學(xué)士普通鋼桁架設(shè)計計算書

普通鋼桁架設(shè)計說明PAGEPAGE15目錄TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc171858177"一、設(shè)計資料1HYPERLINK\l"_Toc171858178"二、設(shè)計步驟1HYPERLINK\l"_Toc171858179"三、設(shè)計內(nèi)容2HYPERLINK\l"_Toc171858180"1.桿件尺寸2HYPERLINK\l"_Toc171858181"2.結(jié)構(gòu)形式與布置2HYPERLINK\l"_Toc171858182"3.屋架荷載計算3HYPERLINK\l"_Toc171858183"4．內(nèi)力計算45.桿件的截面選擇56.節(jié)點計算97.節(jié)點尺寸及受力10HYPERLINK\l"_Toc171858184"四、參考文獻：18

普通鋼桁架設(shè)計一、設(shè)計資料1.設(shè)計一房屋跨度為24m的鋼屋架，房屋平面尺寸為24m54m，地區(qū)雪壓0.7KN/m2，基本風(fēng)壓為0.45KN/m2，分項系數(shù)為1.4，冬季室外計算溫度為-20，不考慮地震設(shè)防。2.鋼材選用Q235-B?F，焊條采用E43型，手工焊；上弦坡度i=1/10，端部高度H0=2m,每端支座縮進0.15m,下弦起拱50mm.3.荷載恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：SBS瀝青改性卷材0.35KN/m220mm厚水泥砂漿找平層0.4KN/m2150mm厚加氣混凝土保溫層0.4KN/m21.56m大型屋面板和灌縫1.6KN/m2吊頂0.4KN/m2屋架支撐自重為0.120.011L00.384KN/m2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載（雪載）0.7KN/m2二、設(shè)計步驟1.確定屋架的形式和幾何尺寸，確定節(jié)點尺寸以及計算各桿件長度；繪制屋架的幾何尺寸圖；2.屋架桿件的內(nèi)力組合；荷載組合，計算在單位力作用左半跨的桿件內(nèi)力系數(shù)；并繪制內(nèi)力系數(shù)圖；3.桿件截面選擇，按軸心受力構(gòu)件（拉或壓）進行設(shè)計；4.焊縫計算，焊縫在軸心力作用下的強度計算；5.節(jié)點設(shè)計，根據(jù)節(jié)點板的幾何尺寸，計算焊縫的實際長度，根據(jù)計算焊縫的實際長度繪制節(jié)點圖；6.繪制屋架施工圖。設(shè)計內(nèi)容1.桿件尺寸桁架計算跨度:跨中及端部高度桁架的中間高度：在23.7m的兩端高度：在24m軸線處端部高度：桁架跨中起拱50mm（）。2.結(jié)構(gòu)形式與布置桁架形式與幾何尺寸如圖1所示。圖1桁架形式及幾何尺寸3.桁架荷載計算永久荷載：SBS瀝青改性卷材0.35KN/m21.35=0.4725KN/m220mm厚水泥砂漿找平層0.4KN/m21.35=0.54KN/m2150mm厚加氣混凝土保溫層0.4KN/m21.35=0.54KN/m21.56m大型屋面板和灌縫1.6KN/m21.35=2.16KN/m2吊頂0.4KN/m21.35=0.54KN/m2屋架支撐自重0.120.011L00.384KN/m21.35=0.5184KN/m2共4.771KN/m2可變荷載：屋面活荷載0.7KN/m21.4=0.98KN/m24.內(nèi)力計算內(nèi)力分析中，通常作如下假定：1)所有荷載都作用在節(jié)點上；2)所有桿件都是等截面直桿；3)各桿軸線在節(jié)點處都能相交于一點；4)所有節(jié)點均為理想鉸接。設(shè)計桁架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：全垮恒荷載＋全垮活荷載：全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載 （2）全垮恒荷載＋半跨活荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變和載：(3)全垮屋架包括支撐重＋半跨屋面板重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點和桁架自重：半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載:(1)、（2）為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。各荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果見表1。5.桿件的截面選擇(表2）1）上弦桿整個上弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=-1008.28kN計算。L0x=1206mm,L0Y=3618mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=150。因L0Y/L0x=3，故采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，整體穩(wěn)定系數(shù)按b類查。經(jīng)計算選用規(guī)格為18012512（A=75.824mm2,ix=35．7mm,iy=96.1mm）可得到x=1206/35．7=33.78<=150y=3618/96.1=37.65<=150由max=37.65,查得b類=0.870，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=1008280/(0.8707582．4)=152.85N/mm2<215N/mm2滿足要求。2)下弦桿整個下弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=969150N計算。L0x=3000mm,L0Y=14850mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350。因L0Y>>L0x，故采用短邊相拼的不等邊角鋼T形截面，不考慮空洞削弱，整體穩(wěn)定系數(shù)按b類查。需要的凈截面面積為An=N/f=969150/215=4508mm2選用規(guī)格為18011012（A=6742mm2,ix=31.0mm,iy=87.6mm）可得到x=3000/31.0=97<=350y=14850/87.6=170<=350滿足要求。3)腹桿①aB桿NaB=-548710N,L0x=L0Y=2535mm選用1409010（A=4452mm2,ix=44.7mm,iy=33.74mm），長肢相拼可得到x=2535/44.7=56.71<=150y=2535/33.1=67.78<=150由max=67.78,查得b類=0.795，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=548710/(0.7954452)=155N/mm2<215N/mm2滿足要求。②Bb桿N=+468.53kNL0x=2087mm,L0Y=2609mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為An=N/f=439.9103/215=2046mm2選用708（A=2134mm2,ix=21.3mm,iy=33.0mm）可得到x=2087/21.3=98<=350y=2609/33=79<=350滿足要求。③bD桿N=-383.18kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用908（A=2788mm2,ix=27.6mm,iy=40.9mm），可得到x=2288/27.6=83<=150y=2860/40.9=70<=150由max=83,查得b類=0.668，即代入穩(wěn)定條件=N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199N/mm2<215N/mm2滿足要求。④Dc桿N=290.84kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350需要的凈截面面積為An=N/f=280.7103/215=1306mm2選用705（A=1376mm2,ix=21.6mm,iy=32.4mm）可得到x=2288/21.6=106<=350y=2860/32.4=88.3<=350滿足要求。⑤cF桿N=-228.52kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235鋼f=215N/mm2，壓桿=350選用906（A=2128mm2,ix=27.9mm,iy=40.5mm），可得到x=2495/27.9=89<=150yy=31199/40..5=777<==150由max=889,查得b類=0.6628，即代入入穩(wěn)定條件件==N/(AA)=2666.41103/(0..62821288)=2002N//mm2<2155N/mmm2滿足要求。⑥Fd桿N=+1153.888kNL0x=24955mm,L0Y=31199mm.QQ235鋼f=2115N/mmm2，壓桿=3350需要的凈截面面面積為An=N/ff=1533.11003/2155=7122mm22選用636（A=14558mm22,ix=19.33mm,iiy=29.88mm）可得到x=24955/19..3=1229<=3500yy=31199/24..5=1005<=3500滿足要求.⑦dH桿N=-995.5kkNL0x=27088mm,L0Y=33855mm.QQ235鋼f=2115N/mmm2，壓桿=3350選用706（A=16332mm22,ix=21.55mm,iiy=32.66mm），可得到x=27088/21..5=1226<==150yy=33855/32..6=1003<=1500由max=1126,查得b類=0.4406，即代入入穩(wěn)定條件件==N/(AA)=1444.91103/(0..40616322)=2118N//mm2=2155N/mmm2滿足要求。⑧He桿N=-227.9kkNL0x=27088mm,L0Y=33855mm.QQ235鋼f=2115N/mmm2，壓桿=3350選用635（A=12228mm22,ix=19.44mm,iiy=29.66mm），可得到x=27088/19..4=1339<==150yy=33855/29..6=1114<=1500由max=1139,查得b類=0.3349，即代入入穩(wěn)定條件件==N/(AA)=0..4381103/(0..34912288)=1..02NN/mm22<2155N/mmm2滿足要求.⑨eg桿N=++132..09kNNL0x=29266mm,L0Y=36577mm.QQ235鋼f=2115N/mmm2，壓桿=3350需要的凈截面面面積為An=N/ff=1322090//215==614mmm2選用635（A=12228mm22,ix=19.44mm,iiy=29.66mm）可得到x=29266/19..4=1551<=3500yy=36577/29..6=1224<=3500滿足要求。⑩gK桿N=-447.433kNL0x=29266mm,L0Y=36577mm.QQ235鋼f=2115N/mmm2，壓桿=3350選用705（A=10880mm22,ix=21.66mm,iiy=32.44mm），可得到x=29266/21..6=1335<==150yy=36577/32..4=1113<=1500由max=1135,查得b類=0.3365，即代入入穩(wěn)定條件件==N/(AA)=477430//(0.336510800)=1220.311N/mmm2<215N/mmm2滿足要求.節(jié)點計算（表表3、4、5）1）桿件件與節(jié)點板板的焊縫計計算2)節(jié)點點設(shè)計鋼桁架一般在在節(jié)點處設(shè)設(shè)置節(jié)點板板，把匯交交于節(jié)點的的各桿件都都與節(jié)點板板相連接，形形成桁架的的節(jié)點，各各桿件把力力傳給節(jié)點點板并互相相平衡。一一般桿件把把全部內(nèi)力力N傳給節(jié)點點板，而在在節(jié)點處連連續(xù)的桿件件則把兩側(cè)側(cè)的內(nèi)力差差傳給節(jié)點點板；當(dāng)節(jié)節(jié)點上作用用有荷載時時，則傳給給節(jié)點的力力為N或與P。有局部部彎矩的桿桿件則還要要傳遞彎矩矩和剪力。7..節(jié)點尺寸寸及受力1))節(jié)點A（如圖2）因為AB桿內(nèi)內(nèi)力為0，所以按按構(gòu)造要求求設(shè)計焊縫縫。按畫圖圖時為滿足足腹桿焊縫縫長度所確確定的節(jié)點點板實際寬寬度設(shè)計焊焊縫長度l=1500mm,焊腳尺寸hf=5mm.0KN0KN-25.88KN┗160×100×14┗63×5圖22))節(jié)點B（如圖3）弦桿肢背為塞塞焊縫，節(jié)節(jié)點板厚度度為10mm塞焊縫強度驗驗算：設(shè)焊焊腳尺寸弦桿桿肢尖角焊焊縫強度驗驗算：設(shè)焊腳尺寸且N=246685300N圖33))節(jié)點C（如圖4）因為節(jié)點C兩兩側(cè)為0，所以按按構(gòu)造要求求設(shè)計焊縫縫。按畫圖圖時為滿足足腹桿焊縫縫長度所確確定的節(jié)點點板實際寬寬度設(shè)計焊焊縫長度l=1700mm,焊腳圖44）節(jié)節(jié)點K(屋脊節(jié)點)（如圖5）圖5豎桿Kk桿端端焊縫按構(gòu)構(gòu)造取為5mm和80mmm。上弦與與節(jié)點板的的連接焊縫縫，角鋼肢肢背采用塞塞焊縫，并并假定僅受受屋面板傳傳來的集中中荷載，一一般可不作作計算。角角鋼肢尖焊焊縫應(yīng)取上上弦內(nèi)力的的15%進行計算算，即N=。產(chǎn)生生的偏心彎彎矩：M=Ne==158..9103380=1127122000NNmm現(xiàn)現(xiàn)取節(jié)點板板尺寸如圖圖所示。設(shè)設(shè)肢尖焊腳腳尺寸hf2=10mmm,則焊縫計計算長度lw2=2000-2110-5==175mmm。驗算算肢尖焊縫縫強度：==159NN/mm22<=160NN/mm22((滿足)拼接角鋼一側(cè)側(cè)的焊縫長長度按弦桿桿所受內(nèi)力力計算。設(shè)設(shè)角焊縫焊焊腳尺寸hf=t-22=10--2=8mmm。則接接頭一側(cè)需需要的焊縫縫計算長度度為：==295..6mmm拼接角鋼的總總長度為mm取。拼接角鋼豎肢肢需切去的的高度為取，即豎肢余余留高度為為75。5）節(jié)節(jié)點a(支座節(jié)點)（如圖6）根據(jù)端斜桿和和下弦桿桿桿端焊縫，節(jié)節(jié)點板采用用─。為便于施施焊，取底底板上表面面至下表面面的距離為為160。且在支座座中心線處處設(shè)加勁肋肋─，高度與節(jié)節(jié)點板相同同，亦為440。⑴底底板計算支座反力，根據(jù)構(gòu)造造需要，取取底板尺寸寸為。柱采用混凝凝土N//mm2。作用于于底板的應(yīng)應(yīng)力為N/mm22<N/mmm2底板被節(jié)點板板和加勁肋肋分成4塊兩相鄰鄰邊支撐板板，計算底底板單位寬寬度上的最最大彎矩需要底板板厚度：，取20⑵⑵加勁肋計計算設(shè)，取角焊縫縫最大計算算長度（實實際焊縫長長度）⑶⑶加勁肋、節(jié)節(jié)點板與底底板的連接接焊縫計算算取8mm.焊焊縫的總計計算長度為為取800mmm.圖677）節(jié)點c（如圖7）N=867..5-639..86=227..64kNN肢背焊縫取肢尖焊縫取 圖7表1桿件件內(nèi)力組合合表（KN）桿件組合一內(nèi)力設(shè)計值跨恒活荷載kN1=50..4k上弦桿AB00BCCD-9.0522-468.553DEEF-14.9884-775.557FGGH-18.9005-978.552HI-19.0772-987.222IJJK-19.488-10008.28下弦桿ab4.705+243.553bc12.3622639.866cd16.76867.5de18.7244969.155ef18.30559947.47斜桿aB-10.6001-548.771Bb8.732451.977bD-7.4033-383.118Dc5.619290.844cF-4.4155-228.552Fd2.973153.888dH-1.8455-95.5He0.65444.19eg1.122124.8gK1.798111.611gI0.613331.73豎桿Aa-0.5-25.888CbEc-1.0-51.766GdJg-1.0-51.766Ie-1.5-77.644Kf00表2桿桿件截面選選擇表桿件內(nèi)力設(shè)計值/kN截面形式與規(guī)格截面面積/mm2回轉(zhuǎn)半徑/mm長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力設(shè)計值NN/mm22ixiyxyxy弦桿JKIJ-1008..38160110014469402878.653.838.30.838152.855de969.15514099012528025.468.9118172210斜桿Aa-25.88812588010394039.833.163.4676.