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1、钢结构课程设计计算书一.某梯形钢屋架结构设计二.设计资料：(2)某服装工厂屋面坡度1： 16,跨度24m,长度96m,地点：郑州市某区， 基本风压：0.20kN/m2,基本雪压：O/kN/n?。该车间内设有两台200/50kN中级 工作制吊车，轨顶标高为8.5m。(3)采用1.5mX6m预应力混凝土大型屋面板，60mm厚泡沫混凝土保护层， 卷材屋面，屋面坡度i=l/16o屋面活荷载标准值0.7kPa,雪荷载标准值为0.4 kN/m2,积灰荷载标准值为0.5 kN/m2。屋架较支在钢筋混凝土柱上，上柱截面 为 400mm X 400mm o(4)混凝土采用C20,钢筋采用Q235B级，焊条采用E
2、43型。(5)屋架计算跨度：人=24m-2X0.15m=23.7m 必o(6)跨中及端部高度：采用无楝体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在30m 轴线处的端部高度% =2.005小。屋架跨中起拱按/0/500考虑，取60mm。三、屋架形式及几何尺寸如图所示LO uo杆件轴力：N=-437.3KN=-437300N计算长度七=/.v=200.7cm。因为以二鼠，故采用不等肢角钢，短边相并, 选用 2L70x45x4, A=456c,m2 ,(=2.25cm, zv= 1.99cm,2 =45/4 = 11.3 A L = 2005=892ix 2.25因为打 =11.3 0.48 骁/a=0.4
3、8x 2007/45 =21.41所以1.09Z?4 200.71.09x45 4r i2= 2V(1 +三一7 ) =(1 +57 ) = 107.8(121 = 150八 /% t21.9920072x42l j因为心4，只求 9V =0.506, o = -=4373 = 189.5 215 N/mm?,W x 力9VA 0.506x4560所需截面合适。(4)竖杆IeN=95KN=95000N葭=0.8 / =08 x 309.1cm=247.3cm 4v = /=3O9.1cm内力较小，按制=150选择，需要的回转半径为:/247 3=2.06 cm=2.06 cmj =色=L =
4、1.65m”制 150查型钢表选用，选用 2L50x5, A=9.61 cm2, zA =1.88cm, iy =2.41cm,50/5 = 10, 4 =50/5 = 10, 4 =247.31.88= 131.5150因为 b = 100.58 loy/b = 0.58 x 3091 /50 = 35.9所以04(1+0.475Z?4309124.1(1 +0.475x5()430912 x52) = 1283幻= 150因为人&,只求%.= 0.381,N 95000 (7 =(pxA 0.381 x961= 259.5N/m/350N/mm2杆件截面选择表杆 件 名 称内力 设计 值N
5、(KN )截面规格截面 积A(cm2)计算长度 (cm)回转半径 (cm)长细比入 稳定系 数计算 应力 (N/mm2446%上 弦 杆437.32L110xl042.52150.6150 .63,384.9244.630.61500.858206.4下 弦 杆7662L110xl042.5230011853,384.9288.8235.435 00.138130.5aB-437.32L70x45x445.6200.7200 .72.251.9989.2100.91501.506189.5Bb346.52L125x839.5252.7252 .75.483.3846.174.83500.721
6、121.7b D-277.62L110x70x827.89283 .8283.83.512.9280.997.215 00.573173.7Dc197.62L110x70x827.89283 .8283.83.512.9280.997.235 00.57 3123.6cF-138.42010x70x1034.33307 .3307.33.482.9688.3103 .815 00.63263.8F d77.32L70x45x445.6307 .3307.32.251.99136.6154 .415 00.29 357.9dH-24.321110x70x1034.33331 .4331.43.4
7、82.9695.2112 .015 00.48114.7Aa-24.02L140x90x836.08160 .6200.74.503.6335.755.315 00.8327.8C b-48.02L140x90x836.08181 .8227.34.503.6340.462.615 00.79216.5EC-48.02L140x90x836.0 8203 .6254.54.5 03.6345.270.115 00.7517.4G d-48.12L140x90x836.08225 .4281.84.503.6350.177.61500.63720.5Ie952L50x59.61247.3309
8、.11.882.41131.5128.320 00.381259.57.节点设计(1)下弦节点“b”如下图用E43型焊条角焊缝的抗拉，抗压和抗剪强度设计值SON. 设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为=8mm和6mm,则所需的焊缝长度 为：肢背：0.7N2V；0.7x3433002x0.7x8x160加2%后取15cm。肢尖:加2%后取9cmo0.3N0.3x343300=76.0/72/77 ,2”： 2x0.7x6x160设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝=8mm和6mm,则所需的焊缝长度为:肢背：0.7NW70.7x2724002x0.7x8x160=106.4mm，加2乙后取13cm。肢尖:加2%
9、后取8cmo_ 0.3N0.3x272400。=60.8mm ,2hef； 2x0.7x6x160“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取勺=5mm。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为360mm x 540mm o下弦与节点板连接的焊缝长度为54cm, h =6mmo焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差&V=56L1KN-223.4KN=337.7KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：0.75 x 337700 N2x 0.7x6皿% x（540 -12）=51 AN/run2 2x160.69mm = 32。上弦与节
10、点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，上弦肢尖与节点板的 连接焊缝，应按上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝% = 10mm,节点 板长度为59cm ,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为59-1cm- 2cm = 26.5cm ,焊缝应力为:1.22(29.1 IN/mm +n. 0.15x719900_29HN/2t f -zy. 1 1 /V/ nlrrl2 x 0.7 xlOmmx 265m 0.15x719900x95x612%z- = 62.61 N mm12x0.7xl0x2652/I 1.222=59.00 N/mm?16G 用荷因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨
11、中节点设置工地拼接，左半边的上弦，斜杆和竖杆与节点板连接用工厂施焊，而右半边的上弦，斜杆与节点板的连接用工地焊缝。腹杆与节点板连接施焊计算方法与以上几个节点相同。(4)支座节点“a”如下图为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度 相等，厚度为14mm。1）支座底板的计算。支座反力：R=10F=239000N支座底板的平面尺寸采用280mmx360/nm,如仅考虑有加劲肋部分的底 板承受支座反力，则承压面积为280mmx 360mm=l00800/W.屋面材料：预应力大型屋面板桁架支撑布置如图所示。其中考虑到厂房内
12、有桥式吊车，布置下弦纵向水平支撑。（见下图）i 60005006000x132-CC1LG1jX/ GG1 LG1XXLG1r-4GG2QJLG1LG1二LG1/ 、LG1LG1 1LG1XXLG1GG2GG2cuLG1LG1LG1LG1LG1/ccLG1LG1CC3LG1桁架及桁架上弦支撑布置6000tt500LG1GG1 LG1XXCUT-4GG2三LG1LG1LG1/XLG1 1 CC1=;0S寸CU2一y/ GG1 LG1GG4xCC1GG4LG1OJ / cuLG1CU / OJGG4/ GG3 GG4cu / cu/ CC3 GG4CC3GG49LG1/ GG1 $/ CC2 GG
13、4xxGG4CC1桁架及桁架下弦支撑布置桁架支撑布置图符号说明：sc上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑;GG刚性系杆；LG柔性系杆239000100800验算柱顶混凝土抗压强度:=2.37 N mm? fc = 12.5 N/ivm1式中，力为混凝土强度设计值，对C25混凝土，fc = 2.5N/nun底边的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：式中，0为底板下平均应力：239000 c 2r 脑/ 2 a = Z.J / N mnr2SQmmx 360mm卬为两支承边之间的对角线长度：/14? 二
14、 :a.- A 140mnr +145 mtrr =196.76帆加n2；夕为系数，由a/查表得,4为两支承边的相交点到对角线外的垂直距。由相似三角形的关系，得:卜=980 =0.4984 196.76145x133 = 980mm?1196.76查表8.4.1,得/0.058.M = 0.058 x2.37 N/nmi2 x 196.762mm2 =5321.69 N.ivm/mm底板厚度：t=理=6*5321.69/而=12.19mm 16mm,取仁13mm。 f V2i5N mnr2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。偏于安全地假定一个加劲肋的受力为
15、桁架支座反力的1/4,即:2390004= 59750N则焊缝内力为:V = 59750NM = 59750N x 70mm=4182500N.mm设焊缝hf =6mm,焊缝计算长度。=455-12-20=423mm,则焊缝应力：59750N、2x 0.7 x 6mm x 423/72/7： ?(4182500x61+ 弓2x0.7x6mmx423 xl.22)-21.68 Nhnm1160N/ mm23）节点板，加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力R=239000N,其中每块加劲肋各传；R=59750N,节点板传递R/2 = 119500N。设节点板与底板的连接焊缝的焊角尺寸%=
16、6mm,则焊缝长度 人,=2x(280/77m-12mm) = 536mm ?焊缝强度验算如下：R/21195000.7x536x6= 53.1 N/71/712 (1.22x1602每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为:4二(145-20-12) xl2=226mm焊缝强度验算如下：Of=譬=图=62.95 N卜病 K10腹杆最大内力N=437.3KN,查表得：中间节点板厚度取10mm,支座节点板厚度取12mm。设4=60,查轴心受力稳定系数表，。=0.807需要截面积：A二/黑二4340.5mm2需要回转半径：ix = =25.1mm, iy= = -=25.1mmA 60260根据所需要的A
17、, ix, iy查角钢型钢表，选用2L110X10, A=4252mm2,ix =3.38cm, iy=4.92cm,=按所选角钢进行验算:A 4= 1=44.60.58/乙=0.58x1506 /110 =7.94所以 +等；黑。+黑黑因为人九，只需求90.858公武二讲皿公州所而所选截面合适（7）下弦杆1012LU0 米 102LU0 米 10整个下弦采用同一截面，按最大设计值计算。N=766. 0KN=766000NlOx=300cm, /0 v = 1185cm所需截面积=3562.8/71/722人 N 7660004 =l= f 215选用 2L110X10, A=4252mm23562.8mm2 ix =3.38cm, iy=4.92cm考虑下弦有2021.5皿的栓孔削弱，下弦净截面面积:4=4252-2x21. 5x10mnr =3822mrrrN7660003822= 200AN/mnr215 NI mm1102L11010下弦截面(8)端斜杆aB