鋼結構課程設計--鋼屋架設計

1、<p>　　課程設計說明書（論文）</p><p>　　課程名稱： 鋼結構課程設計 </p><p>　　設計題目： 鋼屋架設計 </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級： </p>

2、;<p>　　設 計 者： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間： </p><p><b>

3、　　設計資料</b></p><p>　　哈爾濱一金工車間，長96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形鋼屋架，1.5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，上鋪珍珠巖制品保溫層（容重為4KN/，厚度），采用封閉結合。卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級C20（抗壓設計強度=10N/）.車間內設有兩臺30/5T中級工作制橋式吊車，軌頂標高18.5m，柱頂標高27m。

4、</p><p><b>　　2. 屋架支撐布置</b></p><p><b>　　3.荷載計算</b></p><p><b>　　桁架計算長度：</b></p><p><b>　　跨中及端部高度：</b></p><p>&

5、lt;b>　　桁架的中間高度：</b></p><p><b>　　在的兩端高度： </b></p><p><b>　　在軸線處端部高度：</b></p><p><b>　　桁架跨中起拱</b></p><p><b>　　荷載計算</b&

6、gt;</p><p>　　屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。沿屋面斜面分布的永久荷載應乘以。換算為沿水平投影分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式計算，跨度的單位為。</p><p><b>　　標準永久荷載：</b></p><p>　　預應力混凝土大型屋面板

7、 </p><p>　　二氈三油防水層 </p><p>　　找平層 </p><p>　　厚珍珠巖保溫層 </p><p>　　桁架和支撐自重

8、 </p><p>　　管道荷載 </p><p>　　合計 </p><p><b>　　標準可變荷載：<

9、;/b></p><p>　　屋面活荷載 </p><p>　　積灰荷載 </p><p>　　設計桁架時，應考慮以下三種荷載組合：<

10、;/p><p>　　全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久荷載控制的組合）</p><p>　　全跨節(jié)點荷載設計值： </p><p>　　全跨永久荷載+半跨可變荷載</p><p>　　全跨節(jié)點永久荷載設計值：</p><p><b>　　對結構不利時：</b></p><p>

11、　　（按永久荷載控制的組合）</p><p>　　(按可變荷載控制的組合)</p><p><b>　　對結構有利時：</b></p><p>　　半跨節(jié)點可變荷載設計值：</p><p>　?。ò从谰煤奢d為主的組合）</p><p>　　（按可變荷載為主的的組合）</p><

12、p>　　全跨桁包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載（按可變荷載為主的組合）</p><p>　　全跨節(jié)點桁架自重設計值:</p><p><b>　　對結構有利時，</b></p><p><b>　　對結構不利時，</b></p><p>　　半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載設計值： <

13、/p><p>　?。?）、（2）為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。</p><p><b>　　4.內力計算</b></p><p>　　采用圖解法計算內力系數(shù)，再進行組合。圖解法圖及內力組合如下表。</p><p><b>　　桁架桿件內力組合表</b></p><p&

14、gt;　　注:F=47.06kN;F1,1=37.48kN;F1,2=33.32kN;F1,3=27.77kN;F2,1=9.58kN;F2,2=12.22kN;F3,1=4.54kN;F3,2=3.78kN;F4=23.94kN。</p><p><b>　　5.桿件設計</b></p><p><b>　　（1）上弦桿</b></p&g

15、t;<p>　　整個上弦桿采用等截面，按HI，IJ桿件之最大設計內力設計。</p><p><b>　　上弦桿的計算長度：</b></p><p>　　在桁架平面內，為節(jié)間軸線長度，</p><p>　　在桁架平面外，根據(jù)支撐布置和內力變化情況，取</p><p>　　因為，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，短肢

16、相并。</p><p>　　腹桿最大內力為，查表9.6.4.節(jié)點板厚度選用，支座節(jié)點板厚度用。</p><p><b>　　設，查附錄4得。</b></p><p><b>　　需要的截面面積：</b></p><p><b>　　需要的回轉半徑：</b></p>

17、<p>　　根據(jù)需要的、、查角鋼規(guī)格表（附錄8）。選用。</p><p>　　，按所選角鋼進行計算：</p><p><b>　　因為</b></p><p>　　所以 </p><p>　　截面在平面皆屬b類，由于，只需求。查表得。</p><p>

18、;<b>　　,由于</b></p><p><b>　　截面選擇滿足要求。</b></p><p><b>　　（2）下弦桿</b></p><p>　　整個下弦桿采用同一截面，按最大設計值計算。</p><p><b>　　，</b></p>

19、;<p><b>　　所需截面面積為：</b></p><p>　　選用用不等肢角鋼，短肢相并。</p><p>　　考慮下弦有的栓孔削弱，下弦凈截面面積：</p><p>　　不滿足要求，重新選擇截面。</p><p>　　選用用不等肢角鋼，短肢相并。</p><p><b&

20、gt;　?。?）端斜桿aB</b></p><p>　　桿件軸力： </p><p>　　計算長度因為,故采用不等肢角鋼,長肢相并,使得。選用。</p><p>　　因為 </p><p><b>　　所以 </b></p><p>

21、;<b>　　因為，只求。</b></p><p><b>　　所以截面合適。</b></p><p><b>　?。?）斜腹桿Bb</b></p><p>　　桿件軸力： </p><p>　　查型鋼表.選用，截面幾何特性： </p>

22、<p><b>　　所選截面滿足要求。</b></p><p>　?。?）腹桿dg-gJ</p><p>　　此桿在g節(jié)點處不斷開，采用通常桿件。</p><p><b>　　最大拉力：</b></p><p><b>　　最大壓力：</b></p>

23、<p>　　再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節(jié)點中心間距：</p><p>　　在桁架平面外的計算長度按式（9.6.3）計算：</p><p>　　選用，截面幾何特性： </p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以</b></p>

24、<p><b>　　拉應力</b></p><p>　　（5）腹桿ce-eG</p><p>　　同樣,此桿在e節(jié)點處不斷開，采用通常桿件。桿件只受壓力。</p><p><b>　　最大壓力：</b></p><p>　　再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節(jié)點中心間距：&

25、lt;/p><p>　　在桁架平面外的計算長度按式（9.6.3）計算：</p><p>　　選用，截面幾何特性： </p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　截面滿足要求。</b><

26、/p><p><b>　?。?）豎桿Hd</b></p><p>　　內力較小，按選擇，需要的回轉半徑為：</p><p>　　查型鋼表，選用，截面幾何特性： </p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以</b></p&

27、gt;<p><b>　　因為，只求</b></p><p>　　其余各桿件的截面選擇計算過程不一一列出，將計算結果列于表中。</p><p><b>　　6.節(jié)點設計</b></p><p>　　(1) 下弦節(jié)點“b”</p><p>　　各桿件內力通過內力表查得。</p>

28、;<p>　　采用E43型焊條。其角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。</p><p>　　設“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為： </p><p><b>　　肢背：，加后取</b></p><p><b>　　肢尖：，加后取</b></p><p>　　設“bD”桿的肢

29、背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為： </p><p><b>　　肢背：，加后取</b></p><p><b>　　肢尖：，加后取</b></p><p>　　“Cb”桿的內力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取。</p><p>　　根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有間隙以及制作和裝配等誤差，

30、按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為</p><p>　　下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為為。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內力差，受力較大的肢背處的焊縫應力為：</p><p><b>　　焊縫強度滿足要求。</b></p><p>　　(2) 上弦節(jié)點“B”</p><p>　　各桿件內力通過內力表查得。</p&

31、gt;<p>　　“Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“b”相同。</p><p>　　“aB”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸按上述同樣方法計算。</p><p>　　設“aB”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為： </p><p><b>　　肢背：，加后取</b></p><p><b>　　肢尖：，

32、加后取</b></p><p>　　根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為</p><p>　　為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫作為兩條角焊縫計算，焊縫強度設計值應乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去桁架上線坡度的影響，而假定集中荷載F與

33、上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力計算如下：</p><p>　　上弦與節(jié)點板間焊縫長度為510mm。</p><p>　　上弦肢尖角焊縫的剪應力為：</p><p>　　焊縫強度均滿足要求。</p><p>　?。?） 屋脊節(jié)點“K”</p><p>　　弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，

34、并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度。</p><p>　　設焊縫，則所需焊縫計算長度為： </p><p>　　拼接角鋼的長度，取。</p><p>　　上弦與節(jié)點板之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載。上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，按上弦內力的15%計算。設肢尖焊縫， 節(jié)點板長度為580mm，則節(jié)點一側弦桿焊縫的計算長度為，焊縫應力為：</p

35、><p>　　因桁架的跨度較大，需將桁架分為兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點板連接用哪個工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板的連接用工地焊縫。</p><p>　　腹桿與節(jié)點板連接焊縫計算方法與以上幾個節(jié)點相同。</p><p>　?。?）支座節(jié)點“a”</p><p>　　為了便于施焊，下弦桿

36、角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相等，厚度為12mm。</p><p>　　1. 支座底板的計算。</p><p><b>　　支座反力：</b></p><p>　　支座底板的平面尺寸采用280mm×400mm,如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力,實際承壓面積為

37、280mm×212mm=59360mm2。</p><p>　　驗算柱頂混凝土的抗壓強度:</p><p>　　式中fc為混凝土強度設計值,對C20混凝土,fc=10N/mm2。</p><p>　　底板的厚度按桁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，每塊板為兩相鄰邊支撐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>

38、;<p>　　式中σ為底板下的平均應力：</p><p>　　a1為兩支承邊之間的對角線長度:</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到對角線a1的垂直距離。由相似三角形的關系，得：</p><p>　　查表8.4.1，得β為0.056。</p><p><b>　　底板厚

39、度：</b></p><p>　　2. 加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算。</p><p>　　加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似。偏于安全的假定一個加勁肋的受力為桁架支座反力的1/4,即:</p><p><b>　　則焊縫內力為:</b></p><p>　　設焊縫，焊縫計算長度,則焊縫應力為: &l

40、t;/p><p>　　3. 節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算。</p><p>　　設焊縫傳遞全部支座反力，其中每塊加勁肋各傳，節(jié)點板傳遞</p><p>　　設節(jié)點板與底板的連接焊縫的焊腳尺寸,則焊縫長度,焊縫強度驗算如下: </p><p>　　每塊加勁肋與底板的連接焊縫長度為：</p><p><b>　

41、　焊縫強度驗算如下:</b></p><p><b>　　改取hf=8mm。</b></p><p><b>　　(5) 下弦節(jié)點e</b></p><p>　　弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為）。拼接角鋼的這部

42、分削弱，可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內力計算。設焊縫，則所需焊縫計算長度為（一條焊縫）：</p><p><b>　　拼接角鋼的長度取。</b></p><p>　　下弦與節(jié)點板之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載，驗算略。上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應按上弦內力的計算。設肢尖焊縫，節(jié)點板長度為，則節(jié)點一側弦桿焊縫的計算長度為：，焊縫應力為：</p>