鋼結構課程設計作業

2022-06-28 14:24:03 字數 3956 閱讀 6708

梯形屋架,廠房總長度:90m,柱距6m,跨度:24公尺,端部高度2m。跨中高度3.2m,屋面坡度i=1:10,材料為q235b。

由於採用大型屋面板和油氈防水屋面,故選用平坡梯形鋼屋架,未考慮起拱時的上弦坡度i=1/10。屋架跨度l=24m,每端支座縮排0.15m,計算跨度l0=l-2*0.

15m=23.7m;端部高度取h0=2m,中部高度h=3.2m;起拱按f=l0/500,取50mm,起拱後的上弦坡度為1/9.

6。配合大型屋面板尺寸(1.5*6m),採用鋼屋架間距b=6m,上弦節間尺寸1.5m。選用屋架的桿件布置和尺寸如施工圖所示。

(1) 荷載計算:

荷載與雪荷載不會同時出現,故取兩者較大的活荷載計算:

永久荷載標準值:

防水層0.35 kn/m2

找平層0.40 kn/m2

保溫層(80mm厚0.50 kn/m2

鋼屋架自重1.4 kn/m2

小計2.65 kn/m2

可變荷載標準值

屋面活荷載0.70 kn/m2

積灰荷載0.5 kn/m2

總計: 1.20 kn/m2

(2) 桿件內力組合

組合一:全跨永久荷載+全跨可變荷載

q=3.85kn/m2

f=(2.65+1.2)×1.5×6=34.65 kn/m2

桿件組合內力 n=34.65 k(kn)

組合一:全跨永久荷載+半跨可變荷載

2.65×1.5×6=23.85 kn/m2

1.2×1.5×6=10.8 kn/m2

(3) 內力計算

(1)上弦杆截面設計

整個上弦杆採用同一截面,按最大內力計算n=-527.74kn(壓力)

計算長度:屋架平面內取節間軸線長度=1.508m

屋架平面內取節間軸線長度=2×1.508=3.016m

因為:2= ,故截面宜選用兩個不等肢角鋼,且短肢相並。

設 ,查軸心受壓構件的穩定係數表

需要截面積:

a=n/φf=527.74×103/0.807×215=3041 mm2

需要迴轉半徑:

ix=loy/λ=1508/60=2.51cm

iy=loy/λ=3016/60=5.03cm

根據需要的a , , ,查角鋼型鋼表,選用2l160×100×10,

a=50.6 ix=2.85 cm iy=7.78cm

按所選角鋼進行驗算:

λx=/ ix=150.8/2.85=53

λy=/ iy=301.6/7.78=39

滿足長細比=150的要求。

由於,只需求出,

查軸心受壓構件的穩定係數表:。

σ=n/φxa=527.74/0.842×3041

=206.1n/mm2﹤215 n/mm2所選截面合適。

(2)下弦杆截面計算:

整個桿件採用同一截面,按最大內力計算:n=524.86kn(拉力)

計算長度:屋架平面內取節間軸線長度=300cm

屋架平面內取節間軸線長度=2×300=600cm

計算需要淨截面面積:

an=n/ f=524.86×103/215=2441 mm2

選用2l100×80×7(短肢相並),

a=24.6 ix=2.35cm iy=4.78cm

按所選角鋼進行驗算:

λx=/ ix=300/2.35=154.5<λ=350

λy=/ iy=600/4.78=125.5<λ=350

σ=n/ a=524.86×103/2460

=214.6n/mm2﹤215 n/mm2所選截面滿足要求。

(3) 端斜桿ab

桿件軸力:n= -311.4kn (壓力)

麵內和麵外的計算長度係數均為1.0,所以計算長度: ===254.3cm 以為=,故採用不等肢雙角鋼,長肢相並,使

an=n/ f=311.4×103/215=1448.4mm2

選用2l125×80×10

a=39.42

λx=/ ix=254.3/3.98=63.9<λ=150 屬於b類截面

λy=/ iy=254.3/3.31=76.8<λ=150 屬於b類截面

由於λy=76.8 查表

σ=n/φya=311.4×103/0.71×3942

=121.7n/ mm2﹤215 n/ mm2 所選截面滿足要求

(4) 斜腹杆

桿件軸力:n= 37.35 (壓力)

再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面內的計算長度取節點中心間距,an=n/ f=37.35×103/215=173.7 mm2

選用2l25×16×3,查角鋼規格表得

a=2.32 ix=0.44cm iy=1.16cm

λy=/ iy=230.1/1.16=138<λ=150

由於,只需求。查表=0.31,則

σ=n/φya=48.2×103/0.31×232=670n/mm2>215 n/mm2

(5) 豎腹杆:

桿件軸力 n= 37.1kn(拉力)。

根據螺栓排布要求,中間豎桿最小應當選用2l63×5的角鋼,並採用十字的截面。 a=1229

所選截面滿足要求。

重點設計「b」「b」「i」「e」「a」五個典型節點,其餘節點設計類同,用e43焊條時,角焊縫的抗拉,抗壓和抗剪強度設計值,最小焊縫長度不應小於8hf。

(1)下弦節點「b」

「bb」杆。

桿件軸力n=233.9kn ,截面為2l63×5 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, 。

肢背焊縫焊腳尺寸取:

所需焊縫長度:

l1=(αn/2×0.7×hf1×fyw)+2×hf1

=(0.7×301.5×103/2×0.7×6×160)+2×6=169mm

取l1=169<62 hf1 =372mm。

肢尖焊縫焊腳尺寸取:

所需焊縫長度:

l2=(bn/2×0.7×hf2×fyw)+2×hf2

=(0.3×301.5×103/2×0.7×5×160)+2×5=90.7mm

取l2=90.7≥max(10 hf250+2 hf2) =60mm。

「bd」杆

桿件軸力n= -188.2kn ,截面為2l80×7 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, 。

肢背焊縫焊腳尺寸取:

所需焊縫長度:

l1=(αn/2×0.7×hf1×fyw)+2×hf1

=(0.7×243×103/2×0.7×8×160)+2×8=105mm

取l1=105<62 hf1 =62×8=496 mm。

肢尖焊縫焊腳尺寸取:

所需焊縫長度:

l2=(bn/2×0.7×hf2×fyw)+2×hf2

=(0.3×243×103/2×0.7×6×160)+2×6=66mm

取l2=66≤62 hf2 =62×6=372 mm

「cb」杆

桿件軸力n= -34.7kn

因其內力很小,焊縫尺寸可按構造確定,取焊腳尺寸,焊縫長度:。

下弦與節點板的接焊縫

焊縫受力為左右兩下弦杆的內力差:

△n=(8)-(2)= 398.8-171.6=227.2kn

取肢尖與肢背的焊腳尺寸:

肢背所需焊縫長度:

l1=(0.75×227.2×103/2×0.7×6×160)+2×6

=138.8mm , 取l1=140mm。

肢尖所需焊縫長度:

l2=(0.25×227.2×103/2×0.7×6×160)+2×6

=54.3mm , 取l2=60mm。

(2)上弦節點「b」

「bb」杆

「bb」杆與節點板的焊縫尺寸和節點,「b」相同。

「ab」杆

桿件軸力n=-316.9kn ,截面為2l125×80×10 ,節點板厚12mm.肢背和肢尖的內力分配係數分別為, ,角焊縫強度設計值:。

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