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1、百度文庫 中國地質大學長城學院 鋼結構課程設計計算 書 題 目：梯形鋼屋架課程設計 專 業(yè)： 土木工程 班 級： 民用四班 學 號： 05109516 學生姓名： 陳堯 指導教師： 車偉 時 間： 2012.10.16 0 百度文庫 目錄

2、 專 業(yè)： 土 木 工 程 .............................................................................................................. 0 班 級： 民 用 四 班 .............................................................................................................. 0 學 號 ： 05109516 ..................

3、.......................................................................................... 0 學生姓名： 陳 堯 .................................................................................................................... 0 指導教師： 車 偉 ..............................................................

4、..................................................... 0 時 間 ： 2012.10.16 ......................................................................................................... 0 一 .設計資料 .....................................................................................................

5、......................... 1 二 .結構形式與選型 .................................................................................................................. 1 三 .荷載計算 ..............................................................................................................................

6、 3 四 .內(nèi)力計算 .............................................................................................................................. 3 五 .桿件設計 .............................................................................................................................. 4 1.上弦桿 ......

7、...................................................................................................................... 4 六 .節(jié)點設計 .............................................................................................................................. 6 1.下弦節(jié)點 ...........................

8、............................................................................................. 6 2.上弦節(jié)點“ B ” ............................................................................................................. 7 3.上弦節(jié)點“ C” .............................................................

9、................................................ 8 4.屋脊節(jié)點“ I ” .............................................................................................................. 8 5.支座節(jié)點“ A ” ........................................................................................................

10、..... 9 1 一 .設計資料 1、車間柱網(wǎng)布置：長度 60m ；柱距 12m ；跨度 24m 2、屋面坡度： 1：10 3、屋面材料：長尺壓型鋼板 4、荷載 1）靜載：屋架及支撐自重 0.384KN/m2；找平層 0.2KN/m2；屋面防水層 0.15KN/m2；保溫層 0

11、.4KN/m2；大型屋面板自重（包括灌縫） 0.85KN/m2； 2）活載：基本雪壓 0.55KN/m2；基本風壓 0.5 KN/m2；屋面均布活荷載 0.3 KN/m2； 5、材質 Q235鋼，焊條 E43系列，手工焊。 二 .結構形式與選型 1. 屋架形式及幾何尺寸如圖所示 : 根據(jù)廠房長度為 60m、跨度及荷載情況，設置上弦橫向水平支撐 3 道，下弦由于跨度為 24m故不

12、設下弦支撐。 1 2. 梯形鋼屋架支撐布置如圖所示：

13、 2 三 .荷載計算 荷載計算表 荷載名稱 標準值（ KN/m2） 設計值（ KN/m2） 屋架及支撐自重 0.384 0.384 1.2 ＝0.4608 找平層 0.2 0.2 1.2 ＝0.24 屋面防水層 0.15 0.15 1.2 ＝ 0.18 屋面板 0.85 0.85 1.2=1.02 保溫層 0.4 0.4 1.2 ＝0.48 永久荷載總和 1.984 2.381 屋面均布活荷載 0.3 0.3 1.4=0.42 可變荷載總和 0.3 0.42

14、 荷載組合方法： 1、全跨永久荷載 ?Skip Record If...? ＋全跨可變荷載 ?Skip Record If...? 2、全跨永久荷載 ?Skip Record If...? ＋半跨可變荷載 ?Skip Record If...? 3、全跨屋架（包括支撐）自重 ?Skip Record If...? ＋半跨屋面板自重 ?Skip Record If...? ＋半跨屋面活荷載 ?Skip Record If...? 四 .內(nèi)力計算 計算簡圖如下

15、 屋架構件內(nèi)力組合表 3 桿 桿 單位荷載 F ＝ 1 靜載作用（ KN/m2） 活載（ KN/m2） 2.66 桿件內(nèi)力 計算 件 件 在左 在右 全跨 全部恒載 屋 架 支 大型屋面板 1.02 在左 在右 全部 組合一 組合二 組合三 名 編 2.381 撐 在左 在右 全部 稱 號

16、 0.461 上 AB 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0 弦 BC -6.250 -2.470 -8.720 -186.861 -36.179 -57.375 -22.675 -80.050 -149.625 -59.132 -208.757 -511.847 -452.715 -243.179 -51 桿 CD -6.250 -

17、2.470 -8.720 -186.861 -36.179 -57.375 -22.675 -80.050 -149.625 -59.132 -208.757 -511.847 -452.715 -243.179 -51 DE -9.040 -4.490 -13.530 -289.934 -56.136 -82.987 -41.218 -124.205 -216.418 -107.491 -323.908 -794.184 -686.693 -355.541 -79 EF -9.040 -4.490 -13.530

18、 -289.934 -56.136 -82.987 -41.218 -124.205 -216.418 -107.491 -323.908 -794.184 -686.693 -355.541 -79 FG -9.170 -6.090 -15.260 -327.007 -63.314 -84.181 -55.906 -140.087 -219.530 -145.795 -365.324 -895.731 -749.937 -367.024 -89 GH -9.170 -6.090 -15.260 -327.007 -63

19、.314 -84.181 -55.906 -140.087 -219.530 -145.795 -365.324 -895.731 -749.937 -367.024 -89 HI -7.380 -7.380 -14.710 -315.221 -61.032 -67.748 -67.748 -135.038 -176.677 -176.677 -352.157 -863.448 -687.967 -305.457 -86 下 ab 3.480 1.250 4.730 101.359 19.625 31.946 11.47

20、5 43.421 83.311 29.925 113.236 277.642 247.717 134.882 277 弦 bc 8.000 3.530 11.530 247.076 47.838 73.440 32.405 105.845 191.520 84.508 276.028 676.788 592.280 312.798 676 桿 cd 9.340 5.310 14.650 313.935 60.783 85.741 48.746 134.487 223.600 127.121 350.721 859.9

21、26 732.804 370.124 859 de 8.440 6.730 15.170 325.078 62.940 77.479 61.781 139.261 202.054 161.116 363.170 890.449 729.332 342.473 890 斜 aB -6.530 -2.340 -8.870 -190.075 -36.802 -59.945 -21.481 -81.427 -156.328 -56.020 -212.348 -520.651 -464.632 -253.075 -52 腹

22、Bb 4.760 2.120 6.880 147.432 28.545 43.697 19.462 63.158 113.954 50.753 164.707 403.842 353.089 186.196 403 桿 bD -3.140 -2.030 -5.440 -116.574 -22.571 -28.825 -18.635 -49.939 -75.172 -48.598 -130.234 -319.317 -264.255 -126.567 -31 Dc 1.900 1.800 3.700 79.287

23、 15.351 17.442 16.524 33.966 45.486 43.092 88.578 217.183 174.091 78.279 217 Cf 0.710 -1.750 -2.460 -52.715 -10.207 6.518 -16.065 -22.583 16.997 -41.895 -58.892 -144.397 -68.507 13.309 -14 Fd -0.450 1.560 1.110 23.786 4.605 -4.131 14.321 10.190 -10.773 37.346

24、 26.573 65.155 27.808 -10.299 65. dH 1.550 -1.530 0.020 0.429 0.083 14.229 -14.045 0.184 37.107 -36.628 0.479 1.174 37.802 51.419 51. He -2.470 1.390 -1.080 -23.143 -4.481 -22.675 12.760 -9.914 -59.132 33.277 -25.855 -63.394 -96.670 -86.287 -96 豎 Aa -0.500

25、 0.000 -0.500 -10.715 -2.075 -4.590 0.000 -4.590 -11.970 0.000 -11.970 -29.349 -29.349 -18.635 -29 桿 Cb -1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 -9.180 0.000 -9.180 -23.940 0.000 -23.940 -58.698 -58.698 -37.269 -58 Ec -1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 -9.180 0.000

26、 -9.180 -23.940 0.000 -23.940 -58.698 -58.698 -37.269 -58 Gd 1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 9.180 0.000 -9.180 23.940 0.000 -23.940 -58.698 -10.818 28.971 -58 Ie 0.970 0.970 0.970 20.786 4.025 8.905 8.905 8.905 23.222 23.222 23.222 56.937 56.937 36.151

27、56. 五 .桿件設計 1.上弦桿 整個上弦采用等截面，按 FG桿件的最大設計內(nèi)力設計，即 N=－ 895.731KN 上弦桿計算長度： 在屋架平面內(nèi)： ?Skip Record If...? ，?Skip Record If...? 上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。 4 腹桿最大內(nèi)力 N=－520.651KN，中間節(jié)點板厚度選用 6mm，支座節(jié)點板厚度選用 8mm 設λ＝ 60，φ＝ 0.807 ，截面積為 ?Skip Record If...?

28、 需要回轉半徑： ?Skip Record If...? 查表選用 2┐┌160 10010 ?Skip Record If...? 驗算 : ?Skip Record If...? 滿足長細比要求， ?Skip Record If...? 查表 ?Skip Record If...? 滿足要求 其余計算結果見下表 屋架桿件截面選擇表 計算長度 cm 回轉半徑 長細比 穩(wěn)定系數(shù) （cm） 桿

29、桿 ?Ski ?Ski 容許長 ?Ski ?S ?Skip ?Skip 截面 細比 件 件 內(nèi)力 p p p p Recor 截面規(guī) 面積 ?Skip ?Skip ?Skip 名 編 （ KN） Recor Reco Reco Reco Re d 格 Record Record Record 稱 號 d （cm2） rd rd rd r If... If... If...? If...? If...? If.. If..

30、 If.. If ? ? .? .? .? . FG -859.731 150.800 2 ┐┌160 50.630 2.850 7.560 59.200 39.900 150.000 0.813 0.8 上弦 301.600 10010 2 ┐┌180 下弦 de 890.449 300.000 885.000 77.934 3.080 8

31、.570 97.403 103.267 150.000 0.575 0.5 11014 2 ┐┌140 斜腹 aB 520.651 253.500 253.500 44.522 2.560 6.620 99.023 38.293 150.000 0.561 0.9 9010 2┐┌ 63 豎桿 Cb -58.698 183.200 229.000

32、9.986 1.120 3.110 16.357 7.363 150.000 0.981 0.9 405 5 六 .節(jié)點設計 1.下弦節(jié)點 用 E43 型焊條角焊縫的抗拉和抗壓、抗剪強度設計值 ?Skip Record If...? ＝160MPa。

33、 a. 下弦節(jié)點“ b”，設“ Bb”桿的肢背和肢尖焊縫為 ?Skip Record If...? ＝ 8mm。所需的焊縫長度為 肢背： ，取 170mm。 ?Skip Record If...? 肢尖： ，取 60mm。 ?Skip Record If...? 設“ dD”桿的肢背和肢尖焊縫為 ?Skip Record If...? ＝ 6mm。所需的焊縫長度為 肢背： ，取 140mm。 ?Skip Record If...? 肢尖： ，取 50mm。 ?Skip Record If...? “ Gd”桿內(nèi)力很小，取 ?Skip

34、Record If...? ＝6mm。綜合取節(jié)點板尺寸 300mm 230mm 下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為 30.0cm，?Skip Record If...? ＝ 8mm。焊縫所 受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差 N＝954.630KN，受力較大處的肢背出的焊縫應力為 : <160MPa ?Skip Record If...? 焊縫強度滿足要求 6 2.上弦節(jié)點“ B” “ Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸同上。

35、 設 “ aB” 桿的肢 背和 肢尖 焊縫 ?Skip Record If...? ＝ 8mm, ?Skip Record If...? =6mm，所需焊縫長度為 肢背： ，取 220mm ?Skip Record If...? 肢尖： ，取 100mm ?Skip Record If...? 節(jié)點板上邊緣縮進上弦肢背 8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊 縫作為兩條焊縫計算，需在強度設計值乘以 0.8 的折減系數(shù)。假定集中荷載 P 與上弦垂直，上弦肢背槽焊

36、縫內(nèi)的應力計算如下： ?Skip Record If...? =6mm，?Skip Record If...? ＝ 8mm 上弦與節(jié)點板焊縫長度為 455mm，則 ?Skip Record If...? 上弦肢尖角焊縫的切應力為 ?Skip Record If...? 7 3.上弦節(jié)點“ C” 設“ Cb”桿的肢背和肢尖焊縫為 ?Skip Record If...? ＝ 6mm。所需的焊縫長度為 肢背： ，取 50mm。 ?Ski

37、p Record If...? 肢尖： ，取 50mm。 ?Skip Record If...? 驗算節(jié)點板強度 上弦與節(jié)點板焊縫長度為 173mm，則 ?Skip Record If...? 上弦肢尖角焊縫的長度為 173mm的切應力為 ?Skip Record If...? 4.屋脊節(jié)點“ I” 設拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫 ?Skip Record If...? ＝ 8mm，則所需焊縫計算長度為（一條焊縫）

38、 8 ?Skip Record If...? 拼接角鋼長度 ?Skip Record If...? +弦桿桿端空隙 20，拼接角鋼長度取 550mm。 上弦與節(jié)點板之間的槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載，驗算如下 設“ FG”桿的肢背和肢尖焊縫為 ?Skip Record If...? ＝ 8mm。所需的焊縫長度為 肢背： ，取 370mm。 ?Skip Record If...? 肢尖：

39、 ，取 220mm。 ?Skip Record If...? 驗算節(jié)點板強度 上弦與節(jié)點板焊縫長度為 150mm，則 ?Skip Record If...? 上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫， 應按上弦內(nèi)力的 15％計算，?Skip Record If...? ＝ 187－8－12＝ 167mm，焊縫應力為 ?Skip Record If...? 5.支座節(jié)點“ 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 中心線上設置加勁肋，加勁肋

40、的高度與節(jié)點板高度相等，厚度 10mm。 ?Skip Record If...? （1）支座底板的計算 支座反力 R＝586986（豎向支座反力單位系數(shù)）＝ 352188N。 設支座地板的平面尺寸采用 240360mm，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 280230＝64400mm2。驗算柱頂混凝土強度： ?Skip Record If...? 支座板底厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將節(jié)點板分為四塊，塊板為兩相鄰邊自由板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為 ?Skip Record If...? 底板厚度 ，取 t

41、＝20mm ?Skip Record If...? （2）加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算 假定加勁肋受力為屋架支座反力的 1/4，即 138606/4=34651.5N, 則焊縫內(nèi)力為 V=34651.5N M=34651.5 50=1732575Nmm 9 設焊縫 ?Skip Record If...? ＝6mm，焊縫長度 ?Skip Record If...? ＝400－2 0－ 12＝ 368mm，焊縫應力為 ?Skip Record If...? （3）節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算

42、設焊縫傳遞全部支座反力 R=138606N ，其中每塊加勁肋各 R/4 ＝ 34651.5N ，節(jié)點板傳遞 R/2 ＝ 69303N 。 節(jié)點板與底板的連接焊縫長度 ＝ 2（ 240－ 12）＝ 456mm ，所需焊腳尺寸為 ?Skip Record If...? ，故取 ＝ 6mm 。 ?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 每塊加勁肋于底板的連接焊縫長度為 ＝ 2（ 110－ 20－ 12）＝ 156mm ?Skip Record If...? 所需焊縫尺寸為 ≥ ，故取 ＝ 6mm 。 ?Skip Record If...? ?Skip Record If...? ?Skip Record If...? 10