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—~