輕型鋼屋架課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　鋼屋架課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　輕屋面鋼屋架設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　工程地點(diǎn)：河北邯鄲，設(shè)計(jì)使用年限：50年。</p><p>　　工程規(guī)模：?jiǎn)螌訂慰绶忾]式工業(yè)廠房，長(zhǎng)度1

2、20m，屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，屋架跨度24m，柱距6m,屋面離地20m,吊車起重量為15t，工作制為A5，無較大的振動(dòng)設(shè)備。</p><p>　　屋面作法：選用輕型屋面板，屋面坡度為1/10，無天窗。</p><p>　　自然條件：基本風(fēng)壓為，基本雪壓為，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為地震設(shè)防烈度為7度。地面粗糙度類別為B類，場(chǎng)地類別Ⅲ類，重要性級(jí)別為二級(jí)，（）。</p><p&

3、gt;<b>　　材料選用：</b></p><p>　?。?）、屋架鋼材采用規(guī)定的Q235，</p><p>　?。?）、焊條采用規(guī)定的E43型焊條，</p><p>　?。?）、普通螺栓采用等級(jí)為4.6級(jí)的C級(jí)螺栓，錨栓采用Q235級(jí)鋼制成。</p><p>　　（4）、角鋼型號(hào)按《熱軋型鋼》選用，</p>

4、;<p>　?。?）、混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25.</p><p>　　6、結(jié)構(gòu)及各組成構(gòu)件形式：</p><p>　?。?）、鋼屋架：梯形鋼屋架，</p><p>　?。?）、屋面板：選用輕型屋面板，材料可選擇夾芯板，選用長(zhǎng)尺壓型鋼板、夾芯板時(shí)按圖集《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》01J925-1選用。</p><p>　　

5、（3）、檁條及屋面支撐：計(jì)算或從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集中選用。</p><p>　　7、主要建筑構(gòu)造做法及建筑設(shè)計(jì)要求按輕屋面計(jì)算。</p><p>　　二、屋架形式的選定和結(jié)構(gòu)平面的布置</p><p>　　1、采用緩坡梯形屋架，坡度為1/10,</p><p><b>　　屋架計(jì)算跨度</b></p><p

6、><b>　　屋架端部高度取</b></p><p><b>　　跨中高度</b></p><p>　　高跨比，屬于常用范圍之內(nèi)。</p><p>　　屋架起拱度取50mm.</p><p>　　屋架腹桿采用人字式，使得上弦節(jié)點(diǎn)受荷，上弦桿節(jié)點(diǎn)水平間距取1500mm.</p>&

7、lt;p><b>　　單位：mm</b></p><p><b>　　2、屋架支撐布置</b></p><p>　　根據(jù)廠房跨度24m，長(zhǎng)度120及荷載情況，設(shè)置3道上、下弦橫向水平支撐；屋脊處與檐口位置上、下弦處分別設(shè)一道系桿；在屋蓋兩端開間內(nèi)的屋脊處與兩端支座處設(shè)置豎向支撐；有吊車，需設(shè)下弦縱向水平支撐。</p><

8、p><b>　　屋架荷載和內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>　　荷載計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，屋架和支撐的自重估算值為</p><p>　　屋架下弦無其他荷載，可假定屋架和支撐重量全都作用在上弦節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》可知，屋面活荷載和

9、雪荷載不同時(shí)考慮，屋面活荷載為（不上人），雪荷載為取其中的較大者計(jì)入，取屋面活荷載。由于是輕屋面，需要考慮風(fēng)荷載作用。</p><p>　　輕型屋面板采用夾芯板，按圖集《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》01J925-1選用。預(yù)估屋面板受力，恒載為，屋面活荷載為，積灰荷載為，屋面板承受的設(shè)計(jì)荷載值為</p><p>　　。板型選,板厚75mm,有效寬度為960mm,取檁條間距為1500m

10、m，支撐條件為連續(xù)，即所承受的設(shè)計(jì)荷載最大值為</p><p><b>　　屋面板受力表</b></p><p><b>　　檁條的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　檁條采用實(shí)腹式檁條，截面采用冷彎薄壁C型鋼.鋼材選用Q235，檁條跨度為6m,在跨中設(shè)一道拉條，提供下翼緣平面外變形的約束條件，防止檁條因整體失穩(wěn)而發(fā)生彎扭，

11、拉條采用8mm圓鋼。</p><p>　　在跨中設(shè)一道拉條的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　冷彎薄壁C型鋼截面參數(shù)：</p><p><b>　　，，，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　檁條承受的豎向荷載：</p><p&

12、gt;　　屋面板和檁條自重： </p><p><b>　　可變荷載： </b></p><p><b>　　拉條處負(fù)彎矩</b></p><p><b>　　拉條與支座間正彎矩</b></p><p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p>

13、<p><b>　　剛度驗(yàn)算：</b></p><p>　　由于設(shè)置了拉條，可不用驗(yàn)算整體穩(wěn)定。</p><p>　　荷載組合 （本次設(shè)計(jì)地區(qū)地址設(shè)防烈度為7度，輕型單層工業(yè)廠房，無需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。）</p><p>　?。?）、全跨永久荷載+全跨可變荷載</p><p>　?。?）、全跨永久荷載+半跨可變

14、荷載</p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）、屋架、支撐自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載</p><p><b>　　，</b></p><p>　?。?）、輕屋面考慮風(fēng)吸力的作用</p><p><b>　　風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b&

15、gt;</p><p>　　---Z處的風(fēng)振系數(shù) ---風(fēng)壓高度變化系數(shù) </p><p>　　---風(fēng)荷載體型系數(shù) ---基本風(fēng)壓</p><p>　　考慮1.0×恒載+1.4×活載和荷載組合，風(fēng)吸力為</p><p>　　，即為風(fēng)壓力，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于豎向荷載組合，可以忽略。</p><p>　

16、　內(nèi)力計(jì)算 利用midas建模計(jì)算</p><p>　　先計(jì)算桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)和支座反力（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合。</p><p><b>　　全跨節(jié)點(diǎn)荷載</b></p><p><b>　　左半跨節(jié)點(diǎn)荷載</b></p><p>&l

17、t;b>　　右半跨節(jié)點(diǎn)荷載</b></p><p>　　桿件內(nèi)力組合（單位為KN）</p><p><b>　　，，，，</b></p><p><b>　　四、桿件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　桿件編號(hào)</b></p><p&

18、gt;<b>　　1、上弦桿截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　上弦桿按最大內(nèi)力計(jì)算，歸并為一種截面，上弦桿受壓。</p><p>　　由內(nèi)力計(jì)算表知最大內(nèi)力在FG、GH節(jié)間，</p><p>　　上弦計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)，平面外</p><p>　　由腹桿最大內(nèi)力為可知節(jié)點(diǎn)板厚度取6mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度取8mm。<

19、/p><p><b>　　截面類型為b類</b></p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，短肢相

20、并，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　?。?）強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　?。?）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p

21、>　　（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　2、下弦桿截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　下弦桿按最大內(nèi)力計(jì)算，歸并為一種截面，下弦桿受拉。</p><p>　　由內(nèi)力計(jì)算表知最大內(nèi)力在gk節(jié)間，</p><

22、;p>　　下弦計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，短肢相并，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　(1) 強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></

23、p><p><b>　　（2）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　3、斜桿截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）支座斜桿aB截面設(shè)計(jì)</p><p><b>　　支座斜桿受壓 <

24、;/b></p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　選擇不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，

25、的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　?。?）強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　（2）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p&g

26、t;　　（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　2）斜腹桿截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　cD，支座斜桿受壓 </p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，

27、則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　選擇等肢角鋼，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　?。?/p>

28、1）強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　?。?）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由查表得</p><p><

29、;b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　4、豎桿截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）支座豎桿Aa, 受壓</p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)、平面外 ，</p><p>　　內(nèi)力較小，假設(shè)，則，</p><p><b>　　所需的截面面積為：

30、</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　選擇等肢角鋼相并，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　　（1）強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿

31、足要求</b></p><p><b>　　（2）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b&g

32、t;　　2）中間豎桿cC,</b></p><p><b>　　受壓 </b></p><p>　　計(jì)算長(zhǎng)度：平面內(nèi)，平面外</p><p><b>　　假設(shè)，則，</b></p><p><b>　　所需的截面面積為：</b></p><p

33、><b>　　，</b></p><p>　　.選擇等肢角鋼相并，的截面系數(shù)為，</p><p><b>　　，.</b></p><p><b>　　（1）強(qiáng)度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p>&l

34、t;p><b>　?。?）剛度驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由查表得</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　3)豎桿Kk</b></p&

35、gt;<p>　　選擇等肢角鋼組合成十字截面，的截面系數(shù)為，，.</p><p><b>　　5、填板的截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為使兩個(gè)拼接角鋼整體作用，兩角鋼相并肢之間焊上填板。填板的厚度應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)板厚度6mm,寬度取60mm，長(zhǎng)度比角鋼肢寬20-30mm,以方便角鋼焊接。填板間距在受壓桿件中不大于40i，受拉桿件中不大于80i（i為一個(gè)

36、角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑）。十字形截面則由角鋼肢尖兩側(cè)各縮進(jìn)10~15mm。</p><p><b>　　桿件截面選擇表</b></p><p>　　壓桿： 拉桿：</p><p><b>　　各桿件填板截面選擇</b></p><p><b>　　五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b><

37、/p><p>　　設(shè)計(jì)步驟：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫尺寸，然后根據(jù)焊縫尺寸的大小選擇節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后驗(yàn)算桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。本次設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)板形狀均取矩形。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板桿件應(yīng)有間隙的要求</p><p><b>　　1、下弦節(jié)點(diǎn)c</b></p><p>　　Bc桿角鋼的肢背和肢尖的焊

38、腳尺寸取為，</p><p>　　則肢背和肢尖的焊縫長(zhǎng)度</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　cD桿角鋼的肢背和肢尖的焊腳尺寸為，</p><p><b>　　取</b></p>

39、<p><b>　　取</b></p><p>　　Cc桿內(nèi)力很小，可按構(gòu)造選擇</p><p>　　根據(jù)求得的焊縫長(zhǎng)度，考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配的誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，得到節(jié)點(diǎn)板尺寸為。</p><p>　　驗(yàn)算桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫</p><p>　　桿件與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長(zhǎng)度，取，焊縫所

40、受的力為左右兩下弦桿最大內(nèi)力差 </p><p>　　受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　2、上弦節(jié)點(diǎn)B</b></p><p>　　Bc桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸與節(jié)點(diǎn)c的相同。</p><p>　　aB桿角鋼

41、的肢背和肢尖的焊腳尺寸取為，</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　上弦節(jié)點(diǎn)因需擱置屋面板或檁條，常將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)角鋼背而采用槽焊縫連接，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)距離不少于節(jié)點(diǎn)板厚度的一半加2mm,極為5mm。</p><p>　　槽焊縫可作為兩條角焊縫

42、計(jì)算，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。</p><p><b>　　上弦節(jié)點(diǎn)板尺寸為</b></p><p>　　驗(yàn)算桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　3、下弦中央拼接節(jié)點(diǎn)k</p><p>　　拼接角鋼采用與下弦桿

43、相同的截面</p><p>　　拼接角鋼計(jì)算節(jié)點(diǎn)兩側(cè)下弦桿件內(nèi)力相等，</p><p>　　豎向肢切去（t為角鋼肢厚）</p><p>　　節(jié)點(diǎn)一側(cè)與下弦桿的每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為</p><p><b>　　焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為</b></p><p><b>　　拼接角鋼所需長(zhǎng)度為<

44、/b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫</p><p><b>　　按計(jì)算 </b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b>&l

45、t;/p><p><b>　　4、屋脊節(jié)點(diǎn)K</b></p><p><b>　　拼接角鋼計(jì)算</b></p><p>　　拼接角鋼采用與上弦桿相同截面的，</p><p>　　豎向肢切去（t為角鋼肢厚）</p><p>　　節(jié)點(diǎn)一側(cè)與上弦桿的每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為</p&g

46、t;<p><b>　　焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度為</b></p><p><b>　　拼接角鋼所需長(zhǎng)度為</b></p><p>　　驗(yàn)算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫</p><p>　　按計(jì)算 節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度取120mm. e=63-15=48mm</p><p><b>　　滿足要求

47、</b></p><p>　　由于屋架跨度較大，需將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接。左半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接為工地焊縫。拼接角鋼與上弦的連接全用工地焊縫。為了便于工地焊接，需設(shè)置臨時(shí)性的安裝螺栓。</p><p>　　5、上弦支座節(jié)點(diǎn)與豎桿節(jié)點(diǎn)</p><p>　　這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的弦桿內(nèi)力或節(jié)點(diǎn)兩邊弦桿內(nèi)力差值均等于零，因

48、此弦桿肢背焊縫不必驗(yàn)算，肢尖焊縫也不受力，采用構(gòu)造焊縫。</p><p><b>　　6、支座節(jié)點(diǎn)a</b></p><p><b>　　1）底板計(jì)算</b></p><p>　　底板承受屋架的支座反力，屋架與柱鉸接，柱子混凝土采用C25，</p><p>　　則底板需要的凈截面面積為</p&

49、gt;<p>　　螺栓直徑采用 螺栓孔采用50mm.</p><p><b>　　螺栓孔面積</b></p><p><b>　　底板需要的總面積為</b></p><p>　　根據(jù)底板構(gòu)造要求，選取底板面積為</p><p><b>　　底板承受的應(yīng)力為</b>

50、;</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　由于，所以取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　底板尺寸選為</b></p><p>　　2）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的焊縫計(jì)算

51、</p><p>　　加勁肋的高度和厚度等于支座節(jié)點(diǎn)板高度和厚度，高度取360mm,厚度取8mm。焊腳尺寸</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，假定一個(gè)加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4。</p><p><b>　　焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 </b></p><p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算&l

52、t;/b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　3）加勁肋和節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫計(jì)算</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板與底板的焊腳尺寸取 </p><p>　　加勁肋與底板的焊腳尺寸取</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長(zhǎng)度</p>

53、<p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p><b>　　下弦一般節(jié)點(diǎn)計(jì)算表</b></p><p><b>　　說明：</b></p><p><b>　　上弦一般節(jié)點(diǎn)計(jì)算表</b></p><p><b>　　說明：，&