普通钢屋架课程设计Word文档下载推荐.docx

1、0.98积灰荷载0.700.84可变荷载总和0.601.82 设计屋架应考虑以下三种组合：（1）全跨节点永久荷载+全跨可变荷载。全跨界点永久荷载及全跨可变荷载为 F=（3.66+1.82）1.56=49.32KN（2）全跨节点永久荷载+半跨节点可变荷载 全跨节点永久荷载：F1=3.666=32.94KN 半跨节点可变荷载：F2=1.826=16.38KN （3）全跨节点屋架（包括支撑）+半跨节点屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：F3=0.546=4.86KN 半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.68+0.98）6=23.94KN 上述计算中，（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（

2、3）为施工阶段荷载情况。2、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）。 然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,并表示出最大内力。 计算结果如下表所示：五、杆件截面选择 （1） 上弦杆 整个上弦采用等截面，按IJ，JK杆件的最大内力设计，即 N=-1121.0436KN 上弦杆计算长度计算如下： 在屋架平面内，为节间轴线长度，即 lox=l0=1.508m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，根据支撑布置和内力变化情况，取lo y为支撑点间的距离，即 loy=31.508=4.524m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上

3、线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N=-559.2888kN，查材料表可得，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设=60，查教材附录得=0.807。（有双角钢组成的T形和十字形界面均属于b类）需要截面积：A=N/*f=1121043.6/（0.807215）=6461.16mm需要的回转半径： ix=lox/=1.508/60=75.4mm根据所需要的A、查角钢规格表，选用218011012， ix=31.0mm,iy=87.6mm,A=6742.4mm2按所选角钢进行验算： x=lox/ix=1508/31.0=48.65=150 y=loy/i

4、y=4524/87.6=51.64满足长细比：=150的要求。截面x和y平面截属于b类，由于,查表得=0.847则 N/A=1121043.6/（0.84767.42.4）=196.3MPa215MPa经验算所选截面合适。（2）下弦杆整个下弦采用同一截面，按最大内力所在杆de杆计算，则 N=1090.9584KN=1090958.4N lox=3000m, loy=29700/2=14850mm（因跨中有通长系杆），需要截面面积： A=N/f=10909584/215=5074.23mm2=50.74cm2选用不等肢角钢218012（短肢相并），见图所示， A =67.424cm2 , ix

5、= 3.10 cm , iy =8.75cm 下弦截面按所选角钢进行截面验算， x=lox/ix=300/3.10=96.77=350 y=loy/iy=1485/8.75=169.91所选截面满足要求。（3）端斜杆aB杆件轴力N = -559.2888kN ， 计算长度l0x = l0y = 2534mm.因为l0x = l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix iy 选用21409010，见下图所示，A = 44.522 cm2 , ix = 4.47cm, iy = 3.74cm 斜杆截面 x=lox/ix=253.4/4.47=56.68 y=loy/iy=253.4/3.73=67

6、.94x，只需求y=0.764A=559288.8/（0.7644452.2）=185.46MPa所选截面合适。（4）腹杆eg-gk此杆在g点处不断开，采用通长杆件；最大拉力：Ngk=137.817kN, Neg=106.0902kN最大压力：Neg=-47.147kN, Ngk=-45.0432kN在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：l0x =2301mm在桁架平面外的计算长度可求得： loy=l1（0.75+0.25N2/N1）=460.2（0.75+0.2545.0432/47.1474）=455.07cm选用2635，由教材附录可得：A=12.286cm2 ,

7、ix = 1.94cm , iy = 3.04cm角钢验算 x=lox/ix=230.1/1.94=118.6 y=loy/iy=455.07/3.04=149.69x，只求y=0.310则A=47147.4/（0.3101228.6）=123.79MPa拉应力为：N/A=137817/1228.6=112.17MPa（5）竖杆Ie N =-70.1982KN=-79160N, lox=0.8l=0.8319.1=255.2cm loy=l=319.1cm由于杆件内力较小，按=150选择，需要的回转半径为： ix=lox/=255.2/150=1.70cm ly=loy/=319.1/150=

8、2.13cm 查表，选截面ix和iy较上述计算略大，选用2635得截面几何特性：A =12.286cm2 , ix = 1.94cm , iy = 3.04cm x=lox/ix=255.2/1.94=131.54 y=loy/iy=319.1/3.04=104.97y，只求x=0.383xA=70198.2/（0.3831228.6）=149.98MPa所选截面合适 在此，其他各杆件的截面选择计算过程不再一一列出，现将计算结果列于下表杆件杆内力kN计算长度cm截面形式及角钢规格截面积（c）回转半径长细比容许长细比稳定系数（N/m）loxloyix（cm） iy（cm）xy上弦 -1264.4

9、5150.8452.4短肢相并L1801267.423.108.7648.6551.641500.847196.30下弦1090.963001485.096.77169.91350161.82 腹杆以及竖杆Aa-30.60199L6312.2861.943.04102.665.50.53841.04aB-559.2888253.4长肢相并L1401044.5224.473.7456.7167.780.764164.43Ba434.51208.6260.8L100623.8644.5167.2957.83182.08 Cb-49.32183.2229.0L509.6061.532.53119.7

10、90.50.439116.95bD-372.37229.5287727.5923.094.5374.363.30.724186.40 Dc265.83228.7285.8L7016.322.153.33106.3785.83162.89Ec207.2259.0135.4102.40.363141.44cF-208.62250.8312.6L9021.2742.794.1389.8975.690.621138.40 Fd129.22249.5311.8167123.3134.52 Gd231.2289.0151.1114.20.304168.89dH-84.47271.6 339.5101.95

11、170.26He46.67-28.52270.8 338.4139.59111.320.34766.90Ie-70.20255.2 319.1131.5104.90.381149.97eg106.09-47.15230.1453.73118.6149.250.31123.80gk137.82-45.04118.26 Kf0.9864314.1十字形2.452.45128.2200gI24.9858165.9207.4108.782.226.01Jg-42.741127.6158.983.4630.66566.91六、节点设计 （1）下弦节点“b” 各杆件的内里由内力表可以查得。设计步骤：根据腹

12、杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸hf和lw，然后根据lw大小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。采用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分别采用hf1=8mm，hf2=6mm，则所需的焊缝长度为：肢背lw1=0.7N/（20.7hf1*ffw）+2hf1= 0.7*434509.2/（2*0.7*8*160）=185.73mm 故取190mm肢尖：lw2=0.3N/（20.7*hf2*ffw）+2hf2=0.3*434509.2/（2*0.7*6*160）=108.99mm 故取110mm设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝分别

13、为9mm和7mm，则所需的焊缝长度为：肢背： lw1=0.7N/（2*0.7*hf1*ffw）+2hf1= 0.7*372366/（2*0.7*8*160）+16=161.46mm 故取180mm肢尖: lw2=0.3N/（2*0.7*hf2*ffw）+2hf2=0.3*372366/（2*0.7*6*160）+12=95.12mm 故取100mm“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf=5mm。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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360445mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为44.5cm（满焊），hf=6mm。

14、焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力： N=Nbc-Nab=757.5552-312.1956=445.3596kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为： f=0.75*445359.6/2*0.7*6*4（445-12）=91.83MPa160MPa 因此，焊缝强度满足要求。（2）上弦节点“B” “Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同，aB杆的肢背和肢尖焊缝hf分别为10mm和6mm，所需要的焊缝长度为：肢背lw1=0.65N/（2*0.7*hf1*ffw）+2hf1=0.65*559288.8/（2*0.7*10*160）+20=182.30mm 取190mm肢尖lw2=0.3N/（2*0.7

15、*hf2*ffw）+2hf2= 0.3*559288.8/（2*0.7*6*160）+12=157.65mm取160mm 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，焊缝强度设计之应乘以0.8的折减系数。计算时可略去行加上弦坡度的影响，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： Hf1=1/2*节点板厚度=1/2*12=6mm上弦节点与中间节点板间焊缝长度为460mm。则=48780/2*0.7*6*（460-12）*1.22=10.62MPa0.8ffw=0.8*160MPa=128MPa肢尖

16、焊缝承受弦杆内力差N=559.782-0.1638=559.62KN，偏心距e=110-25=85mm，偏心力矩M=Ne=559.62*0.085=47.567knm,按构造要求取肢尖hf2=10mm,则上弦杆肢尖角焊缝的剪应力为f=559620/2*0.7*10*448=89.23MPa有偏心力矩引起的正应力为f=6M/2hel2w=6*47567000/2*0.7*10*4482=101.57MPa则焊缝强度为所以焊缝强度满足要求（3）屋脊节点“K” 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，且便于施焊，需要将拼接角钢的尖角削除并截去垂直肢的一部分宽度（一般为t+hf

17、+5mm）。拼接角钢的部分削弱，可以借助节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。 设焊缝hf=10mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）： 则 lw=1121043.6/4*0.7*10*160=250.23mm 拼接角钢长度ls=2（lw+2hf）+弦杆杆端空隙，拼接角钢长度取620mm。上弦与节点板间的焊槽，假定承受节点荷载，焊缝验算方法与节点“B”出槽焊缝验算方法类似，此处验算过程略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，并考虑此内力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf=10mm，节点板长度为500mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为lw=500/2-10-20=220mm，

18、焊缝应力为： fN=（0.151121043.6）/（210220）=54.60MPa fM=（60.151121043.684.1）/（22202）=125.22MPa（4）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，厚度取14mm。 1）支座底板的计算支座反力 R=487800N按构造要求采用底板面积为ab=280400mm2，如仅考虑加劲肋部分底板承受支座反力R，则承压面积为280mm234mm=65520mm2验算柱顶混凝土的抗压强度为： =R/An=487800/65520=7.45MP

19、afc=9.8N/mm2满足。底板的厚度按桁架反力作用下的弯距计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承，而另两相邻边自由的板。每块板单位宽度的最大弯距为：M=2q式中q底板下的平均应力，q=7.45MPa； 2两支承边之间的对角线长度，2= 2系数，由b2/a2决定。b2为两支承边的相交点到对角线a2的垂直距离。由相似三角形的关系得： b2=110133/172.6=84.8mm， b2/a2=84.8/172.6=0.49，查表得2=0.0586 故Mmax=M=2q=0.05867.45172.62=13005.75Nmm。 底板厚度t=19.05mm，取t=22mm。 2

20、）加劲肋与节点的连接焊缝计算 加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。偏于安全地假定一个加劲肋的受力为屋架支座反力的1/4,即487800/4=121950N,则焊缝应力为: V=121950N M=121950N65=7926750Nmm设焊缝hf=6mm，焊缝计算长度lw=528-20-12=496mm，则焊缝应力为 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R=487800N，其中每块加劲肋各传R/4=121950N，节点板传递R/2=243900N。 节点板与底板的连接焊缝长度lw=2（280-12）=536mm，所需焊脚尺寸为：故取hf=6mm 每块加劲肋与底

21、板的连接焊缝长度为；所需焊缝尺寸为故取hf=8mm。其他节点的计算不再一一列出，详细的施工构造如大图所示。七、焊接工艺 桁架为大型构架，其焊接装配工艺应采用随装随焊的工艺，即先将若干个零件组合起来，随之焊接相应的焊缝，然后再装配若干个零件，再进行焊接，甚至等全部零件装完再进行焊接，成为符合要求的构件。1、焊前须知： 1）施焊前，焊工应复查拼装质量和坡口及间隙是否符合图纸和焊接要求，如不符合要求，应修整合格后方能施焊。2）焊剂使用前，必须按照质量保证书的规定进行烘焙。埋弧焊的焊剂，应按照工艺确定的型号和牌号 相匹配；碱性焊剂一般在250300烘焙2小时，其含水量不得大于0.1%，不得含灰尘、铁屑

22、和其它杂物。焊接区应保持干燥，不得有油污、锈和其它污物。焊条、焊丝、焊剂均应储存在干燥、通风良好的地方，并设专人保管。3）施焊前必须将焊接处的铁锈、油污、溶渣等清除干净，氧化渣须打磨直至露出金属表面。4）焊接时，不允许在焊缝以外的母材上打火引弧。5）定位点焊，必须由持焊工合格证的工人施焊。严禁在交叉点施定位焊。定位焊用的焊接材料，应与 正式施焊用的材料相同。点焊高度不宜超过母材厚度的2/3，点焊长度一般不小于50mm，并应填满弧坑。如发现定位点焊上有气孔或裂纹，必须清除干净后重焊。 6）气体保护焊所用的气瓶上，必须装有预热器和流量计，气体纯度不得低于99.5%。使用前应做放水 处理。当气瓶的压

23、力低于1.0Mpa时，应停止使用。对细焊丝（直径小于等于2.0mm）的气体流量宜控制在1025l/min；焊丝直径大于2.0mm的气体流量为3050l/min。 7）要求焊透的对接双面焊缝的背面，可用碳弧气刨或砂轮机清除焊根后施焊。 8）埋弧焊每道焊缝熔敷金属横断面的成型系数（宽度与深度之比）应大于1.3。采用多层焊时，应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。 9）角焊缝焊脚尺寸K值由设计图纸或技术文件注明；当图纸或技术文件未注明时，非熔透焊缝，焊脚尺寸按两相邻零件板厚较薄的1.2t计，H型钢焊缝焊脚尺寸等于腹板的厚度；根部熔透焊接时，焊角尺寸为板厚的1/2，且不大于10mm。焊脚尺寸的允许偏差为04mm。 10）焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应及时向质量部门报告，查明原因，定出修补措施后方可处 理。Q345材料在同一处返修不得超过两次。 11）焊缝焊接完