三角形钢屋架课程设计.docx
- 文档编号:18326105
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:440.91KB
三角形钢屋架课程设计.docx
《三角形钢屋架课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三角形钢屋架课程设计.docx(21页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
三角形钢屋架课程设计
三角形钢屋架课程设计
三角形钢屋架课程设计任务书
一、设计题目
啤酒厂A线车间单层单跨厂房的三角形钢屋架。
二、设计资料
厂房,三角形屋架跨度14.7m,间距6m,设有两台工作级别A4的软钩吊车,建筑平面示意如图1所示,屋面材料采用上、下两层多波形压型钢板(自重0.12kN/m2),中间用
3
100mm厚玻璃丝棉保温层(自重0.065kN/m),屋面离地面高度约为7m,厂房长度12m。
基本风压0.45kN/m2,雪荷载为0.40kN/m2。
屋架两端支撑于截面为400mmX400mm的钢筋
混凝土柱上,柱混凝土等级为C20。
nT
Tr
I
I
II
K1建筑平面示总图
三、设计内容
1、选择钢屋架的材料。
2、确定钢屋架的几何尺寸
3、屋架及屋盖支撑的尺寸
4、檩条的设计
5、钢屋架设计
6、绘制钢屋架施工图
四、参考资料
1、《钢结构设计规范》(GB50017—2002)。
2、《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)。
3、《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)。
4、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)。
5、《建筑结构制图标准》(GB—T50101—2001)。
6、《建筑结构设计术语和符号标准》(GB/T50083—97)。
7、《钢结构设计手册》,罗邦富等,中国建筑工业出版社,
&《钢结构》(第二版),魏明钟主编,武汉理工大学出版社,
三角形钢屋架课程设计计算书
一、屋架尺寸和檩条、支撑布置
1、屋架尺寸
屋架计算跨度:
I。
=I-300二30000-300二29700mm
屋面高度:
h=4740mm
上弦长度:
L=23700/(20.9285)=112762mm
节间长度:
a二12762二2127mm
6
屋面倾角:
:
•二acrtan」21.80
2.5
节间水平投影长度:
a二acos〉=21270.9285=1975mm
屋架几何尺寸见图2。
2、檩条和支撑布置
1988。
2002。
2),檩距为节间长
根据屋面材料的最大容许檩距,可将檩条布置于上弦节点上(见图度。
在檩条的跨中布置一道拉条
根据厂房总长度72mm,跨度24mm,有中级工作制吊车及第一开间尺寸5.5m等因素,可
在厂房两端的第二开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑,并在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间设置一道垂直支撑(在跨中,见图3)。
上弦檩条可兼作系杆,故不另设系杆,在下弦跨中央设置一道通长的柔性系杆。
此外,在厂房两端的第一开间下弦各设三道刚性系杆(见图3)。
二、檩条设计
选用]12.6槽钢截面,由型钢表查得,自重12.32kg/m〜0.12kN/m,wx=62.1cm3,
Wy=10.2cm3I391cm4
,。
1、荷载计算(对轻屋面,可只考虑可变荷载效应控制的组合)永久荷载:
(坡面)
压型钢板:
20.122.127=0.52kN/m
檩条和拉条:
0.12kN/m
永久荷载标准值:
gk=0.70kN/m
可变荷载:
(檩条受荷水平投影面积为2.1276=12.76m2,未超过60m2,故屋面均布活
荷载取0.5kN/m2,大于雪荷载,故不考虑雪荷载。
)
qk=0.52.127cos:
=0.52.1270.9285=0.99kN/m
檩条均布荷载设计值:
q=“GgK+QqK-1.20.70+1.40.99=2.23kN/m
qx二qcos:
-2.230.9285=2.07kN/mqy=qsin:
=2.230.3714=0.83kN/m
2、强度验算
弯矩设计值(见图4):
檩条的最大应力(拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处
v5(gKqK)yl
l"384El
因有拉条,不必验算整体稳定性。
故选用]12.6槽钢檩条能满足要求。
三、屋架节点荷载计算
1、永久荷载(水平投影面)
压型钢板:
20.12/0.9285=0.26kN/m2
檩条和拉条:
0.12/1.975=0.06kN/m
屋架和支撑自重:
0.120.011^0.120.01124=0.38kN/m2
水平投影面永久荷载标准值:
gk=0.70kN/m2
2、屋面活荷载
屋面活荷载为0.5kN/m2。
3、风荷载
风荷载高度变化系数为1.25,屋面迎风面得体型系数为—0.328,背风面为—0.5,所以负风压的设计值(垂直于屋面)为
迎风面:
--1.41.250.3280.3--0.17kN/m2
背风面:
.2=-1.41.250.50.3=-0.26kN/m2
1和匕均小于永久荷载(荷载分项系数取1.0)垂直于屋面的分量0.570.9285=0.53kN/m2,所以永久荷载与风荷载联合作用下不会使杆件的内力变号,故风荷载产生的内力的影响不予考虑。
4、屋架上弦在檩条处的集中荷载
屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为
F=(1.20.701.40.5)61.975=18.2kN
四、屋架杆件内力计算
由于屋面坡度较小,风荷载为吸力,且远小于屋面永久荷载,故其与永久荷载组合时不会增大杆件内力,因此不予考虑芬克式屋架在半跨活荷载作用下,腹杆内力不会变号,故只须按全跨永久荷载与全跨活荷载组合计算屋架杆件的内力。
屋架杆件内力计算可用图解法或数解法进行。
此屋架为标准屋架,可直接由建筑结构静力计算手册查得各杆件的内力系数,然后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力。
见表1
屋架杆件内力计算表
杆件名称
杆件
内力系数
内力设计值/kN
上弦
AB
—14.81
—269.6
BC
—13.66
—248.6
CD
—14.07
—256.1
DE
—13.70
—249.4
EF
—12.55
—228.4
FG
—12.95
—235.7
下弦
AH
+13.75
+250.3
HI
+11.25
+204.8
IJ
+7.50
+136.5
腹杆
DI
—2.79
—50.8
BH,CH
—1.21
—21.9
EK,FK
—1.21
—21.9
HD,DK
+2.50
+45.5
IK
+3.75
+68.3
KG
+6.25
+113.8
GI
0.00
0
五、杆件截面选择
弦杆端节间最大内力为-269.6kN,由焊接屋架节点板厚度选用表,可选用屋架中间节点板厚度为8mm,支座节点板厚度为10mm。
1、上弦杆
整个上弦不改变截面,按最大内力计算。
Nmax"269.6kN,即lox=212.7cm。
选用2L90X7短肢相连的T形截面,由型钢表查得
2
N269.6103
2
24.61025®f215N/mm
2127=77:
:
[]=350
2.78
l0y
ly
4254
■7T=1064[H350
故所选截面合适。
2、腹杆
(1)DI杆。
l=255.5cm
2.35cm。
=173.7N/mm2:
:
2
=215N/mm
5
Iy0
1498
+住["150
由怎-135查表得辱-0.3455
单角钢单面连接计算构件稳定性时强度设计值折减系数为
N16.0103
0.34554.39102
=144N/mm2:
:
rf=0.80215=172N/mm2
故所选截面满足要求。
(3)HD、DK杆
Nh【45.5kN,丨=343.7cm
选用匚45X4单角钢截面,A=3.49cm2,iy0=0.89cm,则
10=0.91=0.9343.7=309cm
单角钢单面连接计算构件强度时强度设计值折减系数r=0.85,则
故所选截面满足要求。
(4)IK、KG杆
Iox=I=343.7cm,
两根杆件采用相同截面,并按最大内力Nkg=・113.8kN计算
l0y=2l0x-2343.7=687.4cm。
选用2L45X4,A=23.49=6.98cm2,ix=1.38cm,iy=2.16cm,
故所选截面满足要求。
(5)GJ杆。
N=0,丨二474cm。
并按受压支撑验算其
对有连接垂直支撑的屋架WJ—2,采用2L56X4组成十字形截面,长细比。
iy0=2.18cm丨0=0.91=0.9汇440=396cm
yo
396
2.18
=181.7:
:
[■]
=200
故满足要求
对不连接垂直支撑的屋架
WJ—1,选用匚56X4单角钢,并按受拉支撑验算其长细比,
iy0=1.11cm
5
iy0
。
=396=356.8:
:
[‘]=400
1.11
故满足要求。
屋架各杆件截面选择情况列于表2。
表2屋架杆件截面选择表
杆件名称
杆件编号
内力设计值N
(kN)
计算长度
(mm)
选用截面
截面
面积
A
(cm2)
杆件受力类型
长细比
容许长细比
[入]
半i
min
计算
应力
a
(N/mm
2)
杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝(mm)
填板数(每节间)
l0x
l0y
'-X
上弦
AB、
BC、
CD、
DE、
EF、FG
-269.6
2127
4254
2L90X6
24.6
压杆
7.
5
106.
4
150
0.515
197.0
—
1
下弦
AH、
HI、IJ
250.3
4976
1185
2L75X
50X5
12.26
拉杆
346
322
350
—
204.2
6-150
4-80
2
腹杆
DI
-50.8
2044
2555
2L50X4
7.8
压杆
133
108.
7
150
0.375
173.7
4-50
4-50
2
BH、
CH、
EK、FK
-21.9
1498
1498
L56X4
4.39
压杆
135
150
0.346
144
4-50
4-50
HD、DK
+45.4
3090
3090
L45X4
3.49
拉杆
347.2
350
—
130.4
5-80
4-50
IK、GK
+113.8
3437
6874
2L45X4
6.98
拉杆
249
318.
2
350
—
163
5-80
4-50
2
GJ
0(压)
4266
4266
2L56X6
8.78
压杆
入y0=195.7
200
—
—
4-50
4-50
7
0(拉)
4266
4266
2L56X6
4.39
拉杆
入y0=384.3
400
—
—
4-50
4-50
六、节点设计
1、屋脊节点(见图6)
腹杆GK与节点板的连接焊缝,查表得ffw=160N/mm2(以下同),取肢背和肢尖的焊角
尺寸分别为hf1=5mm和hf2=4mm,则杆端所需的焊缝长度分别为
3
肢背:
—2;7NhffW10罟。
汽寫10”mm故取"测
肢尖:
—8=©Ngkw.8」33102・510345.8mm取"50mm
20.7hf2ffw20.74160
拼接角钢采用与上弦杆等截面,肢背处削棱,竖肢切去V=t・hf^75^17mm,
取V=20mm,并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接。
拼接接头一侧所需的焊缝计算长度为
拼接角钢的总长度为
I=2仏10)d=2(10510)50=280mm
上弦杆与节点板的塞焊缝,假定承受节点荷载F/2。
上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆
内力Ngf的15%计算,且考虑由此力产生的偏心弯矩作用(偏心距e=54mm)。
设肢尖焊缝焊
角尺寸hf=5mm,节点板总长度为660mm,(根据上述腹杆与节点板的焊缝连接长度,并考虑杆件间应留的空隙等,按比例绘出节点大样图,从而确定节点板尺寸),则节点一侧弦杆焊缝的计算
长度为lw=(660/2)/cos:
-20-10=(660/2)/0.9285-20-10=325mm
焊缝应力为
0.15235.7103
20.75325
「
(二)2+(if)2斗155)2+18.62=21.9N/mm2 \PfV1.22 由以上计算结果可知,因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大,且连接长度较大,故可按构造进行满焊,不必计算。 2、下弦拼接节点(见图7) 屋架跨度24m超过运输界限,故将屋架分为两个运输单元,在屋脊节点G和下弦节点I处 设置工地拼接。 腹杆杆端与节点板的焊缝连接按IK和ID中最大内力Nx=68.3kN计算。 设肢背和肢尖的焊角尺寸均取hf=4mm,则杆端所需的焊缝长度分别为 肢背: 3 l1=lw18w8=0.6768.3108=59.1mm故取h=60mm。 20.7hf1ffw20.74160 肢尖: 3 28二©Nik8』3368・31033.2mm取l^50mm 2w220.7hf2ffw20.74160 弦杆与节点板的连接焊缝按弦杆内力Nih和Nj的内力差N计算,因N较小,按构造布 置焊缝即可满足要求,不作计算。 拼接角钢采用与下弦杆相同截面,肢背处削棱,竖肢切去 V=t・hf^555=15mm。 按拼接焊缝与杆件等强度原则,接头一侧每条焊缝所需的计 算长度为 拼接角钢所需总长度为 I=2(lw10)10=2(12010)10=270mm 3、上弦节点D(见图8) 各腹杆杆端与节点板的焊缝计算从略,节点板的形状和尺寸如图8所示 上弦肢背塞焊缝承受檩条传来的集中荷载(节点荷载)F,取节点板缩进肢背 5mm,hf=t/2=8/2=4mm则 _F f20.7hflw =18.2X03 1.2220.74(700-8) =3.8N/mm2: 0.8ffw=0.8160=128N/mm2 肢尖与节点板的焊缝承受弦杆的内力差: N=NDC—Nde二—256.1249.4二—6.7kN 偏心距e=65mm,且节点板长度较大,故可不作计算,按构造要求布置焊缝进行满焊即 可。 4、支座节点(见图9) eoo 屋架支承于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,fee=10N/mm2,为便于施焊,取下 弦轴线至支座底板上表面的距离为160mm,并设置图10所示加劲肋。 下弦杆端与节点板的焊缝取肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为hf^5mm和hf^4mm,则所需焊缝长度为 l1=110mm。 上弦杆端与节点板的焊缝,由于焊缝长度较大,可不必计算,按构造要求即可。 (1)支座底板计算 支座反力为R=6F=618.2=109.2kN 支座底板尺寸取ab=250mm250mm,采用M22锚栓,并用图示U形缺口。 柱顶混凝土的压应力为 22 =1.61N/mm: : fCe=10N/mm 底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算。 支座节点板和加劲肋将支座底板分为四块,每块底板均为两相邻边固定支承而另两相邻边自由的板。 两支承边之间的对角线长度为(125-》2•(125-》2=170mm 两支承边的交点到对角线的垂直长度为 b)^=a1/2=85mm,b)i/=85/170=0.5,杳表得: =0.058,贝U 22 M=qai-0.0581.79170-3000.4Nmm 底板所需厚度(f按厚度t在16~40范围取值): 6M=63000 _f_205 二9.4mm 故取t=20mm。 |90I. 1f L 1 1 1 讳0 \M a 1 1 1 J r 1 | 1 IZ / V」0 15 * (2)加劲肋与节点板的连接焊缝。 加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似,如图10所示。 假定一块加劲肋的受力为屋架支座反力的 1/4,即 109.2 =27.3kN 125—05 M=Ve=24.6163.8kN 2 60 V ,60J *'f -12 加劲肋厚度采用10mm,焊脚尺寸hf取6mm,焊缝 计算长度为匚=180-152-12=138mm,则焊缝应力 图10加劲肋的计算简图(单位: mm 为: 故满足要求。 其余各节点的构造见施工图 七、屋架施工图 屋架施工图如图11所示 N50.8103 A一0.3757.8102 所选截面合适。 (2)BH、CH、EK、FK杆。 N=-21.9kN,l=166.4cm 选用匚56X4单角钢截面,A=4.39cm2,iy0-1.11cm, l0=0.91=0.9166.4=149.8cm 6163.86***102)2(27.310) 1.2220.76138220.76138 =55.6N/mm2: : =160N/mm2 (3)加劲肋、节点板与支座底板的连接焊缝。 图10所示切口宽度为15mm,两条节点板和四条加劲肋焊缝的总长度为 、Tw=2(250-10)4(125-5-15-10)=860mm
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三角形 屋架 课程设计