鋼結(jié)構(gòu)課程設計 (31)

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設計21m跨徑簡支梯形鋼屋架設計一、設計資料說明： 廠房跨徑為21m，長度為108m，柱距為12m，簡支于鋼筋混凝土柱上，屋面材料為長尺壓型鋼板，屋面坡度為i=1/10采用熱軋H型鋼，雪載荷為。鋼材采用Q235B,焊條采用E43型二、屋架形式及幾何尺寸平面圖：三、支撐布置：四、荷載計算 1、永久載荷計算： 壓型鋼板 檁條 屋架支撐自重 2、活動載荷計算 雪載 總載荷：五、桿件內(nèi)力計算及組合： 通過用有限元軟件PATRAN計算后列出了單元的受力大小，利用的是Rod單元，計算結(jié)果如下表所示：內(nèi)力計算表位置桿件編號軸線長度(mm)荷載內(nèi)力（KN）上弦桿B21100C2111-185D211

2、0-185E2111-235F2110-235下弦桿L1950114M2100222N2100228斜桿O2910-163P3013101H3327-60I3327200K366212.8豎桿A1950-13G2370-26J2790-26六、桿件截面選擇及驗算：1、 上弦桿截面選擇： 上弦桿采用相同截面，以最大的壓力設計； 在屋架平面內(nèi)的計算長度為，在平面外的計算長度為。面積和特性（長支水平角鋼組成T型截面節(jié)點板根據(jù)最大應力選用板厚8mm）：（上述選用兩個不等支角鋼，長支水平。）大型屋面與上懸桿焊牢，起縱橫向水平支撐作用，上懸桿其他節(jié)間的長細比和穩(wěn)定驗算均未超過上述數(shù)值。2、 下懸桿截面選擇

3、： 下懸桿也是采用相同截面，以最大軸力來選擇：軸力為：；選用270×45×5； 3、支座豎桿截面選擇:計算長度：選用256×5，則； 4、支座斜桿截面選擇；計算長度：選取2100×63×6； 5、斜桿P截面選擇: 桿軸力： 計算長度： 采用兩個等角鋼256×5組成T形截面。 截面集合特性： 6、豎桿G截面選擇:N=-26KN； 計算長度：; 選用256×5組成T形截面；7、 斜桿H的設計： 桿軸力： 計算長度： 采用兩個等角鋼組成T形截面。 截面集合特性：截面驗算：8、斜桿i的設計N=200KN；計算長度：；選取256

4、15;5；（不超過5%）；9、 豎桿j的設計 N=-26KN；計算長度：； 選用256×5則；驗算：10、 斜桿K的計算；計算長度：；選取275×5，；七、節(jié)點設計：各節(jié)點的節(jié)點板厚度一律取8mm，各桿件的內(nèi)力如下圖所示。1、 下弦節(jié)點h的設計：首先，計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫尺寸，然后按比例繪出節(jié)點形狀和尺寸，最后驗算下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，已知焊縫的抗拉、抗壓和抗剪的強度設計值：設桿P的肢背和肢尖焊縫分別為和 ，則所需焊縫長度為：肢背：取80mm肢尖：取110mm設計G的肢背和肢尖焊縫均為 ，則所需焊縫長度為：肢尖：肢背：設計H的肢背和肢尖焊縫均為 ，則所需焊縫長度為：

5、肢尖：肢背：根據(jù)上述腹桿焊縫長度，并考慮桿件之間應留有間隙，按比例繪出節(jié)點大樣圖如下，從而確定節(jié)點板尺寸為。焊縫所受的力為左右兩下弦桿內(nèi)力差 222-114=108KN，受力較大的肢背處焊縫應力為：焊縫強度應滿足要求。 2、支座節(jié)點h的設計： 為了便于施焊，下弦焊與支座底板的距離取190，在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等，如圖： （1）支座底板計算支座反力：支座底板的平面尺寸取用 ，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：。 底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊。每塊板是兩相鄰邊位固定支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度最

6、大彎矩為： 系數(shù)由查表確定,b1為兩支承邊的相交點到對角線a1的垂直距離，由相似三角形的關(guān)系得：,查表確定：,M=5523N/mm底板厚度： 取20mm （2）加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似，假定一個加勁肋的受力為屋架支座反力的四分之一，即：焊縫受剪力 , 彎矩 :設焊縫 .焊縫應力: (3)節(jié)點板與底板的連接焊縫計算:設焊縫傳遞全部支座反力，其中，每塊加勁肋各傳節(jié)點板傳節(jié)點板與底板的連接焊縫，所需焊腳尺寸為： 采用每塊加勁肋與底板的連接焊縫長度為：所需焊腳尺寸為: 采用 （4）下弦桿與支座斜桿和豎桿焊縫計算下弦桿: 肢尖：肢背：支座斜桿：肢尖：肢背：支

7、座豎桿：肢尖：肢背：根據(jù)節(jié)點板尺寸所確定的寒風長度均大于所需焊縫長度，全部焊縫滿焊。 3、上弦節(jié)點b設計：為了便于在上弦擱置屋面面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm，用塞焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊作為兩條焊縫計算，這時，強度設計值應乘以0.8折減系數(shù)。計算時可略去屋架上弦坡度的影響，且假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫的，節(jié)點板的長度為325mm，其應力為：上弦肢尖角焊縫的應力為： 腹桿與節(jié)點板連接焊縫已在下弦節(jié)點中計算，可不必再計算，節(jié)點板尺寸就是根據(jù)腹桿焊縫長度按比例繪制確定。上弦為了便于擱置屋面板，在角鋼兩肢間設置肋板。4、上弦節(jié)點a,c設計： 這兩個上弦節(jié)點的弦桿內(nèi)

8、力或弦桿內(nèi)力差值均等于零，僅承受節(jié)點載荷，故均可采用構(gòu)造焊縫而不必計算，腹桿焊縫已在下弦節(jié)點中計算過，節(jié)點構(gòu)造如圖： 5、上弦節(jié)點d的設計：屋脊節(jié)點構(gòu)造與下弦跨中節(jié)點類似，用同號角鋼拼接。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算，采用。上弦與節(jié)點板之間的塞焊，假定承受節(jié)點載荷，可不驗算。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，設肢尖焊縫，節(jié)點板長度為 150+150=300mm： 六、墊板計算 屋架各桿件的墊板間距，在受壓桿件中不大于40i，在受拉桿件中不大于80i，T形截面中的i為一個角鋼對平行于墊板自身重心軸的回轉(zhuǎn)半徑，在十字形截面中為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑。計算結(jié)果如下（表 ）。桿

9、件軸線長度（mm）回轉(zhuǎn)半徑（cm）墊板數(shù)量墊板規(guī)格（mm）編號上弦桿B21103.171100*60*8C21113.171100*60*8D21103.171100*60*8E21113.171100*60*8F21103.171100*60*8下弦桿L19502.88180*60*8M21002.89180*60*8N21002.88180*60*8斜桿O29101.792120*60*8P30311.53280*60*8H33272.32280*60*8I33271.53380*60*8K36621.94380*60*8豎桿A19501.94280*60*8G23701.53380*60

10、*8J27901.53380*60*8所有墊板焊縫僅為，滿焊。各桿件內(nèi)力計算表桿件計算內(nèi)力（KN）截面規(guī)格截面面積（）計算長度（cm）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)應力名稱編號上弦F-2132L100×80×621.272114225.404.6162.865.41500.7780.842-100.14下弦N227.52L70×45×511.222102102.233.4990.1760.171500.5710.349202.76斜桿O-1632L10063619.232912913.212.5690.65113.671500.6140.470-84.76P1012L56510.84241301.31.722.61140.1115.415093.17H-602L75514.81266332.72.333.3697102.41500.5750.542-40.51I2002L56510.84266332.71.722.61154.6127.5150184.50K12.82L90827.88293366.22.333.36125.8108.91500.49豎桿