鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)---普通梯形鋼屋架

1、<p><b>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：普通梯形鋼屋架（1）—13 </p><p><b>　　2015年1月</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造和組成有一

2、個(gè)全面的了解，對(duì)支撐體系在結(jié)構(gòu)中的作用和重要性有一定的理解。運(yùn)用以前各章學(xué)習(xí)到的基本理論、基本知識(shí)和基本計(jì)算技能，掌握普通鋼屋架的設(shè)計(jì)，打到能繪制施工圖的要求。本次設(shè)計(jì)包括單層單跨廠房鋼屋蓋支撐布置；計(jì)算桿件內(nèi)力；桿件設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。</p><p>　　目 錄</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)資料1</b></p><p

3、><b>　　1.1結(jié)構(gòu)形式1</b></p><p>　　1.2屋架形式及選材1</p><p>　　1.3荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)）1</p><p><b>　　2、支撐布置2</b></p><p>　　2.1桁架形式及幾何尺寸布置2</p><p>

4、　　2.2桁架支撐布置如圖3</p><p><b>　　3、荷載計(jì)算4</b></p><p><b>　　4、內(nèi)力計(jì)算5</b></p><p><b>　　5、桿件設(shè)計(jì)8</b></p><p><b>　　5.1上弦桿8</b></

5、p><p><b>　　5.2下弦桿9</b></p><p>　　5.3端斜桿aB9</p><p><b>　　5.4腹桿11</b></p><p>　　5.5其余各桿件的截面11</p><p><b>　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)12</b><

6、/p><p>　　6.1下弦節(jié)點(diǎn)“b”12</p><p>　　6.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”13</p><p>　　6.3支座節(jié)點(diǎn)“a”14</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)資料</b></p><p&g

7、t;<b>　　1.1、結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　某廠房跨度為24m，總長(zhǎng)54m，柱距6m，采用梯形鋼屋架、1.5×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，屋面坡度為。地震設(shè)防烈度為7度.</p><p>　　1.2、屋架形式及選材</p><p>

8、;　　屋架跨度為24m，屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)如附圖所示。屋架采用的鋼材及焊條為：設(shè)計(jì)方案采用235鋼，焊條為E43型。</p><p>　　1.3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)）</p><p><b>　　永久荷載：</b></p><p>　　SBS改性瀝青油氈防水層 0.4 KN/

9、m2</p><p>　　20厚水泥砂漿找平層 0.4 KN/m2</p><p>　　10厚水泥珍珠巖保溫層 0.4 KN/m2</p><p>　　冷底子油隔汽層 0.05 KN

10、/m2</p><p>　　混凝土大型屋面板（包括灌漿） 1.4 KN/m2</p><p><b>　　可變荷載：</b></p><p>　　屋面活荷載(或雪荷載) 0.6KN/m2</p><p>　　積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)

11、值 0.5 KN/m2</p><p><b>　　2、支撐布置</b></p><p>　　2.1桁架形式及幾何尺寸布置</p><p>　　如下圖2.1、2.2、2.3所示</p><p>　　圖2.1 24米跨屋架幾何尺寸</p>

12、;<p>　　圖2.2 24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值</p><p><b>　　2.2桁架支撐布置</b></p><p>　　桁架形式及幾何尺寸在設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已經(jīng)給出，桁架支撐布置如圖1.1所示，布置下弦縱向水平支撐。（見(jiàn)下圖）</p><p><b>　　桁架支撐布置圖</b><

13、/p><p>　　符號(hào)說(shuō)明：SC上——上弦支撐；XC——下弦支撐；CC——垂直支撐;</p><p>　　GG——?jiǎng)傂韵禇U；LG——柔性系桿</p><p><b>　　荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　永久荷載：</b></p><p>　　SBS改性瀝青油氈防水層

14、 0.4 KN/m2</p><p>　　20厚水泥砂漿找平層 0.4 KN/m2</p><p>　　10厚水泥珍珠巖保溫層 0.4 KN/m2</p><p>　　冷底子油隔汽層

15、 0.05 KN/m2</p><p>　　混凝土大型屋面板（包括灌漿） 1.4 KN/m2</p><p>　　共2.65KN/m2</p><p><b>　　可變荷載：</b></p><p>　　屋面活荷載(或雪荷載)

16、 0.6KN/m2</p><p>　　積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 KN/m2</p><p><b>　　共1.1KN/m2</b></p><p>　　3.1、全跨永久荷載+全跨可變荷載(按永久荷載為主控制的組合)

17、</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計(jì)值：</p><p>　　F=（1.35×2.65+1.4×0.6×0.7+1.4×0.9×0.5）×1.5×6=43.16 KN</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)可變荷載設(shè)計(jì)值：</p><p>　　F=（1.2×2.65+

18、1.4×0.6+1.4×0.9×0.5）×1.5×6=41.85KN</p><p>　　荷載組合（1）計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4.1，</p><p>　　圖 4.1 荷載組合（1）</p><p><b>　　內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　F=1的桁架各桿件內(nèi)力系數(shù)（F

19、=1作用于全跨已經(jīng)給出。求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4.1。</p><p>　　表4.1 桁架桿件內(nèi)內(nèi)力組合表</p><p><b>　　5、桿件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1上弦桿</b></p><p>　　整個(gè)上弦架采用等截面，按FG、GH桿件之最大設(shè)計(jì)

20、內(nèi)力設(shè)計(jì)。Nmax= —651.76kN（受壓）</p><p><b>　　上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：</b></p><p>　　在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線(xiàn)長(zhǎng)度：</p><p>　　在桁架平面外，根據(jù)支承布置及內(nèi)力變化情況，?。?lt;/p><p>　　選用 2 L1258 A=19.752， =3.88cm，=5.55cm&

21、lt;/p><p><b>　　滿(mǎn)足長(zhǎng)細(xì)比的要求。</b></p><p>　　截面在x和y平面內(nèi)皆屬b類(lèi)，由于 ，只要求 ，查表得。</p><p><b>　　填板每個(gè)節(jié)間放一塊</b></p><p><b>　　所需截面合適</b></p><p>

22、;<b>　　5.2下弦桿</b></p><p>　　整個(gè)下弦桿采用同一截面，按be桿最大設(shè)計(jì)值計(jì)算。</p><p>　　，根據(jù)桁架下弦支撐布置情況，得</p><p>　　根據(jù)所需截面積查表選用，（圖5.2）。， </p><p><b>　　滿(mǎn)足長(zhǎng)細(xì)比的要求。</b></p>

23、;<p><b>　　故所需截面適合。</b></p><p><b>　　5.3端斜桿</b></p><p>　　1 桿件B—a N＝-371.76kN </p><p>　　選用2L100×7，查角鋼規(guī)格表得</p><p><b>　　A＝27.6，，&

24、lt;/b></p><p>　　截面在x和y平面內(nèi)皆屬b類(lèi)，由于 ，只要求 ，查表得。</p><p><b>　　所需截面合適</b></p><p>　　根據(jù)需要的，，查角鋼規(guī)格表</p><p>　　，選用2L140×90×10，（圖5.3）</p><p>&

25、lt;b>　　5.4腹桿</b></p><p><b>　　Bb桿</b></p><p>　　桿件軸力： </p><p>　　桿件計(jì)算長(zhǎng)度： ，</p><p>　　選用2L80×6等邊角鋼（圖5.4.1），，，</p>&

26、lt;p><b>　　滿(mǎn)足長(zhǎng)細(xì)比的要求。</b></p><p><b>　　滿(mǎn)足要求。</b></p><p>　　5.5其余各桿件的截面見(jiàn)表5.1</p><p><b>　　5.1</b></p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></

27、p><p>　　6.1 下弦節(jié)點(diǎn)“b”</p><p>　　設(shè) B-b 桿的肢背和肢尖焊縫 ，所需焊縫長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　肢背：</b></p><p><b>　　肢尖：</b></p><p><b>　　取，。</b></p&g

28、t;<p>　　設(shè) D-b桿的肢背和肢尖焊縫 ，所需焊縫長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　肢背：</b></p><p><b>　　肢尖：</b></p><p><b>　　取，。</b></p><p>　　C-b桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。

29、</p><p>　　根據(jù)以上求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間的間隙以及制作、裝配等誤差，按比例作出節(jié)點(diǎn)詳圖（見(jiàn)下圖），下弦與節(jié)點(diǎn)板連接到焊縫長(zhǎng)度為375mm，采用，焊縫承受節(jié)點(diǎn)左、右弦桿的內(nèi)力差△N＝Nbc -Nab＝483.39-194.2＝289.19KN。驗(yàn)算肢背焊縫的強(qiáng)度：</p><p><b>　　下弦節(jié)點(diǎn)“b” </b></p><p

30、>　　6.2 上弦節(jié)點(diǎn)“B”</p><p>　　腹桿Bb、Ba的桿端焊縫計(jì)算從略。這里驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm,肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載Q=43.16KN</p><p>　　與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，與下弦節(jié)點(diǎn)b中Bb桿計(jì)算相同。斜桿B-a與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：N=-43.16kN。</p><p>　　設(shè) “B-a”桿的肢背與肢尖的焊腳

31、尺寸分別為8mm和6mm。所需焊縫長(zhǎng)度為:</p><p><b>　　肢背：</b></p><p><b>　　肢尖：取，。</b></p><p>　　為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。槽焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算，槽焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.8的折減

32、系數(shù)。計(jì)算時(shí)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。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得到：</p><p>　　肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載。</p><p>　　上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長(zhǎng)度為330mm，則</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)如圖:</b></p><p><b>

33、　　上弦節(jié)點(diǎn)“B”</b></p><p>　　6.3支座節(jié)點(diǎn)“a”（圖6.4）</p><p>　　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取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線(xiàn)上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為14mm。</p><p>　　6.3.1支座底板的計(jì)算</p><p>　　支座反力：

34、 </p><p>　　支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用280mm×350mm，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為280×180mm2=50400mm2。</p><p>　　驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：</p><p>　　式中，為混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)C25混凝土，</p><p>　　底

35、板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為：</p><p>　　式中，為底板下的平均應(yīng)力：</p><p>　　為兩支承邊之間的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度：</p><p>　　β為系數(shù)，由b1/a1查表8.4.1而定，b1為兩支承邊的相交點(diǎn)到對(duì)角線(xiàn)a1的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得

36、：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　查表8.4.1得</b></p><p><b>　　底板厚度：</b></p><p>　　又根據(jù)構(gòu)造要求，桁架跨度，，取。</p><p>　　6.3.2加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫

37、計(jì)算</p><p>　　加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算與牛腿焊縫相似。偏于安全的假定一個(gè)加勁肋的受力為桁架支座反力的1/4，即：</p><p><b>　　則焊縫內(nèi)力為：， </b></p><p>　　設(shè)焊縫，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，則焊縫應(yīng)力為：</p><p>　　6.3.3節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算</p&

38、gt;<p>　　設(shè)焊縫傳遞全部支座反力，加勁肋、節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫長(zhǎng)度之和</p><p><b>　　滿(mǎn)足要求</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 張耀春，周緒紅. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M] ．北京：高等教育出版社，2004 </p><p

39、>　　2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017—2003）. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003</p><p>　　3 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50001—2001）. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2002．</p><p>　　4 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50105-2001） ．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2002．</p><p>　　5 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)