三角形鋼屋架課程設計

1、<p>　　三角形鋼屋架課程設計</p><p>　　三角形鋼屋架課程設計任務書</p><p><b>　　設計題目 </b></p><p>　　設計某市郊區(qū)某機械加工單層單跨廠房的三角形鋼屋架圖。</p><p><b>　　設計資料</b></p><p>

2、;　　某機械加工廠房，三角形（芬克式）屋架跨度30m，間距6m，設有兩臺工作級別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，廠房長度72m?；撅L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，柱混凝土等級為C20。</p><p>&

3、lt;b>　　設計內容</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>　　檁條的設計</b></p><p><b>　

4、　鋼屋架設計</b></p><p><b>　　繪制鋼屋架施工圖</b></p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017—2002）。</p><p>　　2、《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009—2001）。</p>

5、;<p>　　3、《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2001）。</p><p>　　4、《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068—2001）。</p><p>　　5、《建筑結構制圖標準》（GB—T50101—2001）。</p><p>　　6、《建筑結構設計術語和符號標準》（GB/T50083—97）。</p><p

6、>　　7、《鋼結構設計手冊》，羅邦富等，中國建筑工業(yè)出版社，1988。</p><p>　　8、《鋼結構》（第二版），魏明鐘主編，武漢理工大學出版社，2002。</p><p>　　三角形鋼屋架課程設計計算書</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>　　屋架計算跨度： </p><p>　　屋面高度： h=4740mm</p><p><b>　　上弦長度：</b></p><p><b>　　節(jié)間長度：</b></p><p><b>　　屋面傾角：</b></p><

8、p><b>　　節(jié)間水平投影長度：</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>　　根據屋面材料的最大容許檁距，可將檁條布置于上弦節(jié)點上（見圖2），檁距為節(jié)間長度。在檁條的跨中布置一道拉條。</p><p>　　根據廠房

9、總長度72mm，跨度24mm,有中級工作制吊車及第一開間尺寸5.5m等因素，可在廠房兩端的第二開間設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，故不另設系桿，在下弦跨中央設置一道通長的柔性系桿。此外，在廠房兩端的第一開間下弦各設三道剛性系桿（見圖3）。</p><p><b&g

10、t;　　檁條設計</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>　　荷載計算（對輕屋面，可只考慮可變荷載效應控制的組合）</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>　　永久荷載標準值： </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>　　檁條均布荷載設計值：</p><p><b>　　強度驗算&

12、lt;/b></p><p>　　彎矩設計值（見圖4）：</p><p>　?。ㄒ虼嗽跈_條的跨中設置了一道拉條）</p><p>　　檁條的最大應力（拉應力）位于槽鋼下翼緣的肢尖處。</p><p>　　相差不大，可忽略不計</p><p><b>　　剛度驗算</b></p>

13、<p>　　只驗算垂直于屋面方向的撓度。</p><p><b>　　荷載標準值：</b></p><p>　　因有拉條，不必驗算整體穩(wěn)定性。故選用［12.6槽鋼檁條能滿足要求。</p><p><b>　　屋架節(jié)點荷載計算</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準值： </p><p><

15、b>　　屋面活荷載</b></p><p><b>　　屋面活荷載為。</b></p><p><b>　　風荷載</b></p><p>　　風荷載高度變化系數為1.25，屋面迎風面得體型系數為－0.328，背風面為－0.5，所以負風壓的設計值（垂直于屋面）為</p><p>&

16、lt;b>　　迎風面：</b></p><p><b>　　背風面：</b></p><p>　　和均小于永久荷載（荷載分項系數取1.0）垂直于屋面的分量，所以永久荷載與風荷載聯合作用下不會使桿件的內力變號，故風荷載產生的內力的影響不予考慮。</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計值由可變荷載效應控制的組合為</p><p><b>　　屋架桿件內力計算</b></p><p>　　由于屋面坡度較小，風荷載為吸力，且遠小于屋面永久荷載，故其與永久荷載組合時不會增大桿件內力，因此不予考慮芬克式屋架在半跨活荷載作用下，腹桿內力不會變號，故只須按全跨永久荷載與全跨活荷載組合計算屋架桿件的內力。</p>

18、<p>　　屋架桿件內力計算可用圖解法或數解法進行。此屋架為標準屋架，可直接由建筑結構靜力計算手冊查得各桿件的內力系數，然后乘以節(jié)點荷載即為各相應桿件的內力。見表1</p><p><b>　　屋架桿件內力計算表</b></p><p><b>　　桿件截面選擇</b></p><p>　　弦桿端節(jié)間最大內力

19、為﹣269.6kN,由焊接屋架節(jié)點板厚度選用表，可選用屋架中間節(jié)點板厚度為8mm，支座節(jié)點板厚度為10mm。</p><p><b>　　上弦桿</b></p><p>　　整個上弦不改變截面，按最大內力計算。，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>　　單角鋼單面連接計算構件穩(wěn)定性時強度設計值折減系數為</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>　　單角鋼單面連接計算構件強度時強度設計值折減系數，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，并按最大內力計算，，。</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，并按受壓支撐驗算其長細比。</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　對不連接垂直支撐的屋架WJ—1，選用∟56×4單角鋼，并按受拉支撐驗算其長細比，。</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)點設計</b></p><p><b>　　屋脊節(jié)點（見圖6）<

27、/b></p><p>　　腹桿GK與節(jié)點板的連接焊縫，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，并將豎肢切口后經熱彎成型用對接焊縫焊接。拼接接頭一側所需的焊縫計算長度為</p><p><b>　　拼接角鋼的總長度為</b></p><p>　　上弦桿與節(jié)點板的塞焊縫，假定承受節(jié)點荷載F/2。上弦肢尖與節(jié)點板的焊縫連接按弦桿內力的15%計算，且考慮由此力產生的偏心彎矩作用（偏心距e=54mm）。設肢尖焊縫焊角尺寸=5mm,節(jié)點板總長度為660m

29、m,(根據上述腹桿與節(jié)點板的焊縫連接長度，并考慮桿件間應留的空隙等，按比例繪出節(jié)點大樣圖，從而確定節(jié)點板尺寸)，則節(jié)點一側弦桿焊縫的計算長度為</p><p><b>　　焊縫應力為</b></p><p>　　由以上計算結果可知，因弦桿與節(jié)點板的連接焊縫受力不大，且連接長度較大，故可按構造進行滿焊，不必計算。</p><p>　　下弦拼接節(jié)點

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

31、gt;<b>　　肢尖： 取</b></p><p>　　弦桿與節(jié)點板的連接焊縫按弦桿內力和的內力差計算，因較小，按構造布置焊縫即可滿足要求，不作計算。</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度原則，接頭一側每條焊縫所需的計算長度為</p><p><b>　　故取120m

32、m.</b></p><p>　　拼接角鋼所需總長度為</p><p>　　上弦節(jié)點D（見圖8）</p><p>　　各腹桿桿端與節(jié)點板的焊縫計算從略，節(jié)點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)點荷載）F，取節(jié)點板縮進肢背5mm,,則</p><p>　　肢

33、尖與節(jié)點板的焊縫承受弦桿的內力差：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　偏心距e=65mm，且節(jié)點板長度較大，故可不作計算，按構造要求布置焊縫進行滿焊即可。</p><p><b>　　支座節(jié)點（見圖9）</b></p><p>　　屋架支承于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級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,并設置圖10所示加勁肋。下弦桿端與節(jié)點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)點板的焊縫，由于焊縫長度較大，可不必計算，按構造要求即

35、可。</p><p><b>　　支座底板計算</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。柱頂混凝土的壓應力為</p><p>　　底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算。支座節(jié)點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>　　兩支承邊之間的對角線長度為</p><p>　　兩支承邊的交點到對角線的垂直長度為</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)點板的連接焊縫。</p><p>　　加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似，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，焊縫計算長度為，則焊縫應力為：</p><p>　　（3）加勁肋、節(jié)點板與支座

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