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钢结构课程设计
----某金工车间平面钢屋架的设计
东北农业大学
水利与建筑学院
土木工程07级一班
黄斌
2010年10月
96m,跨度27m,柱距6m,采用梯形钢屋架,封闭结合, 1.5?6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,上铺珍珠岩制品保温层(容重为4KN/m3i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20(抗压设计强度? fc=10N/mm2设计地点为保温层厚度不同、灰荷载不同的三个城市。由教师指定学生完成其中一个城市、一种灰荷载组合的一个钢屋架的设计
垂直支撑1-1
垂直支撑2-2
二、荷载和内力计算及节点设计
荷载和内力计算
荷载组合
由于屋面坡度不大,故忽略坡度对荷载值的影响;风荷载为吸力,重屋盖可不考虑。
永久荷载总和为:1.8+0.4+0.4+0.5+0.5=3.6 kN;
节点设计荷载: kN;
支座反力: kN;
内力计算
用所给出的图中的单位内力可求出全跨荷载作用下屋架的杆件内力.内力设计值如下图所示:
杆件截面选择
腹杆最大轴力为543.9kN,选用支座节点板厚t=12mm,中间节点板及垫板厚可为t=10mm。所用钢材厚度均小于16mm,设计强度=215N/。
上弦截面
上弦不改变截面,最大内力 kN;
屋架平面内计算长度;屋架平面外,要求大型屋面板与屋架可靠焊接,取 两块板的宽度。初选216014,A=86.60,,。
验算弯矩平面内和弯矩平面外稳定性:
由于
故
上部局部弯矩:
1)上弦截面弯矩平面内稳定性验算。
kN;
= 101+109=210N/=215 N/;
满足要求
2)上弦截面弯矩平面外稳定性验算。
;
N/=215 N/;
每节间放两块垫板
满足要求。
(2)下弦截面
下弦杆采用同一截面,最大内力kN;屋架平面内计算长度;屋架平面外根据支撑布置取。
计算需要净截面面积:
采用等肢角钢210010,A=3860,,。
截面强度验算:
N/=215 N/;
每节间放两块垫板
满足要求。
(3)腹杆
1)杆件A-F、C-G:
kN,,
kN,,
选2636,A=1458,,。
杆件C-G受力较大,长细比也较大,按杆件C-G验算:
,
所以
,
N/=215 N/;
F放两块垫板,C-G放三块垫板,满足要求。
2)杆件E-H:选用210010,放三块垫板,经过上述杆件类似验算,满足要求。
3)杆件B-F:选用218011010(长肢相并),放三块垫板,经过验算,满足要求。
4)杆件B-G:选用2636,放两块垫板,经过上述杆件类似验算,满足要求。
5)杆件D-G、D-H:
选用2806,放四块垫板,经过上述杆件类似验算,满足要求。
节点设计
选用E43焊条,角焊缝的抗拉抗压和抗剪强度设计值。
下弦节点G(如下图)
1)斜杆BG与节点的连接焊缝计算。
N=307.679kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 和,所需焊缝长度为:
肢背:,取。
肢尖:,取。
斜杆DG与节点的连接焊缝计算。
N=133.376kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 和,所需焊缝长度为:
肢背:,取。
肢尖:,取。
斜杆CG与节点板的连接焊缝计算。
N=96.3kN
焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸,焊缝长度取。
下弦杆与节点板连接焊缝计算。
受力为左右下弦杆的内力差kN
肢背焊缝应力为:
肢背:;
肢尖:;
满足要求。
上弦节点(如下图)
斜杆BG与节点板连接焊缝计算,与下弦节点G中BG杆计算相同.
斜杆BF与节点板连接焊缝计算,N=543.9kN。
设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为和。所需焊缝长度为
肢背:mm,取。
肢尖:,取
上弦杆与节点板连接焊缝计算。
为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。
假定集中荷载F由塞焊缝承受。F=96.3kN,焊脚尺寸为mm, mm。
。
kN
偏心矩: mm。
偏心力矩:
,,则
,满足要求。
屋脊节点E(如下图)
弦杆与拼接角钢连接焊缝计算。
拼接角钢切肢的尺寸为 mm,取25 mm。
N=756.05kN,取焊脚
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