1、鋼結構課程設計 設計資料、1、已知條件：梯形鋼屋架跨度 30m，長度 ，柱距 6m。該車間內(nèi)設有兩臺 200/50 kN中級工作制吊車，軌頂標高為8.000 m20，地震設計烈度為 6 度，設計基本地震加速度為 0.1g。采用 1.5m6m 預應力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度。屋面活荷載標準值為 kN/m ，雪荷載標準值為 kN/m 。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，22上柱截面為 400 mm400 mm，混凝土標號為 。鋼材采用 Q235B 級，焊條采用 E43 型。2、屋架計算跨度：Lo=302=29.7m，3、跨中及端部高度：端部高度：h=1900mmh

2、=1915mm屋架的中間高度h=3400mmLo/500 60mm。二、結構形式與布置屋架形式及幾何尺寸見圖 1 所示，支撐布置見圖 2 所示。圖 1 屋架形式及幾何尺寸符號說明：SC-CC-GG-（柔性系桿）圖 2 屋架支撐布置圖三、荷載與內(nèi)力計算1.荷載計算荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計算。永久荷載標準值SBS 改型瀝青油氈防水層找平層（20mm 厚水泥砂漿）保溫層（100mm 厚水泥珍珠巖）隔氣層（冷底子油）20=6=kN/混凝土大型屋面板（包括灌漿）鋼屋架和支撐自重+30=管道設備自重kN/總計 可變荷載標準值屋面活荷載積灰荷載kN/總計 永久荷載設計值可變荷載設計值

3、2.荷載組合=設計屋架時，應考慮以下三種組合： 全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載： F=+ 6= 全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變荷載：F1=6= kNF2=6= kN 全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載全跨節(jié)點屋架及支撐自重： F3 =6=半跨大型屋面板重及活荷載：F4=+ 6=3.內(nèi)力計算本設計采用程序計算桿件在單位節(jié)點力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見表 1。第二種組合計算桿左半跨 右半跨 合 F*K0FGGHHJIJ JKabbccddeefaBBbbDDccFdHHeeggKgI0四、桿件截面設計腹桿最大內(nèi)力，N= 14mm；其

4、余節(jié)點板與墊板厚度取 12mm。1.上弦桿整個上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計算，N=l計算長度： 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度 =1507mmOx屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取l上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度： =4521mmOy圖 3 上弦截面設 =60，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表， =Nmm2需要截面積A =1246.45*10=*.fli l*i*需要回轉(zhuǎn)半徑 = = 75.4oxyxi*yi*根據(jù)需要的A 、 、*查角鋼型鋼表，初選 2 L ，xmm2A=7793， =308mm ， =88mm。i iyx按所選角鋼進行驗算：1507308l= = 48.96=150

5、51.41=150 xix l= =452488oyyiy由于 ，只需求出 ，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，yyxyN1264.65103191.59MPal,mml*2f故用不等肢角鋼，短肢相并，見圖 4。圖 4 下弦截面A=6742mm 2 ， =31mm， =87.4mm。iiyx300031l96.77=350=xix l1485087.4= 169.91 =350所選截面滿足要求。oyyiy3. 端斜桿 Ba已知 N，llll 2456mm。因為 ，故采用不等肢角鋼，長肢ii 相并，使 ，選用角鋼 2 L 140 90 10yxi2 iAmm ， 44.7mm， 87.4mmyx截面剛度和穩(wěn)

6、定驗算：l65.66=150=150 xixl2456=oyyiy因為 只需求 ，查表得 =yxyyN630.83103185.46MPa215 MPa 所選截面滿足要求。0.7644452.2 Ay4.再分腹桿 eg-gK此桿在 g 節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。拉力：N 151.44KN， N 115.74kN壓力：N 50.52kN，N 48.11KNl計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度屋架平面外根據(jù)支撐布置取：=2250= 2250=1800mmlN= （+ ）=450（+）=4446.3mm11N2選用 2 L 63 5，見圖 5。圖 5 再分腹桿 egK圖 6 中豎桿 Kfmm2A

7、=， =19.4mm， =30.4mm。i iyx180019.4l92.78=150 x=ix l4446.330.4= 146.25 =150oyyiy因為 只需求 ，查表得 =，則yxyyN50.52103128.5MPa215 MPa0.321228.6 AyN 151.443拉應力： 123.26 215所選截面滿足要求A1228.65.豎桿 IeN， l 0.8l 30522442mm， l l 3052mm0 x0y由 于 桿 件 內(nèi) 力 較 小 ， 按=150 選 擇 ， 需 要 的 回 轉(zhuǎn) 半244.2l305.2li xiy 查型鋼表，選用 2 L 635,其幾何特性為mm

8、2A=i 19.4mmi 30.4mmxy244.2lixxl305.23.04100.39cm150oyiyy因為 只需求 ，查表得 =，則xyxxN79.16103158.7MPa 215MPa0.4061228.6 Ax其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結果見表 2ll）ii）xyx576565565555555屋架桿件截面選擇表五、節(jié)點設計用 E43 焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值 f MPawf各桿件內(nèi)力由表 1 查得1. 下弦節(jié)點 b（1）斜桿 Bb 與節(jié)點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 8mm 和 6mm。所需焊縫長度為：0.7N2h f0.7490

9、090肢背： 182.3316198.33mm，取l 200mml20.78160wwwef0.3N2h f0.3490090肢尖： 109.412121.4mm，取 120mml wl20.76160wwef（2） 斜桿 Db 與節(jié)點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 8mm 和 6mm。所需焊縫長度為：0.7420000肢背：l 164.0616 180.06mm，取l 180mm20.781600.3420000ww肢尖：l =+12=105.75mm，取l 110mm20.76160ww（3）豎桿 Cb 與節(jié)點板連接焊縫計算：因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸h

10、=5mm。f根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為 340mm。（4）下弦桿與節(jié)點板連接焊縫驗算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差 N= 6mm，所 需 焊 縫 長 度 為 457mm, 受 力 較 大 的 肢 背 處 的 焊 縫 應 力 為 ：0.75502.333100.79 160MPa20.76(45712)f（5）節(jié)點板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構造詳圖，從而定出節(jié)點尺寸。如圖 7 所示圖 7 節(jié)點板 b 尺寸2 .上弦節(jié)點 B（1）斜桿 Bb 與節(jié)點板連接焊縫計

11、算，與下弦節(jié)點 b 中 Bb 桿計算相同。（2）斜桿 Ba 與節(jié)點板連接焊縫計算設肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為 10mm 和 。所需焊縫長度為0.7N2h f0.7630830肢背： 18320 mm，取l 210mml20.710160wwwef0.3N2h f0.3630830肢尖： 164.2812176.48 ，取l 180mmlmm20.76160wwwef（3）上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm P 內(nèi)的應力由下面計算得11 節(jié)點板厚度 12 6mm， 10mmfhh22f上弦與節(jié)點板間焊縫長度為 ，則P5562914

12、MPa fw20.7h l20.76470fff1上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=偏心距 e =84.1mm設需焊縫長度為 ，則N100.182h l20.7(47020)few6M663113084.1112.33MPa20.7hl20.710(47020)2f2f w2112.33() ) () 100.18 140.62MPa160MPaf22221.221.22f（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 8 所示圖 8 節(jié)點板 B 尺寸3 .屋脊節(jié)點 K（1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進行

13、切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點板來補償。拼接一側的焊縫長度可按弦桿內(nèi)力計算。設肢尖、肢背焊腳尺寸為 10mm，則需焊縫長度為N1264450l w 282.2420 302.24mm，取l =300mm40.7h f40.710160wwff拼接角鋼長度取 2 (300+20)+24664mm( 2 ) 斜桿與節(jié)點板連接焊縫的計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為 6mm 和 5mm，所需焊縫長度為：0.7151440肢背：l 12 90.88mm，取l =100 mm20.761600.3151440ww肢尖：l 10 50mm，取焊縫長度l =60mm20.75160ww根據(jù)上面求

14、得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為 500mm240mm。( 3 ) 弦桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：取節(jié)點板的長度為 500mm ，則節(jié)點一側弦桿焊縫的計算長度為500/21020220 mm。上弦肢背與節(jié)點板用槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載55629P18.06MPa0.8 f 156.16MPaw20.7h l20.710220fffw 15%設焊腳尺寸為 10mm。0.15N20.761.582h lfe w6M 60.1584.1141.242h l20.7f22e w141.241.22() ) () 61.58 131.13M

15、Pa160MPaf22221.22f（4）中豎桿與節(jié)點板的連接焊縫計算此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸h =5mmf（5）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 9 所示圖 9 節(jié)點板 K 尺寸4 .下弦跨中節(jié)點 f（1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算拼接角鋼與下弦桿截面相同，設肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm，則需焊縫長f67.4210021540.78160度為 404mm，取l =404+16=420mml40.7h fwwwff拼接角鋼長度 2 420+20=860mm（2）弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算按下弦桿內(nèi)力的 15%計算，設肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm，弦桿一側需焊縫長度為0.7118100

16、00.1520.76160肢背：l 12 104.27mm，取l =110mmww0.311810000.15肢尖l 12 51.54mm，取 =60mmlw20.76160w（3）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖 10 所示圖 10 節(jié)點板 f 尺寸5 .端部支座節(jié)點 a圖 11 支座節(jié)點 a肢的寬度，故可取為 180mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為 14mm。（1） 支座底板計算支座反力R 5562910556290N取加勁肋的寬度為 110mm，考慮底板上開孔，錨栓直徑取 d=25mm，錨栓孔直徑為60mm，則所需底板面積：R12.5 3.14

17、 /4 47329.2 按構造要求取底22fc板尺寸為 280mm 400mm，偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積： A 280(211014) 65520mm2cR 556290驗算柱頂混凝土的抗壓強度： 8.49 12.5MPa f滿足MPaA65520cn底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算,節(jié)點板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為M 22式中 -底板下的平均應力， =-兩邊支承對角線長，/= 14/2) 110 172.6mm2222-系數(shù)，由bb決定。 為兩邊支承的焦點到對角線 的垂直距離。由22221331

18、10相似三角形的關系，得 b 84.8mm2172.6b /2=，查表得 ，則單位寬度的最大彎矩為2NM=8.49172.62 14821.32底板厚度 6M / f 6/=20.34mm, 取 t=22mm（2）加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算：偏安全地假定一個加勁肋的受力為支座反力的 ，則焊縫受力556290V 139072.5N4M Ve 139072.5110/2 9039712.5N mm.設焊縫尺寸為 6mm，焊縫長度l 5282012 496mm，w9039712.56139072.5() ) () (2) 40.56MPa 160MPa2f221.221.2220.76496220.76496f（3）節(jié)點板，加勁肋與底板的連接焊縫計算：設底板連接焊縫傳遞全部支座反力 ，節(jié)點板傳遞 R/2=278145N。節(jié)點板與底板連接焊縫總長度 ： l 2，所需焊角尺寸為wR2278145h 3.6mm ，故取h 6mm0.7 l f 1.22 0.75