人字形單斜式腹桿屋架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書.doc

精品文檔鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程設(shè)計任務(wù)書 目錄一、荷載及內(nèi)力計算6（一）荷載計算6（二）荷載組合6（三）內(nèi)力計算6二、桿件截面選擇7（一）上弦桿截面設(shè)計7（二）下弦桿截面設(shè)計7（三） 斜腹桿截面設(shè)計8（四） 中間豎桿截面設(shè)計8（五） 支座豎桿9三、檁條的布置和驗算9四、節(jié)點設(shè)計10（一）下弦節(jié)點2101、斜桿2-16與節(jié)點的連接焊縫計算102、斜桿2-15與節(jié)點的連接焊縫計算113、下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算11（二） 上弦節(jié)點15121、斜桿2-15與節(jié)點板連接焊縫計算122、斜桿3-15與節(jié)點板連接焊縫計算123、上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算13（三）屋架端部支座節(jié)點141、支座底板計算142、腹桿桿端焊縫計算143、底板計算144、加勁肋與節(jié)點板連接焊縫計算165、節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算16參考文獻(xiàn)171歡迎下載。精品文檔圖1.人字形屋架幾何尺寸圖圖2.人字型屋架內(nèi)力圖表1.人字型屋架軸力值圖3.垂直支撐1-1圖4.垂直支撐2-2圖5.上弦平面支撐圖6.下弦平面支撐一、荷載及內(nèi)力計算（一）荷載計算高分子卷材防水 0.05KN/m2 找平層（2mm厚） 0.40 KN/m2 泡沫混凝土保溫層（8cm厚） 0.50 KN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2 軋制H型鋼檁條 0.125KN/m2 恒載總和 2.475KN/m2 雪荷載 0.50 KN/m2 積灰荷載 0.30 KN/m2 可變荷載總和 0.80 KN/m2 由于屋面坡度不大，對荷載的影響較小，未予考慮。風(fēng)荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。（二）荷載組合一般考慮全跨荷載，對跨中部分斜桿（一般為跨中每側(cè)各兩根斜腹桿）可考慮半跨組合，本設(shè)計在計算桿件截面時，將這些腹桿均按壓桿控制長細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計算全跨滿載時的桿件內(nèi)力。節(jié)點荷載：組合一（可變荷載效應(yīng)控制的組合）：Fd=(1.22.475+1.40.5+1.40.90.3)49=138.168KN 組合二（永久荷載效應(yīng)控制的組合）：Fd=(1.352.475+1.40.70.5+1.40.90.3)49=151.53KN因此，節(jié)點荷載取151.53KN.（三）內(nèi)力計算用圖解法或數(shù)解法均可計算出全跨荷載作用下，屋架的桿件內(nèi)力。其內(nèi)力設(shè)計值見圖。二、桿件截面選擇腹桿最大軸力為-563.16KN，查表可知，選用支座節(jié)點板厚t=14mm,中間節(jié)點板厚可為t=12mm。（一）上弦桿截面設(shè)計整個上弦不改變截面，按最大內(nèi)力計算。Nmax=-1265.88KN 設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬于b類），則需要的截面積為 根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=12mm，則： ， 按所選角鋼進(jìn)行驗算： 則=72.17，故所選截面滿足要求。（二）下弦桿截面設(shè)計也不改變截面，按最大內(nèi)力計算。Nmax=1342.02KN 所需截面積為：選用，因，故用不等肢角鋼，短肢相并， ，. 符合要求 填板每節(jié)間放兩塊，（3） 斜腹桿截面設(shè)計選取最大內(nèi)力 Nmax=-563.16KN 設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得， 則需要的截面積為根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=12mm，則： ，350 ，則=79.2，則： ， 符合要求 填板每節(jié)間放兩塊 （4） 中間豎桿截面設(shè)計 N=267.07KN，lox=200cm，loy=200cm。設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得，則需要的截面積為 根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=12mm，則： ， ，則=81.97，則 符合要求 填板每節(jié)間放三塊 略大于，仍然夠用（5） 支座豎桿N=-530.36KN cm 設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得，則需要的截面積為: 根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=12mm，則：， ,則=66，則,符合要求 三、檁條的布置和驗算檁條受力的水平投影面積49=36，未超過60，屋面活荷載為0.8kn/。檁條線荷載為：=1.44.02+0.5+0.84=9.328KN/mq=1.2（1.44.02+0.5）+1.40.84=11.83KN/m=q=11.8311.77KN/m彎矩設(shè)計值：KN/m選用HW250*250*9*14其中，自重0.72KN/m.驗算強度：為使屋面平整，檁條垂直于屋面方向的撓度不能超過其允許值. 四、節(jié)點設(shè)計用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值 ，各桿件內(nèi)力由圖1查得，最小焊縫長度不應(yīng)小于,節(jié)點板厚度為10cm。（一）下弦節(jié)點2 1、斜桿2-16與節(jié)點的連接焊縫計算 N=490.9k，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為和。所需焊縫長 度為：肢背： ，取200mm肢尖：，取140mm 2、斜桿2-15與節(jié)點的連接焊縫計算N=-563.16k，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為和。所需焊縫長 度為肢背： ，取230mm肢尖： ，取160mm 3、下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算 焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點板尺寸，量得實際節(jié)點板長度為90cm，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為8mm，則計算長度lw=89.4cm。肢背焊縫應(yīng)力為: 肢背： +16=288.6mm，取300mm 肢尖： +16=152.3mm，取160mm圖7.節(jié)點2（2） 上弦節(jié)點15 1、斜桿2-15與節(jié)點板連接焊縫計算 N=-563.16k，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為和。所需焊縫長 度為肢背： ，取230mm肢尖： ，取160mm 2、斜桿3-15與節(jié)點板連接焊縫計算N=305.79kN，設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為和。所需 焊縫長度為：肢背： ，取130mm 肢尖： ，取90mm 3、上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算 為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背7mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。由腹桿焊縫決定的節(jié)點板的尺寸，實際測的節(jié)點板長度為76cm. 假定集中荷載F由槽焊縫承受，F(xiàn)=151.53kN，焊腳尺寸為7mm， 上弦桿肢尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差，偏心距e=16-2.513.5，偏心力矩M=Ne=609.1413.5=8223.39KNcm，采用hf2=8mm，lw2=74cm，則 對N： 對M： 此方案滿足條件，不需要采用節(jié)點板伸出的方案。圖8.節(jié)點15（三）屋架端部支座節(jié)點 為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為120mm。在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同中間節(jié)點板為12mm。1、支座底板計算支座反力2、腹桿桿端焊縫計算BF桿由前面計算結(jié)果取肢背及肢尖角焊縫尺寸分別為：mm，mm, 。3、底板計算支反力Rd=454.59KN，fc=9.6N/mm2，所需底板凈面積：取錨栓直徑d=24mm，錨栓孔直徑為50mm，則所需底板面積為：按構(gòu)造要求采用底板面積為ab=2828=784523.2cm2，底板凈面積為：底板實際應(yīng)力為：，查表得，則 所需底板厚度 取20mm 底板尺寸為28020280。 圖9.節(jié)點1 圖10.底板尺寸4、加勁肋與節(jié)點板連接焊縫計算一個加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力為，加勁肋高度與節(jié)點板同高，厚度取與中間節(jié)點板相同為12mm。采用hf=8mm，驗算焊縫應(yīng)力對V： 對M： 5、節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算設(shè)底板連接焊縫傳遞全部支座反力R=454.59KN取hf=8mm，實際焊縫總長度：焊縫設(shè)計應(yīng)力：參考文獻(xiàn)1、中華人民共和國建設(shè)部主編. 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB5