钢结构梯形屋架课程设计计算书绝对完整Word格式.docx
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屋面活荷载
0.5
1.4
0.70
总荷载
2.25
3.2屋架杆件内力系数
屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。
屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力
系数kL、kR、k(=kL+kR)按图3.1所示,并已抄入表3.2中。
图3.1屋架内力系数图
3.3杆件内力组合
组合一―――全部恒、活荷载
全部恒、活荷载:
q=2.25KN/m2,F=2.25*1.5*6=20.25KN,
杆件组合内力N1=20.25k(KN)
组合二―――全跨恒荷载、半跨活荷载(相应于全垮恒、活荷载减去半跨活荷载)活荷载:
q=0.7KN/m2,F=0.7*1.5*6=6.3KN,
杆件组合内力N2=N1-6.3kL,R(KN)
组合三―――全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载:
屋架和支撑重:
q=0.15*1.35=0.20KN/m2,F=0.2*1.5*6=1.8KN,
活荷载:
q=1.0*1.35+0.7=2.05KN/m2,F=2.05*1.5*6=18.45KN,
杆件组合内力N3=1.8k+18.45kL,R(KN)
杆件内力组合见表3.2,其中第二、三组合对个别kL、kR正负号的杆件计算,因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差△N(设计弦杆焊缝用)将大于第一组合的△N。
表3.2屋架杆件内力组合表
杆件
内力系数
组合一
组合二
组合三
内力设计值
全恒活
全恒+半活
全垮屋架和支撑重
半跨屋面板重和活荷载
K
kL、kR
N1=20.25k
(1)
6.3kL(kR)
(2)
N2
(1)-
(2)
1.8k
(3)
18.45kL(kR)
(4)
N3
(3)+(4)
N
上弦杆
AB
BD
-8.729
-6.253
-2.476
-176.762
DF
-13.522
-9.036
-4.486
-273.821
FH
-15.227
-9.152
-6.075
-308.347
-57.658
-38.273
-250.68
-27.074
-27.409
-168.854
-112.084
-196.26
-139.49
HK
-14.724
-7.362
-298.161
-46.381
-251.78-251.78
-26.503
-135.829
-162.33
下弦杆
ac
4.739
3.489
1.250
95.965
ce
11.524
7.999
3.525
233.361
eg
14.621
9.324
5.297
296.075
58.741
33.371
237.33
260.70
26.318
172.028
97.730
198.346
124.047
gk
15.132
8.416
6.716
306.423
53.021
42.311
253.40
264.11
27.238
155.275
123.91
182.513
151.148
斜杆
aB
-8.872
-6.532
-2.340
-179.658
Bc
6.779
4.667
2.112
137.275
cD
-5.424
-3.395
-2.029
-109.836
De
3.683
1.892
1.791
74.581
eF
-2.486
-0.697
-1.789
-50.342
Fg
1.101
-0.456
1.557
22.295
-2.873
9.809
25.168
12.486
1.982
-8.413
28.727
-6.431
30.708
gH
0.038
1.560
-1.522
0.7695
9.828
-9.589
-9.059
10.358
28.782
-28.081
280.850
-28.013
28.850
Hk
-1.096
-2.474
1.378
-22.194
-15.586
8.681
-6.608
-30.875
-1.973
-45.645
25.424
-47.618
23.451
竖杆
Aa
-0.5
-10.125
CcGgEe
-1.0
-20.25
Kk
1.966
0.983
39.812
支座反力R
8
6.025
1.975
162.00
第四章:
屋架杆件截面选型
由表3.2知,腹杆最大内力N=-179.658KN,查得采用节点板厚t=8mm,但支座节点板加厚为12mm。
4.1杆件截面选型
上弦杆AK为受压杆,先假设
,b类截面
=0.714,f=215N/mm2,
A=N/
f=308347N/0.714*215N/mm2=2008.644mm2,
=1508/90=16.75mm,
=3016/90=33.51mm
查课本上册附表四,选用L100*80*6,短肢相并双角钢。
各杆件选型均按此法,计算数据如表4.1、4.2,选型见表4.3。
表4.1受拉杆件截面选型及强度验算表
杆类
杆号
内力
所需截面积
l0x
l0y
ix
iy
截面选型
截面积
应力<215
满足要求
压
杆
等
肢
aB
-1694.887
2539
23.082
L75*6
1760
23.1
34.6
109.913
73.382
0.493
867.680
-207.056
cD
-1036.189
2298
2873
20.891
26.118
L63*5
1228
19.4
28.9
118.454
99.412
0.447
548.916
-200.096
eF
-474.925
2506
3132
22.782
28.473
129.175
108.374
0.392
481.376
-104.579
Hk
-449.226
2179
3399
19.809
30.900
112.320
117.612
0.453
556.284
-85.600
Aa
-95.519
2015
18.318
L56*5
1082
17.2
26.2
117.151
76.908
490.146
-20.657
Cc
-20.250
-191.038
1840
2300
16.727
20.909
106.977
87.786
0.511
552.902
-36.625
Ee
2080
2600
18.909
23.636
120.930
99.237
0.432
467.424
-43.323
Gg
2320
2900
21.091
26.364
134.884
110.687
0.365
394.930
-51.275
表4.2受压杆件截面选型及强度验算表
拉
Bc
638.488
L45*4
698
13.8
21.6
152.029
121.389
196.669
De
346.888
166.522
133.009
106.850
Fg
142.828
181.594
145.000
43.994
gH
134.186
197.029
157.361
41.332
Kk
185.172
208.696
133.333
57.037
表4.3屋架杆件截面选型表
内力设计值(KN)
几何长度l(mm
计算长度(mm)
截面形式及规格
A
回转半径
mm
长细比
稳定系数
应力设计值
弦杆
AK
1508
3016
L100*80*6
2120
24.0
46.1
62.83
65.42
0.780
186.47
ak
3000
11850
L90*56*5
1442
15.9
44.7
188.68
265.1
212.50
L90*56*7
1966
15.7
23.2
23.4
109.44
0.499
-207.05
2622
2098
99.41
-200.09
145.00
2716
2719
112.32
-85.6
76.91
Cc
Ee
Gg
3200
2880
133.33
注:
节点板t=8mm,(腹杆最大内力Nmax=-179.658KN);
f=215N/mm2;
压杆【
】=150,拉杆【
】=350;
第五章:
屋架杆件焊缝计算
5.1腹杆焊缝计算
表5.1腹杆焊缝计算表
内力设
计值
N(KN)
需要焊缝(mm2)
采用焊缝(mm)计算时lw按表值-10mm
双角钢焊缝计算公式
(ffw=160N/mm2)
hf1lw1=
N/320
(N/344.6)
hf2lw2hf2lw2=
N/746.7
(N/640)
hf1-lw1
hf2-lw2
斜
561.431
240.603
6-105
5-50
428.984
183.842
6-80
5-80
-109.336
343.238
147.095
其他
<112
―――
5.2下弦杆焊缝计算
表5.2下弦杆焊缝计算表
节点
N1
(KN)
△N
采用焊缝≥(mm)计算时lw按表值-10mm
△N组合和说明
N/298.7
hf2lw2=
N/896
“—”表示hflw<500mm2,用角焊缝≥5-100或6-95
a
321.276
107.104
5-110
第一组合
c
137.396
459.980
153.344
e
62.714
209.956
69.993
g
27.101
90.73
30.247
第三组合
k
45.96
153.867
51.295
5-95
每侧焊缝按0.15Nmax(>第三组合△N)
5.3上弦杆角钢尖焊缝计算
表5.3上弦杆角钢尖焊缝计算表
采用焊缝hf2(mm)=
采用焊缝hf2(mm)
l
lw=l-10
“—”表示hflw<500mm2,
用角焊缝≥5-100或6-95
B
176.762
245
235
5.65
6
D
97.059
225
3.34
5
F
34.526
220
210
1.33
H
-196.263
-162.332
33.931
205
195
1.49
298.161
44.724
-
上弦杆L100*80*6,b=80mm,z0=21.2mm,e=b-z0=60.3mm,取用65mm;
焊缝长度l按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所确定得节点板实际宽度(中节点K的l略经放大使求得的hf2较为合理)。
第六章:
屋架节点设计
6.1下弦拼接节点k
下弦杆为L90*56*5,拼接角钢用相同规格。
角钢t=5mm,拼接角钢焊缝位于角钢尖,用hf=5mm,焊缝为:
lw=[N]/4*0.7hf*ffw=491060N/4*0.7*5mm*160N/mm2=219.22mm,取220mm,采用拼接角钢半长L=2(lw+2hf)+b=2*(220+2*5)+20=480mm,扣除半缝宽5mm和正反面焊口各10mm后,焊缝计算长度为纵向470mm>220mm,满足要求。
拼接角钢水平肢宽90mm,故采用斜切,安装螺栓位置考虑以后连横向水平支撑时可以应用,其与斜切边的边距经检查足够。
拼接角钢竖肢原宽56mm,为焊缝需切肢:
△=t+hf+5=5+5+5=15mm,切后余高h-△=56-15=41mm,端部直切。
因高度已较小,竖肢上不再用安装螺栓。
6.2上弦拼接节点K
上弦杆起拱后坡度1/9.6,端部取直切,截面为L100*80*6,拼接角钢用相同规格,热弯成型,角钢t=5mm,拼接角钢焊缝位于角钢尖,用hf=5mm,焊缝为:
lw=[N]/4*0.7hf*ffw=308347N/4*0.7*5mm*160N/mm2=137.655mm,取300mm,焊缝计算长度为300mm>2*137.655=275.31mm,满足要求。
拼接角钢竖肢原宽80mm,为焊缝需切肢:
△=t+hf+5=6+5+5=16mm,实用20mm,切后余高h-△=80-15=65m,端部直切。
6.3下弦一般节点c
Bc杆:
hf1=6mm,hf2=6mm
焊缝长度:
肢背:
lw1=0.7N/2heffw=0.7*137.275*103/(2*0.7*6*160)=71.50mm,取80mm;
肢尖:
lw2=0.3N/2heffw=0.3*137.275*103/(2*0.7*6*160)=30.64mm,取80mm;
cD杆:
hf1=5mm,hf2=5mm
lw1=0.7N/2heffw=0.7*109.836*103/(2*0.7*5*160)=68.64mm,取80mm;
lw2=0.3N/2heffw=0.3*109.836*103/(2*0.7*5*160)=29.42mm,取80mm;
Cc杆为竖杆,N=-20.25KN很小,焊缝长度也按构造取80mm。
(其余下弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表5.2下弦杆焊缝计算表。
)
由上求得长度确定节点板尺寸240mm*320mm,下弦节点连接焊缝长度为32.0cm,hf=5mm,△N=233.361-95.965=133.396KN,受力较大的肢背处的剪应力为
0.75*137396/【2*0.7*5*(320-10))】=47.49N/mm2<ffw=160N/mm2,焊缝强度满足要求。
6.4上弦一般节点B
BC杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同:
aB杆:
hf1=6mm,hf2=5mm
lw1=0.7N/2heffw=0.7*179.658*103/(2*0.7*6*160)=93.57mm,取105mm;
lw2=0.3N/2heffw=0.3*179.658*103/(2*0.7*5*160)=40.10mm,取50mm;
为了便于在上弦搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm,用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来(详见施工图),塞焊缝做两条焊缝计算,焊缝设计强度值应乘以0.8的折减系数。
计算时可略取屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载P与上
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