鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(18米跨度)

1、<p><b>　　1、屋架尺寸　</b></p><p>　　屋架計(jì)算跨度：l0=18-2×0.15=17.7m</p><p>　　屋架的中間高度：h=2.89m</p><p>　　在17.7m的兩端的高度：h0=2.005m</p><p>　　在18m軸線處端部高度：h0=1.990m<

2、;/p><p>　　屋架跨中起拱35mm</p><p><b>　　2、荷載計(jì)算</b></p><p>　　荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算。</p><p>　　屋架沿水平投影面積分布的自重按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，跨度的單位為m。</p><p><b>　　荷載</b

3、></p><p><b>　　永久荷載： </b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力砼屋面板 1.45×1.005=1.457 kN/m2三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4×1.005=0.402 kN/m2</p>&l

4、t;p>　　水泥砂漿找平層 1.005×0.4=0.402kN/m2</p><p>　　保溫層 0.4×1.005=0.402 kN/m2</p><p>　　屋架和支撐自重

5、 0.12+0.011×21=0.351 kN/m2</p><p>　　管道荷載 0.182 kN/m2</p><p>　　一氈二油隔氣層 0.05×1.005=0.050 kN/m

6、2 </p><p>　　水泥砂漿找平層 1.005×0.0.3=0.302kN/m2</p><p>　　________________________________________________ </p><p>　　總計(jì) 3.541 kN/m2 </p&

7、gt;<p><b>　　可變荷載 ：</b></p><p>　　屋面活荷載 0.8 kN/m2</p><p>　　積灰荷載 1.1 kN/m2<

8、/p><p>　　設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下3種荷載組合：</p><p>　　(1) 全跨永久荷載+全跨可變荷載 (按永久荷載為主控制的組合) </p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值 </p><p>　　F=（1.35×3.541+1.4×0.7×0.8+1.4×0.9×1.1）

9、15;1.5×6=62.553kN</p><p>　　(2) 全跨永久荷載+半跨可變荷載</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載 F1=3.2299×1.5×6=29.0691 kN</p><p>　　半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載 F2=2.1×1.5×6=18.9 kN</p><p&

10、gt;　　組合三 全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重 F3=0.54×1.5×6=4.86 kN</p><p>　　半跨節(jié)點(diǎn)屋面自重及活荷載 F4=（1.68+2.1）×1.5×6=34.02 kN</p><p>　　組合一、二為使用階段荷載情況，組合三為施

11、工階段荷載情況。</p><p><b>　　3、結(jié)構(gòu)形式與布置</b></p><p>　　屋架形式與幾何尺寸如圖1</p><p><b>　　屋架支撐布置如圖2</b></p><p><b>　　4、內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　屋架在上

12、訴三種荷載組合作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3</p><p>　　由電算先解得F=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出鴿子荷載情況下的內(nèi)力組合，計(jì)算結(jié)果見表1</p><p>　　屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表 表1</p><p><b>　　5、桿件設(shè)計(jì)</b></p>&

13、lt;p><b>　　上弦桿</b></p><p>　　整個(gè)上弦采用等截面，按FG桿件之最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。</p><p>　　N=-436.615KN=-436615N</p><p><b>　　上弦桿計(jì)算長度</b></p><p>　　在屋架平面內(nèi)；為節(jié)間軸線長度 l0x=1

14、50.75cm </p><p>　　在屋架平面外；根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取</p><p>　　l0y=150.75×3=452.25cm </p><p>　　因?yàn)?l0x= l0y，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼短肢相并。</p><p>　　腹桿最大內(nèi)力N=-311.895KN，查表，節(jié)點(diǎn)板厚度選用10mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度

15、用12mm. 設(shè)λ=60，查附表得。</p><p>　　需要截面積==2774.3mm2</p><p><b>　　需要的回轉(zhuǎn)半徑： </b></p><p>　　ix=l0x/λ=150.75/60=2.51cm iy=l0y/λ=452.25/60=7.54cm</p><p>　　根據(jù)需要的

16、A, ix, iy 查附表，選用2∟160×100×10,A=50.63cm2, ix=2.85, iy=7.71,按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：</p><p>　　λx= l0x/ ix=150.75/2.85=52.89<[λ]=150</p><p>　　λy= l0y/ iy=452.25/7.71=58.67<[λ]=150</p>&l

17、t;p><b>　　滿足長細(xì)比要求。</b></p><p>　　由于λy>λx,只需求y 。查表得y =0.813</p><p>　　N/yA=311895/(0.813×5063)=75.77N/ mm2<215N/ mm2 所需截面合適。</p><p><b>　　(2)下弦桿件</b&

18、gt;</p><p>　　整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的eg桿計(jì)算。</p><p>　　N=445.105KN</p><p>　　l0x=300cm, l0y=885cm</p><p>　　需要截面積=445105/215=2070.26 mm2</p><p>　　選用2∟100

19、15;63×10 A=3093.4 mm2>2070.26 mm2 ix=1.74cm, iy=5.01cm</p><p>　　λx= l0x/ ix=300/1.74=172.41<350 λy= l0y/ iy=885/5.01=176.65<350</p><p><b>　　(3)端弦桿aB</b></p&

20、gt;<p>　　桿件軸力 N=-311895N</p><p>　　計(jì)算長度l0x=l0y=253cm，因?yàn)閘0x=l0y，故采用不等肢角鋼長肢相并，選用2∟100×63×10</p><p>　　ix=3.15cm iy=2.71cm A=3093.4mm2</p><p>　　λx= l0x/ i

21、x=253/3.15=80.32 λy= l0y/ iy=253/2.71=93.36 </p><p>　　因?yàn)棣藊<λy ，只求y=0.475</p><p>　　=N/yA=311895/（0.475×3093.4）=212.37 N/ mm2<215 N/ mm2</p><p><b>　　所選截面合適<

22、;/b></p><p><b>　　（4）豎桿Ee </b></p><p><b>　　N=-47969N</b></p><p>　　l0x=259×0.8=207.2cm, l0y=259cm</p><p><b>　　設(shè)λ=150</b><

23、/p><p>　　ix=l0x/λ=207.2/150=1.38cm iy=l0y/λ=259/150=1.73cm</p><p><b>　　選用2∟63×5</b></p><p>　　ix=1.53cm ， iy=2.46cm， A=960.6mm2</p><p>　　λx= l0x/ i

24、x=207.2/1.53=135.4﹤150 λy= l0y/ iy=259/2.46=105.3﹤150</p><p>　　λx﹥?chǔ)藋，只求x=0.265</p><p>　　=N/xA=47969/(0.265×960.6)=188.44 N/ mm2<215 N/ mm2</p><p><b>　　屋架桿件截面

25、選擇表</b></p><p><b>　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　下弦節(jié)點(diǎn)“c”</b></p><p>　　用焊條為E50型的抗拉，抗壓，抗剪強(qiáng)度為fwf=200N/ mm2。</p><p>　　設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，則所需的焊

26、縫長度為：</p><p>　　肢背:lw’=0.7N/2hefwf=0.7×227326/（2×0.7×8×200）=71.04mm 取8 cm</p><p>　　肢尖:lw〞=0.3N/2hefwf=0.3×227326/（2×0.7×6×200）=50.70mm 取 6cm</p>&

27、lt;p>　　設(shè)“cD”桿的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，則所需的焊縫長度為：</p><p>　　肢背: lw’ =0.7N/2hefwf=0.7×162231/（2×0.7×8×200）=51.95mm取6cm</p><p>　　肢尖: lw〞=0.3N/2hefwf=0.3×162231/（2×0.7×

28、;6×200）=28.97mm取3cm</p><p>　　“cC”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取hf=5mm.。</p><p>　　根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果及相應(yīng)的構(gòu)件之間應(yīng)有的制作和裝配誤差，確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為270 mm×440 mm.</p><p>　　下弦與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長度為440 mm，hf=6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的

29、內(nèi)力差N=510.52-222.50=288.02KN，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為</p><p>　　f=0.75×288020/(2×0.7×6×(440-12))=60.08 N/ mm2<200 N/ mm2</p><p>　　(2)上弦節(jié)點(diǎn)“B”</p><p>　　“Bc”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“c”

30、相同。</p><p>　　“aB”桿的肢背和肢尖焊縫hf=10mm和8mm，則所需的焊縫長度為：</p><p>　　肢背:lw’=0.7N/2hefwf=0.7×311895/（2×0.7×10×200）=77.97mm 取8cm</p><p>　　肢尖:lw〞=0.3N/2hefwf=0.3×311895/

31、（2×0.7×8×200）=41.77mm 取 5cm</p><p>　　為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8 mm.用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。曹焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值剩以0.8的折減系數(shù)。計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫的內(nèi)應(yīng)力為</p><p>　　hf′=1/2

32、×節(jié)點(diǎn)板厚度=1/2×10=5mm, hf〝〞=10mm</p><p>　　上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為470mm.</p><p>　　==78.15 N/ mm2 <0.8 fwf=0.8×200=160 N/ mm2</p><p>　　上弦肢尖角焊縫的剪應(yīng)力為</p><p>　　==16.39<

33、;200N/ mm2</p><p>　　(3)屋脊節(jié)點(diǎn)“G”</p><p>　　弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)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，且截去垂直直肢的一部分寬度。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。街頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。</p><p>　　設(shè)焊縫hf=10mm，則所需焊縫計(jì)算長度為</p&g

34、t;<p>　　lw=436615/(4×0.7×10×200)=77.97mm</p><p>　　拼接角鋼的長度取340mm>2×77.97mm=155.94mm.</p><p>　　上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫hf=10，節(jié)點(diǎn)板長度為 32cm ，

35、則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為lw=32/2-1-2=13cm ，焊縫應(yīng)力為：</p><p>　　35.98N/ mm2</p><p>　　= 128.22N/ mm2</p><p>　　=111.09 N/ mm2<200N/ mm2</p><p>　　因屋架的跨度較大，需將屋架分成兩個(gè)單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼

36、接，左半邊的上弦，斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊接，而右半邊的上弦，斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊接。</p><p>　　腹板與節(jié)點(diǎn)板連接焊接計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同</p><p>　　(4)支座節(jié)點(diǎn)“a”</p><p>　　為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座地板的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為12mm

37、。</p><p><b>　　支座底板的計(jì)算</b></p><p>　　支座反力：R=479691N</p><p>　　支座底板的平面尺寸采用280mm×400mm，如考慮有加勁肋部分的底板來承受支座反力，則承壓面積為280×232=64960mm2。</p><p>　　驗(yàn)算柱頂混泥土的抗壓強(qiáng)

38、度</p><p>　　=479691/64960=7.38N/ mm2</p><p>　　其中對(duì)于C25混泥土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=12.5 N/ mm2>7.38 N/ mm2</p><p>　　兩支撐邊之間的對(duì)角線長度，==173.37mm</p><p>　　為系數(shù)，其中查表得=0.058</p><p>

39、;　　底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成4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><p>　　M==0.058×7.38×173.372=12865.67N.mm</p><p><b>　　底板厚度：</b></p><p>　　t==15.78mm,

40、取18mm.</p><p>　　加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算</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。偏于安全的假定一個(gè)加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4，即</p><p><b>　　則焊縫內(nèi)力為：</b></p><p>　　V=479691/4=119923N</p>&l

41、t;p>　　M=119923×65=7794995N.mm</p><p>　　設(shè)焊縫hf=6mm,焊縫計(jì)算長度lw=505-12-20=473cm,</p><p><b>　　則焊縫應(yīng)力為：</b></p><p>　　=36.43N/ mm2<200N/ mm2</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板，加

42、勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算</p><p>　　設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R=479691N,其中每塊加勁肋的傳力為479691/4=119923N，節(jié)點(diǎn)板傳力479691/2=239846N.</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫長度＝2（280－12）＝536mm，所需焊腳尺寸為</p><p><b>　　，故?。?mm。</b><

43、/p><p>　　每塊加勁肋于底板的連接焊縫長度為:</p><p>　　＝2（110－20－12）＝156mm</p><p><b>　　所需焊縫尺寸為:</b></p><p><b>　　≥，故?。?mm。</b></p><p>　?、上孪抑醒牍?jié)點(diǎn)“g”</p&g

44、t;<p>　　gF和gF’桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫長度計(jì)算：</p><p>　　設(shè)gF桿的肢尖和肢背焊縫，則所需焊縫長度為：</p><p>　　肢背：lw’=0.7N/2hefwf =0.7×57766/（2×0.7×8×160）=22.56mm，取lw=30mm。</p><p>　　肢尖：lw〞=0.3N/

45、2hefwf =0.3×57766/(2×0.7×8×160)=9.67mm，取lw=15mm。</p><p>　　小于構(gòu)造要求長度，取lw=70mm。</p><p>　　下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：</p><p>　　由于，所以此焊縫按構(gòu)造配置：取。</p><p>　　豎桿“Gg”與節(jié)點(diǎn)板的

46、連接焊縫計(jì)算：</p><p>　　“Gg”的內(nèi)力為V=38.951kN，設(shè)肢背和肢尖焊縫，則所需焊縫長度:</p><p>　　肢背：lw’=0.7N/2hefwf =0.7×57766/（2×0.7×8×160）=15.22mm，取lw=30mm。</p><p>　　求拼接角鋼的總長度：</p><p

47、>　　ls=2（N2/4×0.7hfffw+2hf）+10=2（389510/4×0.7×8×160+2×6）+10=468.72mm</p><p>　　取ls=470mm。</p><p><b>　?、使?jié)點(diǎn)板計(jì)算</b></p><p>　?、俟?jié)點(diǎn)板在受壓腹桿的壓力作用下的計(jì)算<

48、;/p><p>　　所有無豎桿相連的節(jié)點(diǎn)板，受壓腹桿桿端中點(diǎn)至弦桿的凈距離c與節(jié)點(diǎn)板厚度t之比，均小于或等于10。所有與豎桿相連的節(jié)點(diǎn)板，c/t均小于或等于15，因而節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定均能保證。</p><p>　?、谒泄?jié)點(diǎn)板在拉桿的拉力作用下，也都滿足要求，因而節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度均能保證。此外，節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線間的夾角均大于15°，斜腹桿與弦的夾角均在30°～60°之