钢结构课程设计——豪式屋架(1).doc

《钢结构课程设计——豪式屋架(1).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构课程设计——豪式屋架(1).doc（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date钢结构课程设计豪式屋架(1)-钢结构屋架设计计算书一、设计资料及说明某车间厂房总长度为45m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图1），无吊顶，屋架下弦标高为10m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400400，混凝土强度等级为C20。1、单跨屋架，平面尺寸为45m21m，S=7.5

2、m，即单跨屋架结构总长度为45m，跨度为21m，柱距为7.5m。2、屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条。3、屋面坡度i=1:2.5。恒载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)为0.50kN/，雪荷载为0.7kN/m2，活荷载标准值为0.20kN/。 4、屋架钢材采用Q235B钢，焊条采用E43型，结构重要性系数为0=1.0。 5、内力组合为“恒+全”和“恒+半”两种组合值。（“全”全跨雪荷载；“半”半跨雪荷载）二、屋架杆件几何尺寸的计算 采用豪（单向斜杆式）式三角形屋架如图示。屋面坡度为i=1:2.5，屋面倾角=arctg（1/2.5）=21.8，sin=0.3714，cos=0.

3、9285。屋架计算跨度 (当屋架简支于钢筋混凝土柱且柱网采用封闭结合时，考虑屋架支座处的构造尺寸，一般可取-（300400mm）。当柱网架用非封闭结构时，计算跨度等于标志跨度，即) 屋架跨中高度： 上弦长度： 节间长度： 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图示： 三、屋架支撑布置1、屋架支撑上弦横向水平支撑设置在屋架的纵向的两端第一柱间。因为设有两台30T中级工作制吊车，为了防止屋架水平方向振动，必须设置下弦横向水平支撑，且与上弦横向水平支撑设在同一柱间，即在屋架纵向两端第一柱间设置下弦横向水平支撑，以形成空间稳定体。还需在屋架下弦端节间设置纵向水平支撑。纵向水平支撑与横向水平支撑形成闭合

4、框，加强了屋架结构的整体性并能提高房屋纵、横向的刚度。因为是三角形屋架，且跨度L=21m6m，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条，防止檩条侧向变形和扭转，并且提供X轴方向的中间支点。又因为用卷边槽钢（C型钢）时，横向力指向下方，需要在屋脊处设置斜拉条和刚性撑杆。 在上弦节点处设置檩条，檩条及拉条的布置如下图：四、荷载计算1、 永久荷载（恒荷载）（对水平投影面）(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)2、 可变荷载（活荷载）（对水平投影面）荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,而采用其中较大者。本设计中活荷载均小于雪荷载，故只需考虑恒载和雪荷载的组合。雪荷载基本雪压：五、荷载组合1、恒荷载

5、+全跨雪荷载2、恒荷载+半跨雪荷载上弦的集中恒荷载及节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点恒荷载分别如下图：由檩条传给屋架上弦节点活荷载分别如下图：具体计算过程如下：1)全跨屋面恒荷载作用下上弦节点恒荷载标准值：=2) 全跨雪荷载作用下上弦节点雪荷载：=假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值；若基本组合由永久荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为。综上可知，本工程屋面荷载组合由可变荷载效应控制。屋架杆件内力组合表杆件名称杆件编号全跨荷载半跨荷载内力组合最不利内力内力系数恒荷载标准值P1=11.256全跨活荷载标准值P2=15.758内力系数半跨活荷载标准值P2=15.7581.2恒荷载+

6、1.4活荷载1.2恒荷载+1.4半跨活荷载上弦AB-9.42 -106.03 -148.44 -6.73 -106.05 -335.05 -275.71 -335.05 BC-8.08 -90.95 -127.32 -5.39 -84.94 -287.39 -228.05 -287.39 CD-6.73 -75.75 -106.05 -4.04 -63.66 -239.38 -180.03 -239.38 DE-5.39 -60.67 -84.94 -2.70 -42.55 -191.71 -132.37 -191.71 下弦AI8.75 98.49 137.88 6.25 98.49 311

7、.22 256.07 311.22 IH8.75 98.49 137.88 6.25 98.49 311.22 256.07 311.22 HG7.50 84.42 118.19 5.00 78.79 266.76 211.61 266.76 GF6.25 70.35 98.49 3.75 59.09 222.30 167.15 222.30 腹杆BI0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BH-1.35 -15.20 -21.27 -1.35 -21.27 -48.02 -48.02 -48.02 CH0.50 5.63 7.88 0.50 7.88

8、17.78 17.78 17.78 CG-1.60 -18.01 -25.21 -1.60 -25.21 -56.91 -56.91 -56.91 DG1.00 11.26 15.76 1.00 15.76 35.57 35.57 35.57 DF-1.95 -21.95 -30.73 -1.95 -30.73 -69.36 -69.36 -69.36 EF3.00 33.77 47.27 1.50 23.64 106.71 73.61 106.61 六、内力计算内力组合见下表：规定杆件受拉符号为正，受压符号为负。七、截面选择1、上弦杆截面选择（AB、BC、CD、DE）上弦杆采用相同截面，以节

9、间AB的最大轴力来选择：上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。故上弦杆在平面内计算长度为=278.7cm，平面外计算长度=278.7cm；/=1，若获得等稳定条件，则应有=，选用两等肢角钢相并比较合适。双角钢截面属于轴心压杆的b类，假定=100，由上册书附表17查得。强度设计值，根据所设，截面应该有=28.08；=278.7/100=2.787cm由于，故由下册书P76页表2-8查得支座处节点板厚度为12mm，中间节点处节点板比支座处节点板厚度减少2mm，为10mm。根据假设的A，及并注意到节点板厚=12mm选择截面2L9010截面面积：

10、A=217.2=34.4，回转半径：=2.74cm，=4.20cm，用实际截面验算。278.7/4.20=66.4278.7/2.74=101.74150(桁架中的受压杆件的容许长细比为150)对两等肢角钢相并截面，b/t=90/10=9=0.58278.7/9=17.96，可取=69.06，由=101.7，查表得0.544=179.6，所选截面合适。2、下弦杆截面选择（AI、IH、HG、GF）下弦杆也采用相同截面，以节间AH的最大轴力来选择：=311.22kN= 258.75cm，= 1035cm选用截面2L1006截面面积:A=211.9=23.8回转半径: =3.10cm，=4.44cm

11、长细比：258.75/3.10=83.21035/4.44=233.1=250130.76下弦杆强度及长细比满足要求，所选下弦杆截面适用。3、腹杆BH、CG、DF截面选择选用截面L805（单系腹杆在斜平面的计算长度为：支座处斜杆和支座竖杆为，其他腹杆处为0.9）截面积：A=15.82回转半径：=3.56cm, =2.48cm长细比：3636/3.56=102.13636/2.48=146.6 =150，属b类截面。对于等肢角钢，b/t=80/5=16=0.58/b=0.583636/80=26.3，故=108.11通过用和中大的一个查表得，=137.0，满足要求。4、腹杆CH、BI、DG截面选

12、择两者均为拉杆，仍选用截面2L564截面面积：A=8.78回转半径：=1.73cm，=2.59cm验算如下：40.53105/2.59=119.80.83105/1.73=143.7=250，满足要求。5、杆件EF截面选择。采用2L503组成十字形截面，=1.96cm截面积：A=23.9=7.8单角钢L504，=0.99cm=0.9=4140.9=372.6cm =/=310.5/1.96=190.1200满足截面要求。将以上计算结果汇总列表如下：桁架杆件截面选用表杆件名称杆件编号最大内力（kN）最大内力（KN）截面规格（mm）截面面积计算长度计算长度回转半径回转半径长细比长细比长细比稳定系数

13、稳定性N/(mm*mm)容许长细比强度设强度N/A计值N/(mm*mm(cm)(cm)(cm)(cm)上弦杆AB-3352L90 *1034.4278.7 278.7 2.74 4.2 101.7 66.4690.554 179.6150 204下弦杆AI311.2 2L100*623.8258.7 1035 3.10 4.44 83.2 233.1 131250 204腹杆BH311.2 2L50 *515.836362.483.56146.6102.11080.32 137150 204CGDFBI-69.4 2L56 *48.78 3105 3105 1.73 2.59 179.4 11

14、9.840.5 250 204DGCHEF106.6 2L50 *3十字7.40 3726 3726 1.96 1.96 190.1190.1 136.67150 204 注：GJ杆其主要是为减少下弦杆的长细比和竖向支撑的端竖杆，故取=200。八、屋架节点设计1、一般杆件连接焊缝设焊脚尺寸=4mm，由以下公式求得焊缝计算长度 焊缝实际长度（本设计中角钢均为等肢角钢，故分配系数肢背k1=0.7，肢尖k2=0.3）同时按规定，角焊缝强度设计值应予以折减，再考虑轻型钢结构乘以折减系数0.95。具体计算汇总如下表：屋架杆件连接焊缝表杆件名称杆件编号截面规格（mm）杆件内力（）肢背焊脚尺寸（mm）肢背焊

15、缝长度（mm）肢尖焊脚尺寸（mm）肢尖焊缝长度（mm）下弦杆AI2L1006311.22 42654 120 斜腹杆BH2L805-48.02 4504 45 CG56.91 55 4 45 DF-69.3670 4 45 BI2L5640 445 4 45 CH17.7845 4 45 DG35.5745 4 45 竖腹杆EF2L503106.614100 4 50注：表中焊缝长度由公式计算不足45mm的按45mm设计。2、支座节点A（见附图）为了便于施焊，下弦杆肢背与支座底板顶面的距离取125mm，锚栓用2M20，螺栓位置尺寸下图。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋高度与节点板高度相等。（1

16、）支座底板计算支座反力：设a=b=120mm，169.7mm，=84.8mm支座底板承压面积为=52300板下压应力：=4.2610底板弯矩（按两相邻边支承板计算），按如下公式计算：由，查钢结构设计手册得=0.06。7360.79支座底板厚度14.7mm，取16mm（2）加劲肋与连接板的连接焊缝假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一，即：55.6425kN焊缝受剪力V=55.6kN，偏心距e为加劲肋宽度的一半。弯矩，设焊缝=6mm，焊缝计算长度=160-40-12=108mm正面角焊缝强度设计值增大系数，对承受静力荷载和间接动力荷载的屋架=1.22，对直接承受动力荷载的屋架=1.0.焊缝应力

17、由公式得=139.64（3）支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力R=222.575kN，设焊缝hf=8mm，支座底板的连接焊缝长度为由公式得=40.319，满足要求。（4）上弦杆与节点板的连接焊缝N=-335.05kN，节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦内力。节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，其中为节点板厚度。因塞焊缝一般不需控制，因此只验算肢尖焊缝。肢尖角焊缝的焊脚尺寸=5mm，则角钢肢尖角焊缝的计算长度，上弦杆内力差N=-335.05kN，偏心弯矩=21778250=71.77=93.85=110.76可见，肢尖焊缝安全。3、上弦节点B（见下图）节点板与上弦角钢肢背采

18、用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承受屋面集中荷载P。节点板与上弦角钢肢尖采用双面贴角焊缝连接，承担上弦内力差。节点B的塞焊缝不控制，仅需验算肢尖焊缝。上弦采用等边角钢，肢尖角焊缝的焊脚尺寸=5mm，则角钢肢尖角焊缝的计算长度 =125mm。弦杆相邻节间内力差=-335.05-（-287.39）=-47.66kN，偏心弯矩=3097900Nmm则由公式得：=169.94=56.74=150.4可见，肢尖焊缝安全。4、上弦节点D（见附图）因上弦杆间内力差小，节点板尺寸大，故不需要再验算。5、屋脊节点E（见附图）上弦杆件节点荷载P假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求即可满足，无需验算。（1）上弦杆件

19、与拼接角钢之间，在接头一侧的焊缝实际长度为：120.6mm，取130mm。采用拼接角钢长，实际拼接角钢总长可取为300mm。（2）上弦杆角钢与节点板的连接焊缝，以上述轴心力的15%按如下公式计算：=4mm，e=55mm则角钢肢尖角焊缝的计算长度，=15%191.71=28.7565kN，偏心弯矩=1869172.5Nmm， 由公式得：=36.26=21.85=36.89可见，肢尖焊缝满足要求。6、下弦拼接节点F（见附图）（1）拼接角钢与下弦杆，用相同规格，选用2L1006，下弦杆与拼接板角钢之间的角焊缝的焊脚尺寸采用=4mm。由如下公式求得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为：当采用等强拼接时，293.5mm，取300mm，拼接角钢的长度=2300+10=610mm。接头位置视材料长度而定，最好设在跨中节点处，当接头不在节点时，应增设垫板。（2）下弦杆与节点板，连接焊缝按杆件内力的15%计算。肢背焊缝的焊脚尺寸=4mm，由公式得焊缝长度为：46.4mm，取100mm肢尖焊缝的焊脚尺寸=4mm，由公式得焊缝长度为：24.5mm由以上计算可知，下弦角钢与节点板的连接焊缝长度是按构造要求确定的，取100mm。九、设计图1、屋架、支撑平面布置图（见附图）2、安装节点图（见附图）3、屋架详图 （见详图）-