三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)</p><p>　　三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)某市郊區(qū)某機(jī)械加工單層單跨廠房的三角形鋼屋架圖。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)資料</b></p><p>

2、;　　某機(jī)械加工廠房，三角形（芬克式）屋架跨度30m，間距6m，設(shè)有兩臺(tái)工作級(jí)別A4的軟鉤吊車，建筑平面示意如圖1所示，屋面材料采用上、下兩層多波形壓型鋼板（自重0.12 ），中間用20mm厚礦渣棉板保溫層（自重0.065），屋面離地面高度約為20m，廠房長(zhǎng)度72m。基本風(fēng)壓0.45，雪荷載為0.40。屋架兩端支撐于截面為400mm×400mm的鋼筋混凝土柱上，柱混凝土等級(jí)為C20。</p><p>&

3、lt;b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　選擇鋼屋架的材料。</b></p><p>　　確定鋼屋架的幾何尺寸。</p><p>　　屋架及屋蓋支撐的尺寸</p><p><b>　　檁條的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　

4、　鋼屋架設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　繪制鋼屋架施工圖</b></p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2002）。</p><p>　　2、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2001）。</p>

5、;<p>　　3、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2001）。</p><p>　　4、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2001）。</p><p>　　5、《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB—T50101—2001）。</p><p>　　6、《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)術(shù)語和符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50083—97）。</p><p

6、>　　7、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，羅邦富等，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1988。</p><p>　　8、《鋼結(jié)構(gòu)》（第二版），魏明鐘主編，武漢理工大學(xué)出版社，2002。</p><p>　　三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書</p><p>　　屋架尺寸和檁條、支撐布置</p><p><b>　　屋架尺寸</b></p&g

7、t;<p>　　屋架計(jì)算跨度： </p><p>　　屋面高度： h=4740mm</p><p><b>　　上弦長(zhǎng)度：</b></p><p><b>　　節(jié)間長(zhǎng)度：</b></p><p><b>　　屋面傾角：</b></p><

8、p><b>　　節(jié)間水平投影長(zhǎng)度：</b></p><p>　　屋架幾何尺寸見圖2。</p><p><b>　　檁條和支撐布置</b></p><p>　　根據(jù)屋面材料的最大容許檁距，可將檁條布置于上弦節(jié)點(diǎn)上（見圖2），檁距為節(jié)間長(zhǎng)度。在檁條的跨中布置一道拉條。</p><p>　　根據(jù)廠房

9、總長(zhǎng)度72mm，跨度24mm,有中級(jí)工作制吊車及第一開間尺寸5.5m等因素，可在廠房?jī)啥说牡诙_間設(shè)置一道上弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐，并在同一開間兩榀相鄰屋架的腹桿間設(shè)置一道垂直支撐（在跨中，見圖3）。</p><p>　　上弦檁條可兼作系桿，故不另設(shè)系桿，在下弦跨中央設(shè)置一道通長(zhǎng)的柔性系桿。此外，在廠房?jī)啥说牡谝婚_間下弦各設(shè)三道剛性系桿（見圖3）。</p><p><b&g

10、t;　　檁條設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選用［12.6槽鋼截面，由型鋼表查得，自重12.32≈0.12，，，。</p><p>　　荷載計(jì)算（對(duì)輕屋面，可只考慮可變荷載效應(yīng)控制的組合）</p><p><b>　　永久荷載：（坡面）</b></p><p>　　壓型鋼板： </p>

11、<p>　　檁條和拉條： </p><p>　　永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： </p><p>　　可變荷載：（檁條受荷水平投影面積為，未超過，故屋面均布活荷載取，大于雪荷載，故不考慮雪荷載。）</p><p>　　檁條均布荷載設(shè)計(jì)值：</p><p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算&

12、lt;/b></p><p>　　彎矩設(shè)計(jì)值（見圖4）：</p><p>　　（因此在檁條的跨中設(shè)置了一道拉條）</p><p>　　檁條的最大應(yīng)力（拉應(yīng)力）位于槽鋼下翼緣的肢尖處。</p><p>　　相差不大，可忽略不計(jì)</p><p><b>　　剛度驗(yàn)算</b></p>

13、<p>　　只驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度。</p><p><b>　　荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　因有拉條，不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定性。故選用［12.6槽鋼檁條能滿足要求。</p><p><b>　　屋架節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算</b></p><p>　　永久荷載（水平投影面）</p

14、><p>　　壓型鋼板： </p><p>　　檁條和拉條： </p><p><b>　　屋架和支撐自重： </b></p><p>　　水平投影面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： </p><p><

15、b>　　屋面活荷載</b></p><p><b>　　屋面活荷載為。</b></p><p><b>　　風(fēng)荷載</b></p><p>　　風(fēng)荷載高度變化系數(shù)為1.25，屋面迎風(fēng)面得體型系數(shù)為－0.328，背風(fēng)面為－0.5，所以負(fù)風(fēng)壓的設(shè)計(jì)值（垂直于屋面）為</p><p>&

16、lt;b>　　迎風(fēng)面：</b></p><p><b>　　背風(fēng)面：</b></p><p>　　和均小于永久荷載（荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0）垂直于屋面的分量，所以永久荷載與風(fēng)荷載聯(lián)合作用下不會(huì)使桿件的內(nèi)力變號(hào)，故風(fēng)荷載產(chǎn)生的內(nèi)力的影響不予考慮。</p><p>　　屋架上弦在檁條處的集中荷載</p><p&g

17、t;　　屋架上弦在檁條處的集中荷載設(shè)計(jì)值由可變荷載效應(yīng)控制的組合為</p><p><b>　　屋架桿件內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　由于屋面坡度較小，風(fēng)荷載為吸力，且遠(yuǎn)小于屋面永久荷載，故其與永久荷載組合時(shí)不會(huì)增大桿件內(nèi)力，因此不予考慮芬克式屋架在半跨活荷載作用下，腹桿內(nèi)力不會(huì)變號(hào)，故只須按全跨永久荷載與全跨活荷載組合計(jì)算屋架桿件的內(nèi)力。</p>

18、<p>　　屋架桿件內(nèi)力計(jì)算可用圖解法或數(shù)解法進(jìn)行。此屋架為標(biāo)準(zhǔn)屋架，可直接由建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)查得各桿件的內(nèi)力系數(shù)，然后乘以節(jié)點(diǎn)荷載即為各相應(yīng)桿件的內(nèi)力。見表1</p><p><b>　　屋架桿件內(nèi)力計(jì)算表</b></p><p><b>　　桿件截面選擇</b></p><p>　　弦桿端節(jié)間最大內(nèi)力

19、為﹣269.6kN,由焊接屋架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表，可選用屋架中間節(jié)點(diǎn)板厚度為8mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm。</p><p><b>　　上弦桿</b></p><p>　　整個(gè)上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。，即。</p><p>　　選用2∟90×7短肢相連的T形截面，由型鋼表查得</p><p><

20、b>　　，，</b></p><p><b>　　故所選截面合適。</b></p><p><b>　　腹桿</b></p><p><b>　　DI桿。</b></p><p><b>　　，，</b></p><p

21、>　　選用2∟50×4，，，。</p><p><b>　　根據(jù)查表得，則</b></p><p><b>　　所選截面合適。</b></p><p>　　BH、CH、EK、FK桿。</p><p><b>　　，</b></p><p>

22、;　　選用∟56×4單角鋼截面，，，則</p><p><b>　　由查表得。</b></p><p>　　單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件穩(wěn)定性時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)為</p><p>　　故所選截面滿足要求。</p><p><b>　　HD、DK桿</b></p><p>

23、;<b>　　，</b></p><p>　　選用∟45×4單角鋼截面，，，則</p><p>　　單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)，則</p><p>　　故所選截面滿足要求。</p><p><b>　　IK、KG桿</b></p><p>　　兩

24、根桿件采用相同截面，并按最大內(nèi)力計(jì)算，，。</p><p>　　選用2∟45×4，，，，則</p><p>　　故所選截面滿足要求。</p><p><b>　　GJ桿。</b></p><p><b>　　，。</b></p><p>　　對(duì)有連接垂直支撐的屋架W

25、J—2，采用2∟56×4組成十字形截面，并按受壓支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比。</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　對(duì)不連接垂直支撐的屋架WJ—1，選用∟56×4單角鋼，并按受拉支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比，。</p><p>&

26、lt;b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　屋架各桿件截面選擇情況列于表2。</p><p>　　表2 屋架桿件截面選擇表</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　屋脊節(jié)點(diǎn)（見圖6）<

27、/b></p><p>　　腹桿GK與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，查表得（以下同），取肢背和肢尖的焊角尺寸分別為和，則桿端所需的焊縫長(zhǎng)度分別為</p><p><b>　　肢背： 故取。</b></p><p><b>　　肢尖： 取</b></p><p>　　拼接角鋼采用與上弦桿等截面，肢背處削

28、棱，豎肢切去，取，并將豎肢切口后經(jīng)熱彎成型用對(duì)接焊縫焊接。拼接接頭一側(cè)所需的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為</p><p><b>　　拼接角鋼的總長(zhǎng)度為</b></p><p>　　上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的塞焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載F/2。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接按弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算，且考慮由此力產(chǎn)生的偏心彎矩作用（偏心距e=54mm）。設(shè)肢尖焊縫焊角尺寸=5mm,節(jié)點(diǎn)板總長(zhǎng)度為660m

29、m,(根據(jù)上述腹桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接長(zhǎng)度，并考慮桿件間應(yīng)留的空隙等，按比例繪出節(jié)點(diǎn)大樣圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸)，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為</p><p><b>　　焊縫應(yīng)力為</b></p><p>　　由以上計(jì)算結(jié)果可知，因弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫受力不大，且連接長(zhǎng)度較大，故可按構(gòu)造進(jìn)行滿焊，不必計(jì)算。</p><p>　　下弦拼接節(jié)點(diǎn)

30、（見圖7）</p><p>　　屋架跨度24m超過運(yùn)輸界限，故將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)G和下弦節(jié)點(diǎn)I處設(shè)置工地拼接。腹桿桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫連接按IK和ID中最大內(nèi)力計(jì)算。</p><p>　　設(shè)肢背和肢尖的焊角尺寸均取，則桿端所需的焊縫長(zhǎng)度分別為</p><p><b>　　肢背： 故取。</b></p><p&

31、gt;<b>　　肢尖： 取</b></p><p>　　弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫按弦桿內(nèi)力和的內(nèi)力差計(jì)算，因較小，按構(gòu)造布置焊縫即可滿足要求，不作計(jì)算。</p><p>　　拼接角鋼采用與下弦桿相同截面，肢背處削棱，豎肢切去。按拼接焊縫與桿件等強(qiáng)度原則，接頭一側(cè)每條焊縫所需的計(jì)算長(zhǎng)度為</p><p><b>　　故取120m

32、m.</b></p><p>　　拼接角鋼所需總長(zhǎng)度為</p><p>　　上弦節(jié)點(diǎn)D（見圖8）</p><p>　　各腹桿桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算從略，節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸如圖8所示。</p><p>　　上弦肢背塞焊縫承受檁條傳來的集中荷載（節(jié)點(diǎn)荷載）F，取節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)肢背5mm,,則</p><p>　　肢

33、尖與節(jié)點(diǎn)板的焊縫承受弦桿的內(nèi)力差：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　偏心距e=65mm，且節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度較大，故可不作計(jì)算，按構(gòu)造要求布置焊縫進(jìn)行滿焊即可。</p><p><b>　　支座節(jié)點(diǎn)（見圖9）</b></p><p>　　屋架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C

34、20，，為便于施焊，取下弦軸線至支座底板上表面的距離為160mm,并設(shè)置圖10所示加勁肋。下弦桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫取肢背和肢尖的焊縫尺寸分別為和，則所需焊縫長(zhǎng)度為</p><p><b>　　肢背： 故取。</b></p><p>　　肢尖： 取</p><p>　　上弦桿端與節(jié)點(diǎn)板的焊縫，由于焊縫長(zhǎng)度較大，可不必計(jì)算，按構(gòu)造要求即

35、可。</p><p><b>　　支座底板計(jì)算</b></p><p><b>　　支座反力為 </b></p><p>　　支座底板尺寸取,采用M22錨栓，并用圖示U形缺口。柱頂混凝土的壓應(yīng)力為</p><p>　　底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算。支座節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將支座底板分為四塊，每

36、塊底板均為兩相鄰邊固定支承而另兩相鄰邊自由的板。</p><p>　　兩支承邊之間的對(duì)角線長(zhǎng)度為</p><p>　　兩支承邊的交點(diǎn)到對(duì)角線的垂直長(zhǎng)度為</p><p><b>　　，，查表得，則</b></p><p>　　底板所需厚度（按厚度在范圍取值）：</p><p><b>　

37、　故取。</b></p><p>　　加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。</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，如圖10所示。假定一塊加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4，即</p><p>　　加勁肋厚度采用10mm，焊腳尺寸取6mm，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為，則焊縫應(yīng)力為：</p><p>　　（3）加勁肋、節(jié)點(diǎn)板與支座

38、底板的連接焊縫。</p><p>　　圖10所示切口寬度為15mm，兩條節(jié)點(diǎn)板和四條加勁肋焊縫的總長(zhǎng)度為</p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　其余各節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造見施工圖。</p><p><b>　　屋架施工圖</b></p><p>　　屋架