鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)資料1、題號4的已知條件梯形鋼屋架跨度30M，長度72M，柱距6M。該車間內(nèi)設(shè)有兩臺200/50KN中級工作制吊車，軌頂標(biāo)高為8000M。冬季最低溫度為20，地震設(shè)計(jì)烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為01G。采用15M6M預(yù)應(yīng)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I1/10。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為07KN/M2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為03KN/M2，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為035KN/M2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400MM400MM，混凝土標(biāo)號為C25。鋼材采用Q235B級，焊條采用E43型。2、屋架計(jì)算跨度LO302015297M，3、跨中及端部高度端部高度H1900MM（軸線處），H1915MM（計(jì)算跨度處）。屋架的中間高度H3400MM，屋架跨中起拱按LO/500考慮，取60MM。二、結(jié)構(gòu)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GWJ（鋼屋架）；SC（上弦支撐）XC（下弦支撐）；CC（垂直支撐）；GG（剛性系桿）；LG（柔性系桿）圖2屋架支撐布置圖三、荷載與內(nèi)力計(jì)算1荷載計(jì)算荷載與雪荷載不會同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值三氈四油放水層040KN/找平層（20MM厚水泥砂漿）00220040KN/保溫層（80MM厚泡沫混凝土）0086048KN/預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板140KN/鋼屋架和支撐自重012001130045KN/管道設(shè)備自重010KN/總計(jì)323KN/可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載070KN/積灰荷載060KN/總計(jì)13KN/永久荷載設(shè)計(jì)值135323436KN/可變荷載設(shè)計(jì)值1413182KN/2荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)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(diǎn)永久荷載及可變荷載F4361821565562KN全跨永久荷載半跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載N半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載F21821561638KN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(diǎn)屋架及支撐自重F3045135156547KN半跨大型屋面板重及活荷載F41413507141562583KN3內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)采用程序計(jì)算桿件在單位節(jié)點(diǎn)力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見表1。內(nèi)力系數(shù)（F1）第二種組合第三種組合桿件名稱全跨左半跨右半跨第一種組合FF1F2F1F2F3F4F3F4計(jì)算桿件內(nèi)力（KNAB00001000000016000026026BCCD1135849345631395845450199281381512063139DEEF1819130862510118992819816314373626094101189FGGH21531462846119769108451983614954033629119769HJ2236139810251243861106601045504834138707124386上弦IJJK22731439102126445112784725054960313913126445AB63349418335213329362784216223818935263BC1536113498854467879668444375902126585446CD20211414743112426102484914934757830247112426DE221214449391230511104721022004939836354123051下弦EF2123116811681181001024571024574178241782118100AB1134866327630835869349865285721464963083斜腹桿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豎桿KF00200111078078011011112四、桿件截面設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力，N63083KN，由屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考可知支座節(jié)點(diǎn)板剛度取14MM；其余節(jié)點(diǎn)板與墊板厚度取12MM。1上弦桿整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N126445KN計(jì)算長度屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度OXL1507MM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，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度YL4521MM根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長度，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并，見圖3圖3上弦截面設(shè)60，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0807需要截面積A728772MFN104526需要回轉(zhuǎn)半徑XIYILO7MLOX475602根據(jù)需要的A、XI、Y查角鋼型鋼表，初選2L18011014，A77932M，308MM，88MM。XIYI按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算X150OIL964830157Y150OIL2由于，只需求出，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0847XYYYMPAX,故用不等肢角鋼，短肢相并，見圖4。圖4下弦截面A67422M，31MM，874MM。XIYIX350OIL796310Y350所選截面滿足要求。485OIL3端斜桿BA已知N63083KN，OXLY2456MM。因?yàn)镺XLY，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使XIY，選用角鋼2L1409010A445222M，XI447MM，YI874MM截面剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算X15094576OILY15032OIL因?yàn)橹恍枨?，查表?764XYYYMPA215MPA所選截面滿足要求。46185247603ANY4再分腹桿EGGK此桿在G節(jié)點(diǎn)處不斷開，采用通長桿件。拉力KN，KN15K7415EGN壓力KN，KN20EG18GK計(jì)算長度屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長度OXL0822500822501800MM屋架平面外根據(jù)支撐布置取OYL（075025）450（075025）44463MM121N520148選用2L635，見圖5。圖5再分腹桿EGK圖6中豎桿KFA122862M，194MM，304MM。XIYIX539150OIL789410Y1502563OIL因?yàn)橹恍枨?，查表?32，則XYYYMPA215MPA5128632053ANY拉應(yīng)力所選截面滿足要求MPA1845豎桿IEN7916KN，0830522442MM，LLX0MLY30520由于桿件內(nèi)力較小，按150選擇，需要的回轉(zhuǎn)半CMLIOX6315024CLIOY1523查型鋼表，選用2L635,其幾何特性為A12286IX49MIY4015821CMILXO039045ILYO因?yàn)橹恍枨?，查表?406，則YXXXMPAANX21571586240793其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計(jì)算結(jié)果見表2屋架桿件截面選擇表計(jì)算長度（CM回轉(zhuǎn)半徑（CM長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)名稱桿件編號內(nèi)力（KN）XL0YL0截面規(guī)格截面面積（CM2）XIYIXY容許長細(xì)比XY計(jì)算應(yīng)力MPA上弦IJJK126445150845242L1801101477933088848965141150084719159下弦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腹桿JG481127615892L5059606153253834631500665753五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)用E43焊條時(shí)，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPA160WF各桿件內(nèi)力由表1查得1下弦節(jié)點(diǎn)B（1）斜桿BB與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8MM和6MM。所需焊縫長度為肢背MM，取200MM3198631826072490WFEHNLWL肢尖，取120MMMFLE43L（2）斜桿DB與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8MM和6MM。所需焊縫長度為肢背，取180MMLW0618061487042WL肢尖93751210575MM，取110MM63（3）豎桿CB與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸5MM。FH根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為457MM340MM。（4）下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫驗(yàn)算焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差N854163521350233KN，設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6MM，所需焊縫長度為457MM,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為160MPAMPAF791024567023（5）節(jié)點(diǎn)板尺寸根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點(diǎn)尺寸。如圖7所示圖7節(jié)點(diǎn)板B尺寸2上弦節(jié)點(diǎn)B（1）斜桿BB與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，與下弦節(jié)點(diǎn)B中BB桿計(jì)算相同。（2）斜桿BA與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為10MM和6MM。所需焊縫長度為肢背，取210MMMFHNLWE20318607230WL肢尖，取180MMFLEW4817643L（3）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8MM。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，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。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得，MHF61221節(jié)點(diǎn)板厚度MHF10上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為470MM，則MPA08MPA170WFLP4705956WF上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差N6313902663113KN偏心距E110259841MM設(shè)需焊縫長度為470MM，則MPALHNWEMFF327062PAFF16014081312222（4）節(jié)點(diǎn)板尺寸方法同前，如圖8所示圖8節(jié)點(diǎn)板B尺寸3屋脊節(jié)點(diǎn)K（1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進(jìn)行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。拼接一側(cè)的焊縫長度可按弦桿內(nèi)力計(jì)算。設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為10MM，則需焊縫長度為，取300MMWFFWHNL704M24302481607425WL拼接角鋼長度取23002024664MM2斜桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6MM和5MM，所需焊縫長度為肢背，取100MMMLW8901267054WL肢尖，取焊縫長度60MM523根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為500MM240MM。3弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算取節(jié)點(diǎn)板的長度為500MM，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為220MM。上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載201/50WFLHP7MPAFMPAW16580618207569上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15計(jì)算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩設(shè)焊腳尺寸為10MM。PALHNWEF586120716452MLMEF2422PAFF160315861412222（4）中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸5MMFH（5）節(jié)點(diǎn)板尺寸方法同前，如圖9所示圖9節(jié)點(diǎn)板K尺寸4下弦跨中節(jié)點(diǎn)F（1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算拼接角鋼與下弦桿截面相同，設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為8MM，則需焊縫長度為，取MFHLWW40168704256704A40416420MMWL拼接角鋼長度242020860MM（2）弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算按下弦桿內(nèi)力的15計(jì)算，設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為6MM，弦桿一側(cè)需焊縫長度為肢背，取110MMMLW271046702518WL肢尖，取60MM3L（3）節(jié)點(diǎn)板尺寸方法同前，如圖10所示圖10節(jié)點(diǎn)板F尺寸5端部支座節(jié)點(diǎn)A圖11支座節(jié)點(diǎn)A為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為180MM。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相同，厚度同端部節(jié)點(diǎn)板為14MM。（1）支座底板計(jì)算支座反力NR562901取加勁肋的寬度為110MM，考慮底板上開孔，錨栓直徑取D25MM，錨栓孔直徑為60MM，則所需底板面積按構(gòu)造要求取底224739/60135269MFRCA錨栓孔缺口面積板尺寸為280MM400MM，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26014028C驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度滿足MPAFPAARCN51