三峡大学 钢屋架计算书Word文档下载推荐.docx
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0.4
0.4×
1.35=0.54
找平层
0.02×
20=0.4
80mm厚泡沫混凝土保温
0.08×
6=0.48
0.48×
1.35=0.648
屋架和支撑自重
0.12+0.011×
24=0.384
0.384×
1.35=0.518
管道荷载
0.1
0.1×
1.35=0.135
永久荷载总和
3.164
4.271
屋面活荷载
0.7
0.7×
1.4=0.98
积灰荷载
0.6
0.6×
1.4=0.84
可变荷载总和
1.3
1.82
2荷载组合
设计屋架时,应考虑以下三种组合
组合一:
全跨恒荷载-全跨活荷载
屋架上弦节点荷载P=(4.271+1.82)×
1.5×
6=54.819kN/m2
组合二:
全跨永久荷载+半跨可变荷载
屋架上弦节点荷载
P1=4.271×
6=38.439kN/m2 p2=1.82×
6=16.38kN/m2
组合三:
全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载
p3=0.518×
6=4.622kN/m2
p4=(1.89+0.98)×
6=23.31kN/m2
由力学求解器计算屋架各杆件内力,然后乘以实际的节点荷载,。
屋架各杆件内力组合见下表
(1)。
杆件
名称
内力 系数p=1
组合一
组合二
组合三
计算内力(KN)
全跨1
左半跨2
右半跨3
P×
1
P1×
1+P2×
2
3
P3×
1+P4×
上
弦
杆
AB
0/0
BCD
-9.32
-5.99
-2.48
-510.91
-456.37/-398.87
-183.08/-101.26
DEF
-16.02
-10.91
-4.5
-878.20
-794.50/-689.50
-329.00/-179.58
FGH
-20.03
-13.73
-6.09
-1098.02
-994.83/-869.69
-413.43/-235.34
HI
-22.34
-15.07
-7.38
-1224.66
-1105.57/-979.61
-455.43/-276.18
下
a-b
4.67
3.74
1.25
256.00
240.77/199.99
108.95/50.91
b-c
12.69
10.03
3.55
695.65
652.08/545.94
292.96/141.91
695.05
c-d
17.79
13.80
5.33
975.23
909.87/771.14
404.61/207.18
d-e
20.89
15.83
6.76
1145.17
1062.29/913.72
466.39/254.96
斜
腹
Ba
-8.82
-7.06
-2.35
-483.50
-454.67/-377.52
-205.69/-95.90
Bb
8.01
6.41
2.13
439.10
412.89/342.79
186.76/86.99
Db
-6.52
-4.98
-2.05
-357.42
-332.19/-284.20
-146.48/-78.18
Dc
5.72
4.37
1.80
313.56
291.45/249.36
128.53/68.62
Fc
-4.4
-3.09
-1.74
-241.20
-219.75/-197.63
-92.54/-61.07
Fd
3.93
2.76
1.56
215.44
196.27/176.62
82.66/54.69
Hd
-2.73
-1.58
-1.53
-149.66
-130.82/-130.00
-49.56/-48.39
He
2.47
1.43
1.38
134.50
118.37/117.55
44.85/43.68
135.40
竖杆
Aa
-0.5
-27.41
-27.41/-19.22
-13.99/-2.33
Cb
-1.0
-54.82
-54.82/-38.44
-27.97/-4.66
Ec
Gd
Ie
3.65
1.33
200.09
162.09/162.09
48.02/48.02
3.杆件截面设计
腹杆最大内力,N=483.50KN(压),由屋架节点板厚度参考表可知:
支座节点板厚度取12MM,其余节点板与垫板厚度取10MM.
1.上弦杆
整个上弦不改变截面,按最大内力设计,N=-1224.66kN
上弦杆件计算长度:
在屋架平面内,为节间轴线长度lox=150.8cm;
在屋架平面外,根据支撑布置和内力变化情况取loy=2×
150.8=301.6cm.
因为loy=2lox,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。
图3.上弦截面
假定λ=60,双角钢组合截面绕x和y轴稳定性均属于b类截面。
查轴心受压构件的稳定系数表,得φ=0.807
需要截面面积A=
=1224660/(0.807×
215)=7058.4mm2
需要的回转半径为:
ix=
=1508/60=25.1mmiy=
=3016/60=50.3mm
根据A、ix、iy查不等肢角钢规格表,选用2L180×
110×
14,A=7793cm2,ix=3.08cm,iy=8.80cm.
按所选角钢进行验算:
λx=
=1508/30.8=48.96<[λ]=150
λy=
=3016/88=34.27<[λ]=150(满足要求)
由于λx<
λy,只需求φy查附表用内插法得φx=0.847
σ=
=1224660/(0.847×
7793)=185.54N/mm2<215N/mm2
所选截面合适。
2.下弦杆
整个下弦也不改变截面,按最大内力N=1145.17kN。
按下弦支撑布置情况:
Lox=3000mm,Loy=11850mm计算下弦截面净面积:
An=
=1145170/215=5696mm2选用2L180×
12(短肢相并,见图),ix=3.10cmiy=8.74cm
=300/3.1=96.77<
[λ]=350;
=1185/8.74=135.58<
[λ]=350.
图4.下弦杆截面
3.端斜杆Ba
已知N=483.50kN,lox=loy=253.4cm。
因为lox=loy,故采用不等肢角钢长肢相并(图 ),使ix=iy.
如选用2L140×
90×
8,则A=44.522cm2
ix=4.47cm,iy=3.74cm
截面刚度和稳定性验算:
=253.4/4.47=56.69<[λ]=150
λy=
=253.4/3.74=67.75<[λ]=150,刚度满足要求。
查b类截面轴心受压构件的稳定系数表,得φx=0.764
=483500/(0.764×
4452.2)=142.14N/mm2<215N/mm2,所选截面满足要求。
图5.端斜杆截面
4.竖杆Je
N=200.09kN(压力),lox=0.8l=0.8×
319.1=255.3cm选用2L75×
10的角钢,并采用十字形截面,则A=28.26cm,ix=1.70cm,iy=2.13cm
=255.3/2.26=112.96<[λ]=150,查b类截面轴心受压构件的稳定系数表,得φx=0.476
=200090/0.476×
2826=148.75N/mm2<215N/mm2 满足要求。
其余各杆截面选择计算过程不一一列出,见表
(2)
内力
设计值N
(KN)
计算长度(cm)
选用截面
截面积
A(
)
回转半径(cm)
[λ]
计算应力(N/
上弦杆
150.8
301.6
2L180×
14
短肢相并
77.93
2.51
5.03
48.96
150
0.847
-185.54
下弦杆
300
1185
12
67.42
3.10
8.74
135.58
350
169.86
253.4
2L160×
100×
10
长肢相并
36.08
4.50
3.62
70
0.751
-183
208.6
260.8
2L90×
6
21.27
2.79
4.05
75
206.4
229.5
287.0
2L100×
23.86
4.44
74
0.720
-208.05
228.7
285.8
73.77
131.42
250.8
312.6
90
0.621
-182.57
249.5
311.8
89
101.29
271.6
339.5
97
0.575
122.37
270.7
338.4
111.68
199
2L63×
5
12.29
1.94
3.04
102.6
0.538
-41.45
Cb
183.2
207.2
229.0
259.0
2L50×
9.61
1.53
2.53
119.7
135.4
0.439
0.363
-131.92
-159.54
231.2
289.0
151.1
0.304
-186.67
255.3
319.1
2L75×
十字形截面
28.26
2.26
3.61
113
0.476
148.75
七、节点设计
用E13焊条时,角焊缝的抗拉,抗压和抗剪强度设计值
=160N/mm2。
各杆件内力由表查得,最小焊缝长度不应小于8hf
下弦节点b(图)
斜杆Bb与节点板连接焊缝计算:
设肢背与肢尖的焊缝尺寸分别为8mm和6mm,所需焊缝长度为
肢背:
=(0.7×
439.10×
1000)/(2×
0.7×
8×
160)=171.52mm,取
=180mm
肢尖:
=(0.3×
1000)/(2×
6×
160)=98.01mm,取
=110mm
斜杆Db与节点板的连接焊缝计算:
肢背:
357.42×
160)=139.62mm,取
=150mm
肢尖:
160)=79.78mm取
=90mm
竖杆Cb与节点板连接焊缝计算:
因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸hf=5mm,焊缝长度
>
50mm.
根据以上求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隔和制作装配等误差,按比例作出构造详图,从而定出节点板尺寸。
节点板尺寸:
360mm×
415mm
下弦杆与节点板连接焊缝计算:
焊缝受力为节点板两侧下弦杆的内力差ΔN=695.05-256.00=439.05KN.
设肢尖与肢背尺寸6mm,
=0.75×
439050/2×
(415-12)=97.27<
16.Mp
本设计确定节点板尺寸可在施工图中完成,校核各焊缝长度不应小于计算所需的焊缝长度。
2.上弦节点B(图)
斜杆Bb与节点板连接焊缝计算,与下弦节点b中Bb杆计算相同。
斜杆Ba与节点板连接焊缝计算,N=483.50KN
肢背和肢尖焊缝分别采用:
hf=8mm和hf=6mm
肢背
=(0.65×
483500)/(2×
160)=175.37mm,取
=200mm
肢尖
=(0.35×
160)=125.91mm,取
为了便于搁置屋面板,上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背80mm,上弦角钢与节点板间用槽焊连接.焊缝可按两条焊缝计算,计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载P与上弦垂直。
上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得:
上弦与节点板间焊缝长度为460mm,则
上弦肢尖角焊缝的切应力为,
3.屋脊节点K(图)
弦杆的拼接一般都采用同号角钢进行拼接。
为了使拼接角钢在拼接处能紧贴被连接的弦杆和便于施焊,需切去肢尖角。
拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。
拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。
设焊缝为10mm,拼接角钢与弦杆的连接焊缝按被连接杆的最大内力计算,N=1460.6KN.每条焊缝长度为:
=1224.66×
1000/(4×
10×
160)=273.4mm,拼接角钢总长L=2×
(273.4+10)+20=586.8mm,取650mm
上弦肢背与节点板用槽焊缝,假定承受节点荷载,验算从略。
上弦肢尖与节点板用角焊缝,按上弦杆内力的15%计算。
设焊脚尺寸为10mm,取节点板长度为500mm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为
=(500/2-10-20)=220mm,
τf=(0.15×
1224660)/(2×
220)=59.64N/mm2
σf=6
=(6×
0.15×
1224660×
84.1)/(2×
2202)=136.80N/mm2
=127.01N/mm2<160N/mm2满足强度要求。
中弦杆与节点板的连接焊缝计算:
此杆内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸为5mm,焊缝长度大于或等于50mm.
4.支座节点a(图)
为便于施焊,下弦角钢水平肢的底面与支座底板间的距离不应小于下弦伸出肢的宽度,故取为220mm,在节点中心线上设置加劲肋,如劲肋的高度与节点板的高度相同,厚度同端部节点板为14mm。
(1)支座底板的计算。
支座反力R=548190kN
取加劲肋的宽度为110mm,考虑底板上开孔上开孔,按构造要求取底板尺寸为280×
400,偏安全的取有加劲肋部分的底板承受支座反力,则承压面积为
验算柱顶混凝土的抗压强度:
=R/A=548190/65520=8.37N/mm2<
fc=12.5N/mm2,满足要求
底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分成四块,每块板为两边支承而另两相邻边自由的板,每块办的单位宽度的最大弯矩为
M=β
a
式中
=8.37
a=172.6mm
β由b/a=0.45查得为0.048
M=0.0586×
8.37×
172.6×
172.6=14611.83N.mm
底板厚度t=20.19mm,取t=22mm.
加劲肋与节点板的连接焊缝计算:
偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4,则焊缝受力
V=548190/4=137047.5N
M=Ve=137047.5×
65=8908087.5N.mm
设焊脚尺寸为6mm,焊缝长度为530mm,计算长度为498mm,则焊缝应力为
=38.93N/mm2<
160N/mm2
加劲肋高度不小于212mm即可。
节点板,加劲肋与底板的连接焊缝计算:
设底板连接焊缝传递全部支座反力R=548190N,每块加劲肋传R/4=137047.5N,节点板传递R/2=274095N
节点板,加劲肋与底板的连接焊缝总长度
=2×
(280-12)=536mm
取
=6mm
每块加劲肋与底板的连接焊缝长度
下弦杆,腹板与节点板的连接焊缝计算:
杆件与节点板连接焊缝的计算同前,此处计算过程从略。
施工图
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