钢结构专业课程设计21米梯形屋架.doc

资源描述

21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檩）一、设计资料厂房跨度为21m，长度为108m，柱距为12m，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/10，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，雪荷载为s0=0.25 KN/m2，不考虑风压。钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。 1、屋面荷载原则值：屋架及支撑自重 0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348 压型钢板 0.15* =0.151 檩条（约0.5KN/M,间距1.5m） 0.333 恒荷载总和 0.832 雪荷载 0.25 （不大于0.5，取屋面活载0.5 ）积灰荷载 0.6 活载总和 1.1 2、屋架计算跨径：。 3、屋架形式及图示如图1：二、荷载与内力计算 2.1、荷载计算依照荷载规范，屋面活荷载与雪荷载不会同步浮现，取两者较大值计算。屋面荷载汇总：表1 屋面荷载汇总荷载类型荷载名称荷载原则值永久荷载D 总计 0.832 kN/m2 可变荷载雪荷载L 1.1 kN/m2 2.2、荷载组合节点荷载设计值按可变荷载效应控制组合其中永久荷载分项系数,屋面活载或雪荷载载荷分项系数,组合只设计值，积灰荷载按永久荷载效应控制组合其中永久荷载分项系数，活荷载分项系数，故节点荷载取44.1792,支座反力。 2.3、内力计算屋架在上述荷载组合伙用计算简图4所示，用软件求得在F=44.1792作用下屋架各杆内力入图4所示。内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1) ----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆端 1 杆端 2 ---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 182.434108 0.00000000 0.00000000 182.434108 0.00000000 0.00000000 2 433.138342 0.00000000 0.00000000 433.138342 0.00000000 0.00000000 3 531.366341 0.00000000 0.00000000 531.366341 0.00000000 0.00000000 4 522.482935 0.00000000 0.00000000 522.482935 0.00000000 0.00000000 5 522.482935 0.00000000 0.00000000 522.482935 0.00000000 0.00000000 6 531.366341 0.00000000 0.00000000 531.366341 0.00000000 0.00000000 7 433.138342 0.00000000 0.00000000 433.138342 0.00000000 0.00000000 8 182.434108 0.00000000 0.00000000 182.434108 0.00000000 0.00000000 9 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 10 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 11 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 12 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 13 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 14 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 15 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 16 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 17 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 18 -540.902301 0.00000000 0.00000000 -540.902301 0.00000000 0.00000000 19 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 20 -500.464791 0.00000000 0.00000000 -500.464791 0.00000000 0.00000000 21 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 22 -332.264738 0.00000000 0.00000000 -332.264738 0.00000000 0.00000000 23 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 24 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 -22.0896000 0.00000000 0.00000000 25 -340.214382 0.00000000 0.00000000 -340.214382 0.00000000 0.00000000 26 256.955055 0.00000000 0.00000000 256.955055 0.00000000 0.00000000 27 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 28 -194.890286 0.00000000 0.00000000 -194.890286 0.00000000 0.00000000 29 123.262805 0.00000000 0.00000000 123.262805 0.00000000 0.00000000 30 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 31 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 32 14.2081660 0.00000000 0.00000000 14.2081660 0.00000000 0.00000000 33 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 34 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 36 35.4192210 0.00000000 0.00000000 35.4192210 0.00000000 0.00000000 37 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 38 14.2081660 0.00000000 0.00000000 14.2081660 0.00000000 0.00000000 39 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 -69.2313881 0.00000000 0.00000000 40 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 41 123.262805 0.00000000 0.00000000 123.262805 0.00000000 0.00000000 42 -194.890286 0.00000000 0.00000000 -194.890286 0.00000000 0.00000000 43 -44.179 0.00000000 0.00000000 -44.179 0.00000000 0.00000000 44 256.955055 0.00000000 0.00000000 256.955055 0.00000000 0.00000000 45 -340.214382 0.00000000 0.00000000 -340.214382 0.00000000 0.00000000 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 三、杆件截面选取腹杆最大内力340.21KN（压），由屋架节点板厚度参照表7.4可知，支座节点板厚度取12mm，中间节点板厚度10mm。 3.1 上弦整个上弦不变化截面，按最大内力计算,,. 选用2L11012 A=63.2 <=150 双角钢T型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比故，按b类附表查=0.791 填板每个节间放一块（满足范畴内不少于两块） 3.2 下弦整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算连接支撑螺栓孔中心至节点边沿距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用2L125（断肢相并） A=39.4 <=350 填板每个节间放一块 3.3 斜腹杆（45）杆 N=-340.21KN 选用(长肢相并) A=27.8 故由按b类截面查表4.2=0.6424 填板每节间放三块（44）杆 N=257.0KN 内力不大，按受压长细比控制截面选用（长肢相并）A=27.8 <=350 截面验算填板每个节间放一块（42）杆 N=-194.9KN 选用 A=21.28 故，按b类附表查=0.6768 填板每节间放两块（41）杆 N=123.3KN 选用 A=9.6 <=350 截面验算填板每个节间放一块 (39) 杆N=-69.3 选用（长肢相并）A=12.28 故，按b类附表查=0.397 填板每节间放三块（38）杆N=14.2KN 由于内力较小 A=9.6 每个节间放两块填板（36）杆 N=35.4KN 由于内力较小， A=9.6 。每个节间放两块填板 3.4 竖向腹杆（24）杆 N=-22.1KN 内力较小可按选取截面。选 A=9.6 填板放两块， (43) 杆 N=-44.18KN 内力较小可按选取截面。选 A=9.6 填板放两块， (40) 杆 N=-44.18KN 内力较小可按选取截面。选 A=9.6 填板放三块，（37）杆 N=-44.18KN 内力较小可按选取截面。选 A=9.6 填板放三块，（35）杆 N=0 内力较小可按选取截面。选 A=9.6 填板放三块，但实际节点板宽度较大，故仍可用。屋架杆件截面选用表杆件名称杆件编号内力计算值KN 计算长度（m）所用截面截面积（m）计算应力（mpa）容许长细比杆件端部角钢肢背和肢尖焊缝（mm）填板数上弦杆 17单元 -540.9 150.8 300 63.2 108.2 150 1 下弦杆 6单元 531.37 300 1050 39.4 134.87 350 1 腹杆 24单元 -44.18 159．2 199.0 9.6 87 150 2 45单元 -340.21 201.44 251.8 27.8 190.5 150 3 44单元 257.0 201.44 251.8 27.8 92 350 1 43单元 -44.18 182 227.5 9.6 149 150 2 42单元 -194.9 228.08 285．1 21.28 135.3 150 2 41单元 123.3 228.08 285．1 9.6 128 350 1 40单元 -44.18 206 257.5 9.6 126 150 3 39单元 -69.3 249.28 311.6 12.28 142 150 3 38单元 14.2 248.98 9.6 14.8 350 2 37单元 -44.18 9.6 149 150 3 36单元 35.4 9.6 36.9 350 2 35单元 0 9.6 0 200 3 4、节点设计 4.1 下弦节点（8）节点先计算腹杆与节点板连接焊缝：（44）杆N=257KN 肢背肢尖 (43)杆N=-44.12KN 内力较小，按构造拟定焊缝 (42)杆N=-194.9KN 肢背肢尖依照上面计算成果和构建之间应有制作和装配误差，拟定节点板尺寸260 350mm 另一方面验算下弦杆与节点板连接焊缝内力差由节点板长度350mm，角焊缝计算长度采用hf=6mm，肢背焊缝应力 4.2上线节点（23）节点（44）杆N=257KN 肢背肢尖 (45)杆N=-340.2KN 肢背肢尖验算上弦节点与节点板连接焊缝：节点缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=44.172KN. 量节点板宽415mm 焊缝承担内力差偏心距e=11-3.16=7.84mm 偏心力矩M=*e=332.3*7.84=26.05KNM hf2=10mm 4.3 屋脊节点（17）节点 hf=10mm 拼接角钢长度上弦节点板之间焊缝：上弦肢尖与节点板连接焊缝按上弦内力15%计算，肢尖焊缝hf=10，节点板长度45cm 则节点一侧弦焊缝计算长度 4.4跨中节点（5）节点 N5=522.48KN 肢背肢尖腹杆不受力，按构造焊接，=5mm 因此节点板取。 4.5 支座节点（9）节点为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢底面与支座地板净距离取160mm，在节点中心加劲肋高度与节点板高度相等，厚度12mm。 4.5.1 支座底板计算支座反力 R=309.2544KN 混泥土C20 所需底板面积锚栓直径取d=25mm锚栓孔直径为50mm，所需底板面积A=An+A0=322.14+2*4*5+(3.14*52/4)=381.8cm2 按构造规定采用底板面积为a*b=28*28=784>381.8cm2 垫板采用—100*100*20，孔径26mm，实际底板面积为地板实际应力：查表4.8=0.056，则： M==0.0564.271892=8542Nmm 底板厚度：因此底板尺寸 4.5．2 加劲肋与节点板连接焊缝计算一种加劲肋连接焊缝所承受内力取V=R/4=309.2544/4=77.3KN M=Ve=77.37=541.1KNcm。加劲肋高度，厚度取与中间节点板相似（即）,。采用=6mm，验算焊缝应力： 4.5.3节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用 =8mm，实际焊缝总长度：焊缝设计应力：五、参照文献 1、戴国欣主编.钢构造（第三版）.武汉：武汉理工大学出版社， 2、张耀春，周绪红.钢构造设计原理.高等教诲出版社， 3、建筑构造荷载规范（GB5009-） 4、钢构造设计规范（GB50017-） 5、建筑构造制图原则（GB/T50105-）六、结束语通过一种星期努力，过程曲折可谓一言难尽，其中有不理解，有困惑。从开始时满富激情到最后汗水背后复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。通过这次课程设计，我才真正领略到“艰难奋斗”这一词真正含义，我才意识到老一辈构造工程师们为咱们社会付出。我想说，构造设计的确有些辛苦，但苦中也有乐，在如今物欲很流世界，很少有人能完全静下心来做设计，但咱们可以，并且构造设计也是一种团队任务，一起工作可以让咱们有说有笑，互相协助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年相处还赶不上一周课程设计，我感觉我和同窗们之间距离更加近了。说实话，课程设计真有点繁琐．然而，当我一着手清理自己设计成果，漫漫回味这一周心路历程，一种少有成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完第一步，也是人生一点小小胜利，然而它令我感到自己成熟许多，另我有了一种”春眠不知晓”感悟．通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必要耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱。有几次由于不小心计算出错，只能毫不情意地重来．但一想到此后自己应当承担社会责任，想到世界上由于某些细小失误而浮现令世人无比震惊事故，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，认真对待良好习惯，这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得磨练。短短一周课程设计，使我发现了自己所掌握知识是真正如此缺少，自己综合应用所学专业知识能力是如此局限性，几年来学习了那么多课程，今天才懂得自己并不会用．想到这里，我真心急了，教师却对我说，这阐明课程设计的确使我你有收获了．教师亲切勉励了我信心，使我更加自信．最后，我要感谢潘晋教师，是您敬业精神感动了我，是您教诲启发了我，是您盼望勉励了我，我感谢教师您今天又为我增添了一幅坚硬翅膀．今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪。

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