资源描述
贵州大学高等教育自学考试实践考试
钢 结 构 课程设计
课程代码:02443
题目:单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
年 级:2 0 1 3 级
专 业: 建 筑 工 程
层 次: 本 科
姓 名: 张 伟
准考证号:21001181132
衔接院校: 贵 州 大 学
指导老师: 张 筱 芸
完成日期: 2015. 4. 24
附件:设计资料
1、设计题目:《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》
2、设计任务及参数:
第五组:
某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m3),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m2),找平层2cm厚(0.3KN/m2),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B,焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2,积灰荷载标准值0.6KN/m2,雪荷载及风荷载见下表,7位同学依次按序号进行选取。
活载KN/m2
1
2
3
4
5
6
7
基本雪压
0.30
0.75
0.10
0.20
0.45
0.50
0.35
基本风压
0.35
0.60
0.25
0.55
0.30
0.50
0.45
3、设计任务分解
学生按照下表分派的条件,完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。
表-3
4、设计成果要求
在教师指导下,能根据设计任务书的要求,搜集有关资料,熟悉并应用有关规范、标准和图集,独立完成课程设计任务书(指导书)规定的全部内容。
1)需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。
2)梯形钢屋架设计要求:经济合理,技术先进,施工方便。
3)设计计算书要求:计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂,统一用A4纸书写(打印)。
A、按步骤设计计算,各设计计算步骤应表达清楚,写出计算表达式及必要的计算过程,对数据的选取应写明判断依据。
B、计算过程中,必须配以相应的计算简图。
C、对计算结果进行复核后,为保证施工质量且方便施工,应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。
4)梯形钢屋架施工图共两张,图纸绘制的要求:布图合理,版面整齐,图线清晰,标注规范,符合规范/图集要求。
单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
1.设计资料:
(1)某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m3),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m2),找平层2cm厚(0.3KN/m2),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B,焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2,积灰荷载标准值0.6KN/m2,雪荷载及风荷载见下表。
活载KN/m2
1
2
3
4
5
6
7
基本雪压
0.30
0.75
0.10
0.20
0.45
0.50
0.35
基本风压
0.35
0.60
0.25
0.55
0.30
0.50
0.45
(2)屋架计算跨度
(3)跨中及端部高度:设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,端部高度中部高度(为),屋架跨中起拱考虑,取48m.
2.结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示:
图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸
根据厂房长度(102m>60m)、跨度及荷载情况,设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示:
屋架上弦支撑布置图
屋架下弦支撑布置图
3.荷载计算
屋面和荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/进行计算。
屋面风荷载
迎风面
背风面
由于屋面坡度较小,对荷载影响小,未予考虑。风荷载对屋面为吸力,重屋架不考虑。
表 1 荷 载 计 算 表
荷载名称
标准值(kN/)
设计值(kN/)
预应力混凝土大型屋面板
1.4
1.4×1.35=1.89
三毡四油防水层(上铺绿豆沙)
0.4
0.4×1.35=0.54
找平层(厚2cm)
0.3
0.3×1.35=0.405
10cm厚泡沫混凝土保温层
1×0.1=0.1
0.1×1.35=0.35
屋架和支撑自重
0.12+0.011×24=0.384
0.384×1.35=0.5184
永久荷载总和
2.684
3.6234
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
设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合:
3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载
全跨节点永久荷载及可变荷载:
3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载
全跨节点永久荷载:
半跨节点可变荷载:
3.3.全跨屋架(包括支撑)自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:
全跨节点屋架自重:
半跨节点屋面板自重及活荷载:
1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况。
4.内力计算
屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示:
屋架计算简图
由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表2
屋 架 构 件 内 力 组 合 表
杆件名称
内力系数(F=1)
第一种组合
F×①
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力(KN)
全跨①
左半跨②
右半跨③
×①+×②
×+×③
×①﹢×②
×①﹢×③
上
弦
AB
BC、CD
DE、EF
FG
GH、HI
0
-9.08
-14.02
-15.75
-16.29
0
-6.83
-9.96
-10.26
-10.80
0
-2.90
-5.24
-7.08
-7.08
0
-444.81
-686.83
-771.55
-797.89
0
-407.96
-620.28
-681.65
-707.98
0
-332.75
-523.42
-603.05
-620.60
0
-200.99
-296.66
-311.79
-326.77
0
-94.83
-160.18
-201.49
-204.02
0
-444.81
-686.83
-771.55
-797.89
下
弦
Ab
bc
cd
de
4.94
11.97
15.14
15.12
3.80
8.77
10.35
8.52
1.47
4.12
6.18
8.52
242.18
586.45
741.86
740.81
223.52
534.05
663.36
632.62
179.77
442.52
571.94
600.78
111.42
259.58
311.05
268.37
49.63
130.47
182.43
224.58
242.18
586.45
741.86
740.81
斜
腹
杆
aB
Bb
bD
Dc
cF
Fd
dR
RI
RG
-8.98
6.93
-5.45
3.68
-2.42
1.07
0.79
1.56
0.70
-6.91
5.07
-3.67
2.11
-0.90
-0.29
2.43
3.20
0.70
-2.67
2.40
-2.30
2.02
-1.96
1.75
-2.12
-2.12
0
-440.06
339.58
-267.24
180.33
-118.64
52.49
38.68
76.41
34.13
-406.16
306.07
-238.00
154.62
-93.71
30.25
65.60
103.33
34.11
-326.66
256.41
-206.98
145.62
-103.78
57.07
-1.04
24.07
22.73
-202.47
150.06
-110.69
66.22
-27.80
-1.64
60.19
81.66
19.40
-90.19
75.79
-67.08
53.77
-46.78
36.65
-34.63
-31.03
3.28
-440.06
339.58
-267.24
180.33
-118.64
52.49,-1.64
65.60,-34.63
103.33,-31.03
34.13
竖
杆
Aa
Cb、Ec
Gd
HR
Ie
-0.50
-1.00
-1.50
-1.00
0
-0.50
-1.00
-1.49
-1.00
0
0
0
0
0
0
-24.50
-48.92
-73.47
-48.99
0
-24.50
-48.80
-73.46
-48.99
0
-16.31
-32.56
-48.91
-32.61
0
-13.95
-27.86
-41.81
-27.89
0
-2.34
-4.64
-7.02
-4.67
0
-24.50
-48.92
-73.47
-48.99
0
5.杆件设计
(1)上弦杆
整个上弦采用等截面,按GH,HI杆件的最大内力设计,即
上弦杆计算长度:
在屋架平面内,为节间轴线长度,即
在屋架平面外,本屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况,取为支撑点间的距离,即
根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦杆截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。如下图所示。
腹杆最大内力,由屋架节点板厚度参考可知:中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。
设,查Q235钢的稳定系数表,可得(由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类),则需要的截面积为
需要回转半径:
,
根据需要A,,查角钢规格表,选用,肢背间距a=10mm,则: ,,
按所选角钢进行验算:
<[]=150, (b类)
双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比
则==69.52,,<
故所选截面满足要求。
填板每个节间放一块(满足范围内不少于两块),尺寸取60mmx130mmx10mm则
间距,取80cm。
(2)下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算。
N
,(因跨中有通长系杆),所需截面积为:
选用,因≥,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图。
,,
<350,<350
故所选截面满足要求。
填板每个节间放一块,尺寸取60mm×130mm×10mm,则
间距,取150cm。
(3)斜腹杆
①端斜杆aB:
杆件轴力
计算长度
因,故采用不等肢角钢,长肢相并,使。
选用,肢背间距a=10mm,则: ,,
按所选角钢进行验算:
<[]=150
双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比
则=(1+)=73.07×(1+
故由,b类,,
<
故所选截面满足要求。
填板放两块,尺寸取60mm×145mm×10mm,则
间距,取90cm。
②杆件dR-RI
此杆在R节点处不断开,采用通长杆件。
最大拉力: ,
最大压力: ,
再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面内的计算长度取节点中心间距,在桁架平面外的计算长度:
选用,查角钢规格表得
,,
因<,只需求。查表得,则
<
拉应力:
所选截面满足要求。
填板放两块,尺寸取60mm×83mm×10mm,则
间距,取75cm。
③ 杆件Bb
杆件轴力
计算长度 0.8×2534=2027.2mm,
选用,查角钢规格表得
,,
所选截面满足要求。
填板放两块,尺寸取60mm×95mm×10mm,则
间距,取80cm。
④杆件bD
杆件轴力
计算长度 0.8×2798=2238.4mm,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×95mm×10mm,则
间距,取70cm。
⑤杆件Dc
杆件轴力
计算长度 0.8×2778=2222.4m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
所选截面满足要求。
填板放两块,尺寸取60mm×95mm×10mm,则
间距,取100cm。
⑥杆件cF
杆件轴力
计算长度 0.8×3055=2444m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×95mm×10mm,则
间距,取。
⑦杆件Fd
杆件轴力
计算长度 0.8×3035=2444m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
所选截面满足要求
填板放两块,尺寸取60mm×83mm×10mm,则
间距,取110cm。
⑧杆件RG
杆件轴力
计算长度 0.8×1952=1561.6m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求
填板放两块,尺寸取60mm×83mm×10mm,则
间距,取70cm。
(4)竖杆
①杆件Aa
杆件轴力
计算长度 0.8×1900=1520m,
由于杆件内力较小,按选择,需要回转半径为
,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求。
填板放两块,尺寸取60mm×76mm×12mm,则
间距,取65cm。
②杆件HR
杆件轴力
计算长度 0.8×1406=1124.8m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×76mm×10mm,则
间距,取50cm。
③杆件Cb
杆件轴力
计算长度 0.8×2200=1760m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×76mm×10mm,则
间距取60cm。
④杆件Ec
杆件轴力
计算长度 0.8×2500=2000m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×76mm×10mm,则
间距取65cm。
⑤杆件Gd
杆件轴力
计算长度 0.8×2800=2240m,
选用,查角钢规格表得
,,
,
>,,<
所选截面满足要求。
填板放三块,尺寸取60mm×83mm×10mm,则
间距取70cm
39
表3 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表
名称
杆件编号
内力/kN
计算长度/cm
截面规格
截面面积/
回转半径/cm
长细比
容许长细比
稳定系数
计算应力
上弦
GH、HI
-797.89
150.8
600.0
180×110×10
56.80
3.13
8.71
48.18
68.89
150
0.754
186.3
下弦
cd
741.86
300
1185.0
180×110×10
56.80
3.13
8.71
95.80
136.05
350
156.77
腹
杆
Aa
-24.50
152
190
56×4
8.78
1.73
2.74
87.86
69.34
150
0.636
43.87
aB
-440.06
244.8
244.8
125×80×8
32.00
4.01
3.35
61.05
73.07
150
0.732
187.87
Bb
339.58
202.7
253.4
75×8
23.00
2.28
3.42
88.90
74.10
350
147.60
Cb
-48.92
176.0
220.0
56×4
8.78
1.73
2.74
101.7
80.30
150
0.483
115.50
bD
-267.24
223.8
279.8
75×8
23.00
2.28
3.42
98.2
81.80
150
0.567
204.90
Dc
180.33
222.2
277.8
75×8
23.00
2.28
3.42
97.5
81.20
350
78.40
Ec
-48.92
200.0
250.0
56×4
8.78
1.73
2.74
115.6
91.24
150
0.460
121.13
cF
-118.64
244.4
305.5
75×8
23.00
2.28
3.42
107.2
89.3
150
0.449
114.90
Fd
52.49
242.8
303.5
63×4
9.96
1.96
3.02
123.9
100.5
350
52.70
Gd
-73.47
224.0
280.0
63×4
9.96
1.96
3.02
114.3
92.7
150
0.468
157.60
dR
65.60
-34.63
215.7
420.2
63×4
9.96
1.96
3.02
110.1
139.1
150
0.349
99.70
RI
103.3
-31.0
215.7
420.2
63×4
9.96
1.96
3.02
110.1
139.1
150
0.349
205.72
RG
34.13
151.2
195.2
63×4
9.96
1.96
3.02
79.7
64.6
150
0.688
49.80
HR
-48.99
112.5
140.6
56×4
8.78
1.73
2.74
65.02
51.30
150
0.780
71.53
Ie
0
0.9310.0=279.0
63×4
9.96
1.96
3.02
142.4
92.4
200
0
6.节点设计
1.下弦设计
(1)下弦节点b
已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。
设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算):
肢背: ,取180。
肢尖: ,取100。
设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为:
肢背: ,取120。
肢尖: ,取90。
“Cb”杆的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取。
根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙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300mm×340mm。
下弦节点“b”
下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm,。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差,受力较大的肢背处的焊缝应力为
,焊缝强度满足要求。
(2)下弦节点c
已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。
设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算):
肢背: ,取100。
肢尖: ,取60。
设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为:
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
“cE”杆的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取。
根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例
下弦节点“c”
绘出节点详图,从而确定节点板尺寸为260mm×300mm。
下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm,。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差,受力较大的肢背处的焊缝应力为
,焊缝强度满足要求。
(3)下旋节点d
已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。
设“Fd的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算):
肢背: ,取80mm.
肢尖: ,取60mm.
设“dR的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为:
肢背: ,取80mm.
肢尖: ,取60.
“Gd的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取。
根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙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260mm×340mm。
下弦节点“d”
下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm,。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差,受力较大的肢背处的焊缝应力为
,焊缝强度满足要求。
(4)下弦节点e
1)弦杆与拼接角钢连接焊缝计算:下弦与节点板连接的焊缝长度为50cm,。焊缝所受的力为弦杆的内力,则需焊缝长度为:
,取=250mm
拼接角钢长度不小于2250+10=510mm,取540mm。为了保证施焊方便和保证连接焊缝的质量,还需将连接角钢的竖直肢切去Δ=t+=10+8+5=23mm。
2)竖杆与节点板连接焊缝计算:按下弦杆内力的15%计算。
设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm,弦杆一侧需焊缝长度为
肢背:,取=80mm
肢尖,按构造要求,取焊缝长度50mm,
取 =60mm
3)节点板尺寸:
按比例绘出节点详图,从而确定节点板尺寸:
图14.下弦节点“e”
焊缝强度满足要求。
2上弦设计
(1)上弦节点“B”
“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。
已知:
设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为(按不等肢角钢短肢连接的角焊缝内力分配系数计算):
肢背: ,取170。
肢尖: ,取140。
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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到:
肢尖焊缝承担弦杆内力差Δ,肢背采用塞焊缝,承受节点荷载。
上弦与节点板间焊缝长度为400mm,则
节点如图:
上弦节点“B”
(2)上弦节点“D”
“bD”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"b”相同。
肢背: ,取120。
肢尖: ,取90。
“Dc”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。
肢背: ,取100。
肢尖: ,取60。
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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到:
肢尖焊缝承担弦杆内力差Δ,肢背采用塞焊缝,承受节点荷载。
上弦与节点板间焊缝长度为380mm,则
节点如图:
上弦节点“D”
(3)上弦节点“F”
“cF”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"c”相同。
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
“Fd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“d”相同。
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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到:
肢尖焊缝承担弦杆内力差Δ,肢背采用塞焊缝,承受节点荷载。
上弦与节点板间焊缝长度为350mm,则
节点如图:
上弦节点“F”
(4)上弦节点“G”
“Gd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"d”相同,
肢背: ,取60。
肢尖: ,取60。
“GR”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
设“GI”杆的焊脚尺寸:
肢尖焊缝承担弦杆内力差Δ,肢背采用塞焊缝,承受节点荷载。
上弦与节点板间焊缝长度为350则
节点如图:
(5)上弦节点“C”
“Cb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"b”相同,
肢背: ,取50。
肢尖: ,取50mm。
设“BD”杆的焊缝尺寸为
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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
节点如图:
竖杆与节点板间焊缝长度为50则
满足要求。
(6)上弦节点“E”
“Ec”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"c”相同,
肢背: ,取50。
肢尖: ,取50mm。
设“DF”杆的焊缝尺寸为
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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
节点如图:
满足要求。
(7)上弦节点“H”
“HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"”相同,
肢背: ,取50。
肢尖: ,取50mm。
设“BD”杆的焊缝尺寸为
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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
节点如图:
满足要求。
(8)上弦节点“A”
“Aa”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60mm。
设“AB”杆的焊缝尺寸为
为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。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
节点如图:
(9)上弦节点“R”
“HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"H”相同,
肢背: ,取50。
肢尖: ,取50mm。
“RG”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
设“BD”杆的焊缝尺寸为
节点如图:
节点“R”
肢尖焊缝承担弦杆内力差Δ,肢背采用塞焊缝,承受节点荷载。
弦杆与节点板间焊缝长度为270则
3.屋脊节点K
弦杆一般都采用同号角钢进行拼接,为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合,并便于施焊,需将拼接角钢的尖角削除,且截去垂直肢的一部分宽度(一般为)。拼接角钢的这部分削弱,可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。
设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝,则所需焊缝计算长度为(一条焊缝)
拼接角钢的长度+弦杆杆端空隙,拼接角钢长度取500mm。
上弦肢尖与节点板的连接焊缝,应按上弦内力的15%计算,并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝,取节点板长度为500mm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为
焊缝应力为:
设“dI”、“Id”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算):
肢背: ,取80。
肢尖: ,取60。
因屋架的跨度很大,需将屋架分为两个运输单元,在屋脊节点和下弦跨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焊缝,而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。节点形式如图:
屋脊节点“K”
4支座设计:
支座节点“a”
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12mm。
(1)支座底板的计算:
支座反力:
采用对C20,的钢筋混凝土柱,锚栓直径取25mm,锚栓孔直径取2倍的锚栓直径,即50mm。
支座底板的面积A:A≥锚栓孔缺口面积=+1963=42789mm
设支座底板的平面尺寸采用,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。验算柱顶混凝土的抗压强度:
式中:-混凝土强度设计值,。
支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分为四块,每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板,每块板的单位宽度的最大弯矩为:
式中:-底板下的平均应力,即=7.63,
-两边支承之间的对角线长度,即
-系数,由查表确定。
为两边支承的相交点到对角线的垂直距离。由此得:
查表得=0.056。则单位宽度的最大弯矩为:
底板厚度:
,取t=20m
所以底板尺寸为。
(2)加劲肋与节点板的连接焊缝计算
一个加肋的连焊缝风所承受的内力取为
加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同()。采用,验算焊缝应力:
对V:
对M:
应力验算:
(3)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,其中每块加劲肋各传,节点板传递。
节点板与底板的连接焊缝长度,所需焊脚尺寸为
,取。
每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为
所需焊缝尺寸
所以取。
节点如图:
支座节点“a”
下弦与节点板连接的焊缝长度为24.0cm,。焊缝所受的力,受力较大的肢背处的焊缝应力为
焊缝强度满足要求。
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