一、課程設計內容
1、計算書乙份:
(1)繪製屋架支撐布置簡圖;
(2)荷載和桿件內力計算、彙總;
(3)設計節點並在計算書中繪製節點簡圖。
2、繪製鋼屋架施工圖(一號圖紙一張594mmx841mm),繪製桿件彙總表。
二、設計資料
工業廠房跨度為,柱距為,廠房總長度為,選用預應力鋼筋混凝土大型屋面板。採用梯形鋼屋架,如圖,鋼材選用,焊條選用,手工焊。屋架兩端簡支於鋼筋混凝土柱上,簷口採用封閉結合,上柱截面,混凝土標號為。
荷載(標準值):
1、永久荷載:預應力鋼筋混凝土屋面板(包括嵌縫)
改性瀝青防水卷材
厚找平層
厚泡沫混凝土保溫層
屋架和支撐自重
2、活荷載:屋面雪荷載,施工荷載
課程設計正文
屋架上弦支撐布置圖
屋架下弦支撐布置圖
垂直支撐1-1
垂直支撐2-2
二、荷載和內力計算及節點設計
1、 荷載和內力計算
(1) 荷載組合
由於屋面坡度不大,故忽略坡度對荷載值的影響;風荷載為吸力,重屋蓋可不考慮。
永久荷載總和為:1.8+0.4+0.4+0.5+0.5=3.6 kn;
節點設計荷載: kn;
支座反力: kn;
(2) 內力計算
用所給出的圖中的單位內力可求出全跨荷載作用下屋架的桿件內力.內力設計值如下圖所示:
2、 桿件截面選擇
腹杆最大軸力為543.9kn,選用支座節點板厚t=12mm,中間節點板及墊板厚可為t=10mm。所用鋼材厚度均小於16mm,設計強度=215n/。
(1) 上弦截面
上弦不改變截面,最大內力kn;
屋架平面內計算長度;屋架平面外,要求大型屋面板與屋架可靠焊接,取兩塊板的寬度。初選216014,a=86.60,,。
驗算彎矩平面內和彎矩平面外穩定性:由於故
上部區域性彎矩:
1)上弦截面彎矩平面內穩定性驗算。
kn;101+109=210n/<=215 n/;
滿足要求
2)上弦截面彎矩平面外穩定性驗算。
; n/<=215 n/;
每節間放兩塊墊板
滿足要求。
(2)下弦截面
下弦杆採用同一截面,最大內力kn;屋架平面內計算長度;屋架平面外根據支撐布置取。
計算需要淨截面面積:
採用等肢角鋼210010,a=3860,,。
截面強度驗算:
n/<=215 n/;
每節間放兩塊墊板
滿足要求。
(3)腹杆
1)桿件a-f、c-g:
kn,,
kn,,
選2636,a=1458,,。
桿件c-g受力較大,長細比也較大,按桿件c-g驗算:
, 所以
, n/<=215 n/;
a- f放兩塊墊板,c-g放三塊墊板,滿足要求。
2)桿件e-h:選用210010,放三塊墊板,經過上述桿件類似驗算,滿足要求。
3)桿件b-f:選用218011010(長肢相並),放三塊墊板,經過驗算,滿足要求。
4)桿件b-g:選用2636,放兩塊墊板,經過上述桿件類似驗算,滿足要求。
5)桿件d-g、d-h:
選用2806,放四塊墊板,經過上述桿件類似驗算,滿足要求。
3、 節點設計
選用e43焊條,角焊縫的抗拉抗壓和抗剪強度設計值。
(1) 下弦節點g(如下圖)
1)斜桿bg與節點的連線焊縫計算。
n=307.679kn
設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為和,所需焊縫長度為:
肢背:,取。
肢尖:,取。
1) 斜桿dg與節點的連線焊縫計算。
n=133.376kn
設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為和,所需焊縫長度為:
肢背:,取。
肢尖:,取。
2) 斜桿cg與節點板的連線焊縫計算。
n=96.3kn
焊縫尺寸可按構造確定,取焊腳尺寸,焊縫長度取。
3) 下弦杆與節點板連線焊縫計算。
受力為左右下弦杆的內力差kn
肢背焊縫應力為:
肢背: <;
肢尖: <;
滿足要求。
(2) 上弦節點(如下圖)
1) 斜桿bg與節點板連線焊縫計算,與下弦節點g中bg杆計算相同.
2) 斜桿bf與節點板連線焊縫計算,n=543.9kn。
設肢背與肢尖的焊腳尺寸分別為和。所需焊縫長度為
肢背: mm,取。
肢尖:,取
3) 上弦杆與節點板連線焊縫計算。
為便於在上弦上擱置大型屋面板,上弦節點板的上邊緣可縮排上弦肢背8mm。
假定集中荷載f由塞焊縫承受。f=96.3kn,焊腳尺寸為mm, mm。
<。
kn偏心矩: mm。
偏心力矩:
,,則<,滿足要求。
(3) 屋脊節點e(如下圖)
1) 弦杆與拼接角鋼連線焊縫計算。
拼接角鋼切肢的尺寸為mm,取25 mm。
n=756.05kn,取焊腳尺寸為6 mm,則需焊縫長度為
mm取=300 mm,拼接角鋼的長度取。
2) 弦杆與節點板連線焊縫計算。
上弦肢背與節點板用塞焊縫,滿焊即可。
下弦肢尖與節點板用角焊縫,按上弦杆內力的15%計算。
n=焊腳尺寸為6mm,弦杆一側焊縫長度為250mm,有
<,滿足要求。
3) 中豎桿與節點板的連線焊縫計算。
n=29.275kn。此杆內力很小,焊縫尺寸可按構造確定,取焊腳尺寸6mm,焊縫長度。
(4) 下弦跨中節點h(如下圖)
1)弦杆與拼接角鋼連線焊縫計算。
拼接角鋼與下弦杆截面相同,傳遞內力n=769.58kn,設肢尖、肢背焊腳尺寸為6mm,豎肢需切去,取25 mm,則需焊縫長度為。拼接角鋼長度取為550mm。
2)弦杆與節點板連線焊縫計算。
n=769.5315%=115.43kn
設肢尖、肢背焊腳尺寸為6mm,弦杆一側許焊縫長度為
肢背:,取。
肢尖:,取。
4) 其他腹杆內力較小,採用構造要求進行焊縫設計。
(5) 支座節點f(如下圖)
下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離取為150mm。在節點中心線上設定加緊肋, 高度與節點板的高度相同,厚度為12mm。
1) 端斜桿焊縫計算
端斜桿b-f由前面計算結果取肢背及肢尖角焊縫尺寸分別為:。
2) 驗算下弦杆焊縫。
由腹杆焊縫決定的節點板尺寸,實際測得節點板長度為42cm。肢背與肢尖焊角尺寸均取為8mm,則取焊縫計算長度為40 cm。肢背焊縫應力為
<3) 支座底板計算。
支反力kn; =9.6,所需底板淨面積為
取錨栓直徑,錨栓孔直徑為50 mm,則所需底面積為
按構造要求採用底板面積為2626=676>468.07,底板淨面積為
墊板採用20100200,孔徑25.5mm。底板承受支座均布反力為
則所需底板厚度,取20mm,底板尺寸為
20260260。
4) 加勁肋與節點板連線焊縫計算。
乙個加勁肋的連線焊縫所能承受的內力為
加勁肋焊縫厚度取6mm,驗算焊縫應力
<,滿足要求。
5) 節點板、加勁肋與底板的連線焊縫計算。
取,實際焊縫的總長度為
焊縫應力為
,滿足要求。
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