30m跨度普通钢桁架设计计算书Word文件下载.docx

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CC3

广广飞

LG

『.

\/V

W

\/\/

:

;

\7Vl^

解支據布置

sc-上豉毎；

xc-下戢律；

cc--fiU#；

GC-弛轴;

LG-貓彌

三、荷载计算

1、荷载计算:

面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

沿屋

■1021/101.005换算为沿水平投影面分布的荷载。

桁架沿水

平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（FW0.120.011支撑）

计算，跨度单位m。

永久荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层

水泥砂浆找平层

保温层

一毡二油隔气层

预应力混凝土屋面板

桁架和支撑自重

可变荷载标准值：

屋面活荷载

积灰荷载

2、荷载组合：

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合:

xkN/m2=m2

xkN/m2=m2

xkN/m2=kN/m2

KN/m2+x24kN/m2=kN/m2

总计：

m2

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值：

F=（xm2+xxkN/+xxkW）x1.5mx6m

（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载设计值:

对结构不利时:

=xkN血2x1.5mx6m按永久荷载为主的组合）

=xkN血2x1.5mx6m按可变荷载为主的组合）

对结构有利时：

=xkN血2x1.5mx6m=

半跨节点可变荷载设计值：

=x（xkN血2+xkN血2）x1.5mx6m按永久荷载为主的组合）

=x（+x）kN/m2x1.5mx6m按可变荷载为主的组合）

（3）全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合）

全跨节点屋架自重设计值：

对结构不利时：

=xkNm2x1.5mx6m=

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4=（xkNm2+xkNm2）xx6=

（1）、

（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

单位力作用下的计算详图见图3。

图3单位力作用下计算详图

四、内力计算

由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）见图4。

然后求

出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1.

（a）

H

G

B

連

S.O

■3.53

D0

oo

u】

o.ooyv*^

F

-6-097

二:

-3JS

（b）

图4桁架各杆件的内力系数

表1桁架杆件内力组合表

杆件

名称

内力系数（F=1）

第一种

组合

FX①

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

Fi,iX①+

F2,iX②

F2,iX③

F3,iX①+

F4X②

F3,iX①+

F4X③

AB

上

弦

BC、CD

DE、EF

FG、GH

HI

下

ac

ce

eg

gi

斜

腹

杆

aB

Bc

cD

De

eF

（F1,1,F2,1）

（F3,1,F4）

Fg

（F3,2,F4）

gH

（F1,2,F2,2）

（F1,3,F2,2）

Hi

（F1,2,F2,2）

竖

Aa

Cc

Ee

Gg

Ii

注：

F=;

=;

=；

F4=。

四、杆件设计

1、上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按FGGH杆之最大设计内力设计。

N=kN。

上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：

lox150.8cm

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：

loy2150.8cm301.6cm

因为loy2lox，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并（图5）。

腹杆最大内力N=，查表9.6.4，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。

设入=60,查附录4得0.807

需要截面积:

3

932.2310N

0.807310N/mm2

2

3726mm

需要回转半径:

ilox〔X

150・8cm2.51cm,

60

・〔oyiy

301.6cm

5.03cm

根据需要的A、

ix、iy查角钢型钢规格表

（附录8），选2L140X90X10,

2..

A=4452mm,ix=、ly=,

bi/t=140/10=14,按所选角钢进行验算:

因为

所以

lox150.8cm

x~

ix

2.56cm

58.91,

loy301.6cm

y

iy6.85cm

44.03

bjt140.56l0y/b（

0.563016/14012.06

yz3.71

22

l2t2

ioyl

4

52.7b1

3.7竺

10

301610

52.71404

54.13

150

满足允许长细比的要求。

截面在x和y平面皆属b类，由于

只需求

x。

查附录得x0.743。

空竺空281.82N/

xA0.7434452mm2

mm2310N/mm2，所选截面合适。

2、下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算：

Ngi926.74kN

计算长度：

l0x300cm,l0y1185cm

所需净截面面积为：

29.89cm2

N926.7410N

f310N/mm2

选用2L140X90X&

因为loylox，故用不等肢角钢，短肢相并（图6）。

A=36.08cm2>

29.89cm2

ix2.587cm,iy6.80cm。

0yl0y/iy

1185/6.80174.26

250

考虑下弦有2©

的栓孔削弱,

下弦净截面面积:

A3608221.512

3092mm

N926.74103N

3092mm

299.72N/mm2310N/mm2所选取的截面满足要求。

!

.12

3、端斜杆（aB杆）:

杆件轴力:

N=

l0x

気253.5cm,因为l°

xl°

，故采用不等肢角钢，长肢相并，使i

iy。

选用角钢

2L125X80X10（图7）。

A=39.42cm2,ix3.98cm,iy3.39cm,b/t80/108

截面刚度和稳定性验算：

lox

253.5cm

3.98cm

63.69[]

150,

因为b2/t8O.48l0y/b20.482535/8015.21

yz

1.09b；

loyt

253.51.09804

3.39125352102

79.97[]150

因yzx，只求y0.576:

541.87103N

0.5763942mm2

238.65N/mm2310N/mm2，所需截面合适。

+亠^2L1?

5X^l：

＜10

*iy

图7

4、腹杆Hi:

最大拉力：

NHi31.04kN

最大压力：

NHi83.06kN

桁架平面内计算长度：

l0x0.8l0.8337cm269.6cm

桁架平面外计算长度：

l0yl337cm

选用2L70X4（图8）,A=cm,ix=、iy=,b/t=70/4=,按所选角钢进行验算:

lox

x・

269.6cm

123.67

2.18cm

loy

iy

337cm

3.29cm

102.43

150,

因为b/t17.50.58l0y/b0.583370/7027.92

0.475b

1

yzy22

l0yt

0.47570

102.4312

3370

42

108.86

150满足允许长细比的要求。

xyz，只需求

查（附录4）轴心受力稳定系数表得

0.312。

xA

83.06103N

0.3121114mm

238.97N/mm2

310N/mm2，所选截面合适。

N31.04103N

拉应力:

227.86N/mm310N/mm

An1114mm

所选取的截面满足要求。

图8

5、中竖杆（Ii杆）:

杆件轴力：

Nh=（拉），

l00.9l0.9319cm287.1cm

取[]250，

需要截面面积为:

人N鸣匹382.3mm2

需要的回转半径为:

丄287.1cm1.15cm。

[]

An

1083221.5

118.51103N

567mm

209.01N/mm2310N/mm2，所需截面合适。

查型钢表选用十字形截面L56X5（图9）,得截面几何特性：

A=,i2.167cm

r鬻132.49cm[]250

考虑有221.5mm的栓孔削弱，净截面面积:

12567mmAn1083221.512567mm

jL56X5

图9

其余各杆件的截面选择计算过程不作一一列出，计算结果详见表2。

表2杆件截面选择表

件

内力

/KN

截面规格

面积

/cm2

计算长度/cm

回转半径/cm

max

应力

/（N/mm2

）

1ox

上弦

短肢相并

2L140X90X10

下弦

2L140X90X8

350

-

长肢相并

2L125X80X10

Be

T形截面

2L80X5

2L100X6

2L70X4

2L63X5

Ce

十字形截面

2L56X5

五、节点设计

各杆件内力由表1查得。

这类节点的设计步骤是：

先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即

hf和lw，然后根

据lw的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。

用E50型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值

fw200N/mm2。

1、下弦节点“”图10）:

（1）“Bc”杆与节点板的焊缝长度计算

N=,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm.所需焊缝长度为：

肢背：

lw

0.7N0.7420.3010N，一c土〜，

w2131.3mm,加2hf后取15cm

2heffw20.78mm200N/mm2

肢尖：

lw

0.3420.3010N

0.3N

2hX20.76mm

200N/mm275.1mm'

加2hf后取9cm

⑵“Dc”

杆与节点板的焊缝长度计算

N=,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为

8mm和6mm.所需焊缝长度为：

0.7N

0.7332.33

10N

肢背:

lww2

2heff20.78mm200N/mm

103.9mm,加2hf后取13cm

0.3N0.3332.3310N

2heff20.76mm200N/mm

59.3mm,加2hf后取8cm

（3）“CC'

杆与节点板的焊缝长度计算:

N=,其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸

hf=6mm,焊缝长度lw8hf48mm，取

lw6cm。

（4）节点板尺寸：

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装配等误差，按比

例绘出节点详图，从而确疋节点板尺寸为

315mmx380mm。

下弦与节点板连接的焊缝长度为380mm,hf=6mm。

焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差△N=受力

较大的肢背处的焊缝应力为:

100.79N/mm2200N/mm2焊缝强度满足要求。

0.75415.4110N

20.76mm（380mm12mm）

图10

2、下弦节点“e图11）：

（1）“De”杆与节点板的焊缝长度计算

N=，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为

8mm和6mm.所需焊缝长度为

2heffW

0.7226.0310N

20.76mm200N/mm

70.63mm,加2hf后取11cm

Iw

2heffw

0.3226.0310N

40.37mm,加2hf后取6cm

2hef「

0.7150.28103N

20.78mm200N/mm

47.0mm,加2hf后取8cm

0.3N0.3150.2810N

lww226.8mm,加2hf后取5cm

2heff20.76mm200N/mm

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例

绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为280mmx310mm。

下弦与节点板连接的焊缝长度为

310mm,hf=6mm。

焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差△

N=受力

0.75190.6103N

20.76mm（310mm12mm）

57.11N/mm2200N/mm2焊缝强度满足要求。

图11

3、下弦节点“g图12）：

（1）“Fg”杆与节点板的焊缝长度计算

N=，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm.所需焊缝长度为：

卄匕，0.7N0.773.3610N”,c

肢冃:

lww222.93mm,取lw5cm

2heff"

20.78mm200N/mm2

空仝阴73.3610N_13.10mm,取lw4cm

2®

ffw20.76mm200N/mm

（2）“gH”杆与节点板的焊缝长度计算

取lw6cm。

⑷节点板尺寸：

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘

出节点详图，从而确定节点板尺寸为265mmx290mm。

290mm,hf=6mm。

0.7531.7710N

20.76mm（290mm12mm）

10.20N/mm2200N/mm2焊缝强度满足要求。

图12

4、下弦节点“i（图13）:

（3）“Hi”杆与节点板的焊缝长度计算

0.7N0.783.0610N

25.96mm,取lw5cm

0.3N0.383.0610N

2hffw20.76mm200N/mm2

14.83mm,取lw4cm

（2）“li”杆与节点板的焊缝长度计算：

出节点详图，从而确定节点板尺寸为270mmx320mm。

N=0kN。

下弦与节点板连接的焊缝长度为320mm,hf=6mm。

焊缝强度满足要求。

丨汀kM18.5Jkt

图13

5、上弦节点“B图14）:

（1）“Be”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。

⑵“aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算：

NaB541.87kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为：

10mm和8mm。

所需焊缝长度为:

0.65N

0.65541.8710N

20.710mm200N/mm

125.79mm加2hf后取15cm

0.35N

0.35541.8710N

84.67mm加2hf后取11cm

（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算:

为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。

用槽焊缝将上弦角

钢和节点板连接起来。

槽焊缝可按两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以的折减系数。

计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。

上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：

11"

hf（节点板厚度）=x12mm=6mm,hf10mm

上弦与节点板间焊缝长度为380mm。

节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可

不必验算。

肢尖焊缝验算如下:

NbaNbc

532.7103N

20.7hflw

105.69N/mm2

20.710mm（380mm210mm）

6M

6532.71039025N

20.7hfl；

20.710（380mm

2132.12N/mm2

210mm）2

M

N）2（f）2

f

105.692（132.12）2

1.22

151.32N/mm200N/mm，满足要求。

2L4DX90X10

、230

--N

帖匸:

I'

图14

——一—~