用程序計算桿件在單位節(jié)點力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見表1。由表內(nèi)三種組合可見：組合一，對桿件計算主要起控制作用；組合三，可能引起中間幾根斜腹

5、桿發(fā)生內(nèi)力變號。如果施工過程中，在屋架兩側(cè)對稱均勻鋪設(shè)面板，則可避免內(nèi)力變號而不用組合三。文案大全實用文檔注：表內(nèi)負責表示壓力；正值表示拉力圖 3 屋架接點圖四、桿件截面設(shè)計腹桿最大內(nèi)力， N=-585.77KN ，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：支座節(jié)點板剛度取 14mm；其余節(jié)點板與墊板厚度取 12mm。1.上弦桿文案大全*. f 0.807 215=3A* ix i i x 2.8i y 7.86Oy =4500cm=60實用文檔整個上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計算， N=-1057.11KN計算長度： 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度 l Ox =150.8cm屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面

6、板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度： l因為 3lOx lOy ，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相并，見圖 4圖 4 上弦截面設(shè) =60，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表， =0.807需要截面積 A =3N 1057.11 10 =6093mm 2需要回轉(zhuǎn)半徑 i = lox 1508 =2.51 cm60i lox 4500 =7.50 cm*根據(jù)需要的 、 、 查角鋼型鋼表，初選 2 L 160 100 14， A=6940mm 2， ix =2.80cm ， iy =7.86m。按所選角鋼進行驗算x = lox = 150.8 =52.9=150y = loy = 450 =5

7、7=150由于x y，只需求出miny ，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表， x 0.823NxA2 .下弦桿文案大全1057.11 10 =185N/ mm 2 215 N/ mm 2 所選截面合適。0.823 6940* N103i y 6. 93=181.4N/ mm3i x 2.51y loy實用文檔整個下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計算， N=1106.45kN計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度 l Ox =4500mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取計算需要凈截面面積 A = flOy =13350mm1106.45 =5146.3mm 2215選用 2 L140 90 14 （短肢相并） ，見圖

8、5。圖 5 下弦截面A=6940 mm 2， ix =2.51cm， iy =6.93cm。按所選角鋼進行截面驗算，取 An A（若螺栓孔中心至節(jié)點板邊緣距離大于 100mm，則可不計截面削弱影響）N 1106.45 10 2 215 N/ mm 2An 6100 x = lox 450 =179.3 =250= 1335 192.6 =350 所選截面滿足要求。3. 端斜桿 Ba已知 N -585.77kN， l Ox lOy 253.9cm因為 l Ox l Oy ，故采用等肢角鋼，使 ix iy選用角鋼 2 L 100 12,見圖 6文案大全=253. 93. 03253 . 93ll實

9、用文檔圖 6 端斜桿 BaA 4560mm2， ix 3.03cm， iy 4.64cm截面剛度和穩(wěn)定驗算x = lox i xy l oyi y=83.8 =150=54.7 =1504 .64由于 b / t 10/ 1.2 83.3 0 .58loy / b 0.58 253.9/ 10 =14.73yz y( 10 .475b4) lyt 2min x 0.6624N 585.77 10 xA 0.6624 456054 . 7( 1253 .9 1.20 .475 1042 2 ) 57 . 5193.9N/mm 2 215 N/ mm 2 所選截面滿足要求。填板放兩塊， a =84

10、.6 cm40ix =403.03=121.2 cm4. 斜桿 Bb已知 N=470.29kN計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度屋架平面外根據(jù)支撐布置取選用 2 L100 6，見圖 7。文案大全Ox =0.8l=0.82622=2097.6mmOy =2622mm209.763.10=N 252 99N2 208.63實用文檔圖 7 斜桿 BbA=2386 mm 2， ix =3.10cm， iy =4.44cm。N 470.29 10 =198.6N/mm 2 215 N/mm 2A 2368x = l ox i x=67.7 =350y loyi y262.24.4459.1 =350

11、所選截面滿足要求。填板放兩塊， a =87.4cm80 ix =803.10=248cm5.再分腹桿 c1GN1 Nc1 =-239.35kN， N2 N G1=-197.35kN， 1 =4174 mm計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度 l Ox =0.8l=0.82087=1669.6mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取lOy = 1 （0.75+0.25 1 ） =4174（0.75+0.25 . ） =4396mm選用 2 L100 6，見圖 8。圖 8 再分腹桿 c1G 圖 9 中豎桿 JeA=2386 mm 2， ix =3.10cm， iy =4.44cm。文案大全166.96=3l

12、o 301 5x = l ox i x實用文檔=53.9 =3503. 10y loyi y439. 64.4499 =350由于 b / t 10/ 0.6 16.7 0.58loy / b 0.58 439.6/ 10=25.5yzminNyz Ay( 10 .475b4lyt 2)yz 0.5182239.35 100.5128 238699( 10.475 1042 2 ) 105.8439 .6 0 .6195.6N/ mm 2 215 N/ mm 2 所選截面滿足要求填板放兩塊， 6.中豎桿 Jea =109.9cm40ix =403.10=124cm已知 N 0， l 0 0 .

13、9l 0.9 335301.5cm中間豎桿選用 2 L75 6 的角鋼，并采用十字形截面，見圖 9A=17.6 cm 2 , ix 0 2 .45 cm,ox ix0 2. 9.1 =103.6 =150 所選截面滿足要求填板放五塊， a =60.3cm40 ix0 =402.45=98cm其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結(jié)果見表 2文案大全-192191.7-41.5-205208.3-136.1-125.7172.7-82.942.21-75.7-204.61.34-165.70.000.000.0093.5-4.20.0053.9179.3131.783.867.7120.375.

14、999.597.798.868105.8113105106.479.7129.6103.6150350150150350150150350150350150150150250150150150350150150實用文檔桿件名稱上弦桿下弦桿AaBaBbCbDbDcEcE1F1c1G1GdHdH2I2J2-d2Je內(nèi)力 設(shè)計值 N （ KN ）-1057.111106.45-26.24-585.77470.29-52.49-390.51287.63-78.7338.32-52.49-239.35-197.351.72-126.220.000.000.00150.38-2.110.00計算長度（ c

15、m）l 0 x l 0 y150.8 300450 1335201.5 201.5253.9 253.9209.76 262.2184 230229.84 287.3229.84 287.3208 260151.2 189104 130166.96 439.6261.2 326.5244 305162.8 203.5137.25 152.5179.92 449.8301.5 301.5選用截面短肢相并 2L160*100*14短肢相并 2L140*90*14T 型截面 2L50*5T 型截面 2L100*12T 型截面 2L100*6T 型截面 2L50*5T 型截面 2L100*12T 型截

16、面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面2L75*62L75*62L50*52L50*52L100*62L75*62L75*62L50*52L50*52L75*6十字型截面 2L75*6截面積A （ cm2）69.46117.645.623.869.645.617.617.69.69.623.8617.617.69.69.617.617.6回轉(zhuǎn)半徑（ cm）i x i y2.80 7.862.51 6.931.53 2.533.03 4.643.10 4.441.53 2.533.03 4.462.31 3.532.31 3.531.53 2

17、.531.53 2.533.10 4.442.31 3.532.31 3.531.53 2.531.53 2.532.31 3.53i min imin=2.91 =2.91max min計算應(yīng)力（ N/ mm2 ）0.8384/0.37950.6624/0.66240.7146/0.5701/0.7630.5182/0.4750.5230.5140.688/0.688/文案大全1601603=5mm fh實用文檔五、節(jié)點設(shè)計用 E43 焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值各桿件內(nèi)力由表 2 查得，最小焊縫長度不應(yīng)小于 8hf 1. 下弦節(jié)點 b 見圖 10f fw 160N / mm2

18、圖 10 下弦節(jié)點 b（ 1） 斜桿 Bb 與節(jié)點的連接焊縫計算：N=470.29kN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm 和 5mm。所需焊縫長度為：肢背： lw肢尖： l2470 .29 32 0 .7 61470 .29 32 0 .7 510+12=245.3mm，取 lw 270mm103+10=150mm，取 l 170mm（2） 斜桿 Db 與節(jié)點的連接焊縫計算：N=390.51kN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm 和 5mm。所需焊縫長度為肢背： lw肢尖： l （3）豎桿232132390 .51 0 .7 6 390 .510 .7 5160160310+12=205.

19、7，取 lw 250mm103+10=126.2，取 l 150mmCb 與節(jié)點板連接焊縫計算： N = 52.49kN因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸焊縫長度 lw 40mm，取 lw=60mm文案大全實用文檔（4）下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 N=784.17-311.25472.92KN，設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為 6mm，所需焊縫 長度為：肢背： lw肢尖： l2472 .92 32 0. 7 6160310+12=247mm，取 lw 270mm1320 .7 6 160472 .92 103+12=129，取 l 150mm（5）節(jié)點板尺寸：

20、根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制 作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點尺寸。如圖 11 所示圖 11 節(jié)點板 b 尺寸2 .上弦節(jié)點 B圖 12 上弦節(jié)點 B（ 1）斜桿 Bb 與節(jié)點板連接焊縫計算，與下弦節(jié)點 b 中 Bb 桿計算相同。（2）斜桿 Ba 與節(jié)點板連接焊縫計算， N=585.77kN。文案大全2 0 .7 10 160fF6 583 . 14 10 68 .8114 .7N / mm HYPERLINK l _bookmark2 231 .22104 31 .222 0. 7 hf f fw 2 0 .7 5 1603實用文檔設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺

21、寸分別為 10mm 和 6mm。所需焊縫長度為肢背： lw肢尖： l2 3585 .77 103 +20=194，取 lw 200mm1320 .7 6 160585 .77 10 3+12=157，取 l 180mm（3） 上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背 8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。 槽焊縫可按兩條焊縫計算，計算時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。假定集中荷載 P 由槽焊縫承受， P=52.488kN，焊腳尺寸為 5mm所需槽焊縫長度為 :lw P +10= 52 .488 10 +10=5

22、6.9mm ,取 lw =65mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差偏心距 e =100-24.375.7mm設(shè)肢尖焊腳尺寸 8mm，設(shè)需焊縫長度為N=583.14-0.0583.14kN470mm，則f 2 heMWN 583 . 14 10lw 2 0 .7 8 (470 HYPERLINK l _bookmark1 16)3104 . 3N / mm22 0.7 8 (470 16) 2( f ) 2( f ) 2 ( . )2 114 .72 143 .1N / mm2 160N / mm2（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 13 所示圖 13 節(jié)點板 B 尺寸文案大全l w 1631

23、 .22 1 .22實用文檔3 .屋脊節(jié)點 J 見圖 14圖 14 屋脊節(jié)點 J（ 1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進行拼接， 為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進行切 肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點板來補償。拼接一側(cè)的焊 縫長度可按弦桿內(nèi)力計算。N=1057.11KN，設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為 8mm，則需焊縫長度為N 1057. 11 104 0. 7 hf f fw 4 0 .7 8 16016 311mm ，取 lw =375mm拼接角鋼長度取 2 375+50800mm （2）弦桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：上弦肢背與節(jié)點板用槽焊

24、縫，假定承受節(jié)點荷載上弦肢尖與節(jié)點板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的 15%計算。N=1057.11 15% 158.6kN，設(shè)焊腳尺寸為 8mm，弦桿一側(cè)焊縫長度為 250 mm，WNf 2 he lwM6fF233158 . 6 102 0 .7 8 (230158 . 6 10 68. 80.7 8 (230 16) 266 N / mm2 16)127 . 6N / mm2( f ) 2 ( f ) 2 ( 127 .6) 2 66 2 123 .7N / mm2（3）中豎桿與節(jié)點板的連接焊縫計算： N=0kN此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸文案大全160N / mm2hf =5

25、mm16016033實用文檔焊縫長度 lw 40mm，取 lw=60mm（4）斜桿 J2 與節(jié)點板連接焊縫的計算N=150.38KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm 和 5mm，所需焊縫長度為：肢背： lw肢尖： l232132150 .380 .7 6150 .380 .7 51012 86.6mm，取 lw=100 mm1010 54.8mm ，取焊縫長度 l =60mm（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 15 所示圖 15 節(jié)點板 J 尺寸4 .下弦跨中節(jié)點 e見圖 16圖 16 下弦跨中節(jié)點 e（ 1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：拼接角鋼與下弦桿截面相同，傳遞內(nèi)力文案大全2 0 .

26、7 6 1602 0.7 6 1601實用文檔N=957.91kN設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為 8mm，則需焊縫長度為lwN4 0 .7 h f f fw3957 .91 1016 164 0 .7 8 160拼接角鋼長度不小于 2 300+12=612mm （2）弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：按下弦桿內(nèi)力的275 .3mm ，取 lw =300mm15%計算。N 957 .91 15% 143 .7kN設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為 6mm，弦桿一側(cè)需焊縫長度為2 3143 .7 10肢背： lw 3 12 83.3mm ，取 lw=90mm143 .7 103肢尖 l 3 12 47.6mm ：，按構(gòu)造要求

27、，取焊縫長度 l48mm，取 l =60mm（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 17 所示圖 17 節(jié)點板 e尺寸5 .端部支座節(jié)點 a文案大全實用文檔圖 18 支座節(jié)點 a（ 1）為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為 160mm。在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為 14mm。支座底板計算：支座反力R 52.488 18.9 0.5 2 52.488 / 2 522.26kN取加勁肋的寬度為 80mm，考慮底板上開孔，按構(gòu)造要求取底板尺寸為 280mm400mm，偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積為Ac 280 ( 2 80 12 ) 59920mm2驗算柱頂混凝土的抗壓強度：文案大全An 599203f32522 .26 103140 100166.4實用文檔R 522 .26 10 8 .7N / mm2 fc底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算9 .6N / mm2 (滿足),節(jié)點板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為M式中22-底板下的平均應(yīng)力，2 -兩邊支承對角線長，=8.7N/ mm 22 = (140 14/ 2 )2 1002 166.4mm-系數(shù)，由