吴少阳 钢结构课程设计计算书.docx
- 文档编号:1987640
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:288.19KB
吴少阳 钢结构课程设计计算书.docx
《吴少阳 钢结构课程设计计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《吴少阳 钢结构课程设计计算书.docx(19页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
一、课程设计题目
钢结构课程设计
10
30米跨梯形普通钢桁架设计。
二、设计资料
1.某车间跨度为30米,柱距为6米,厂房总长度为90米。
车间内设有一台50t、一台20t中级工作制软钩桥式吊车,吊车轨顶标高为+9.000米。
冬季最低气温为-20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:
10,上铺80mm厚泡沫混凝土保温层和二毡三油防水层。
屋面活荷载标准值为0.7kN/m2,组合值系数为0.7,雪荷载标准值为0.5kN/m2,组合值系数为0.7,积灰荷载标准值为0.75kN/m2,组合值系数为0.9。
桁架采用梯形钢桁架,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为450㎜
×450㎜,混凝土强度等级为C25。
钢材采用Q235-B级,焊条采用E43型,手工焊。
三、.结构形式与布置
桁架形式及几何尺寸如图1所示。
图1桁架形式及几何尺寸桁架计算跨度:
l0=30-2´0.15=29.7m
桁架的中间高度:
h=3.490m
在29.7m的两端高度:
h0=2.005m
在30m轴线处端部高度:
h0=1.990m桁架跨中起拱高度60mm(=l/500)桁架支撑布置如图2所示。
图2桁架支撑布置
符号说明:
SC-上弦支撑;XC-下弦支撑;CC-垂直支撑;
GG-刚性系杆;LG-柔性系杆。
四、荷载与内力计算
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。
桁架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(Pw=0.12+0.011´跨度)计算,跨度单位为m。
永久荷载标准值:
预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m2
二毡三油防水层 0.35kN/m2
找平层(20厚) 0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2
80厚泡沫混凝土保温层 0.08m×6kN/m3=0.48kN/m2
桁架及支撑自重 0.12+0.011×30=0.45kN/m2
管道荷载 0.18kN/m2
共3.26kN/m2
可变荷载标准值:
屋面活荷载 0.7kN/m2
积灰荷载 0.75kN/m2
设计桁架时,应考虑以下三种荷载情况:
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载标准值:
3.26´1.5´6=29.34kN全跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.30kN全跨节点积灰荷载标准值:
0.75´1.5´6=6.75kN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载标准值:
3.26´1.5´6=29.34kN半跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.30kN半跨节点积灰荷载标准值:
0.75´1.5´6=6.75kN
(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重标准值:
0.45´1.5´6=4.05kN
半跨节点屋面板自重标准值:
1.4´1.5´6=12.6kN
半跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.3kN
(1)、
(2)为使用阶段的荷载情况,(3)为施工阶段的荷载情况。
内力计算
由点算先解得F=1的桁架个杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨),然后求出三种情况下各杆件的内力。
杆件名称
内力系数(F=1)
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载标准值
最不利荷载效应组合
(kN)
全跨
左半跨
右半跨
永久荷载
活荷载
积灰荷载
上
弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
BC、CD
-11.45
-8.30
-3.15
-335.94
-72.14
-77.29
-642.47
DE、EF
-18.34
-12.60
-5.74
-538.10
-115.54
-123.80
-995.65
FG、GH
-21.70
-13.90
-7.80
-636.68
-136.71
-146.48
-1178.06
HI
-22.46
-13.06
-9.40
-658.98
-141.50
-151.61
-1219.32
IJ、JK
-22.95
-13.55
-9.40
-673.35
-144.59
-154.91
-1245.91
下
弦
ab
6.05
4.45
1.60
177.51
38.12
40.84
328.45
bc
15.20
10.70
4.50
445.97
95.76
102.60
825.18
cd
20.26
13.46
6.80
594.43
127.64
136.76
1099.88
de
22.22
13.62
8.60
651.93
139.99
149.99
1206.28
ef
21.32
10.66
10.66
625.53
134.32
143.91
1157.43
斜
腹
aB
-11.30
-8.35
-2.95
-331.54
-71.19
-76.28
-613.46
Bb
9.15
6.50
2.65
268.46
57.65
61.76
496.74
bD
-7.45
-4.85
-2.60
-218.58
-46.94
-50.29
-404.45
Dc
5.50
3.25
2.25
161.37
34.65
37.13
298.60
桁架各杆件内力计算
(1)
杆
cF
-4.20
-2.00
-2.20
-123.23
-26.46
-28.35
-228.01
Fd
2.60
0.70
1.90
76.28
16.38
17.55
141.14
dH
-1.50
0.40
-1.90
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
He
0.30
-1.40
1.70
8.80
1.89
2.03
16.29
eg
1.65
3.65
-2.00
48.41
10.40
11.14
89.58
gK
2.22
4.22
-2.00
65.13
13.99
14.99
120.52
gI
0.60
0.60
0
17.60
3.78
4.05
32.57
竖杆
Aa
-0.50
-0.50
0
-14.67
-3.15
-3.38
-27.15
Cb、Ec
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-52.29
Gd、Jg
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-52.29
Ie
-1.50
-1.50
0
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
Kf
0
0
0
0
0
0
0
杆件名称
内力系数(F=1)
(2)全跨永久荷载+左跨可变荷载标准值
最不利荷载效应组合
(kN)
全跨
左半跨
右半跨
永久荷载
活荷载
积灰荷载
上
弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
BC、CD
-11.45
-8.30
-3.15
-335.94
-52.29
-56.03
-575.36
DE、EF
-18.34
-12.60
-5.74
-538.10
-79.38
-85.05
-911.39
FG、GH
-21.70
-13.90
-7.80
-636.68
-87.57
-93.83
-1063.16
HI
-22.46
-13.06
-9.40
-658.98
-82.28
-88.16
-1081.34
IJ、JK
-22.95
-13.55
-9.40
-673.35
-85.37
-91.46
-1107.92
下
弦
ab
6.05
4.45
1.60
177.51
28.04
30.04
304.97
bc
15.20
10.70
4.50
445.97
67.41
72.23
759.13
cd
20.26
13.46
6.80
594.43
84.80
90.86
1000.07
de
22.22
13.62
8.60
651.93
85.81
91.94
1080.04
ef
21.32
10.66
10.66
625.53
67.16
71.96
1000.95
斜
aB
-11.30
-8.35
-2.95
-331.54
-52.61
-56.36
-570.15
Bb
9.15
6.50
2.65
268.46
40.95
43.88
457.84
bD
-7.45
-4.85
-2.60
-218.58
-30.56
-32.74
-366.28
桁架各杆件内力计算
(2)-1
腹杆
Dc
5.50
3.25
2.25
161.37
20.48
21.94
265.56
cF
-4.20
-2.00
-2.20
-123.23
-12.60
-13.50
-195.72
Fd
2.60
0.70
1.90
76.28
4.41
4.73
113.26
dH
-1.50
0.40
-1.90
-44.01
2.52
2.70
-59.41
He
0.30
-1.40
1.70
8.80
-8.82
-9.45
-11.75
eg
1.65
3.65
-2.00
48.41
23.00
24.64
118.94
gK
2.22
4.22
-2.00
65.13
26.59
28.49
149.88
gI
0.60
0.60
0
17.60
3.78
4.05
32.57
竖杆
Aa
-0.50
-0.50
0
-14.67
-3.15
-3.38
-27.15
Cb、Ec
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-54.29
Gd、Jg
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-54.29
Ie
-1.50
-1.50
0
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
Kf
0
0
0
0
0
0
0
五、杆件截面设计
腹杆最大内力,N=--613.45KN,由屋架节点板厚度参考可知:
支座节点板刚度取
14mm;其余节点板与垫板厚度取12mm。
1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面,按最大内力计算,N=-1245.91KN计算长度:
屋架平面内取节间轴线长度lOx=1508mm
屋架平面外根据支撑,考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用,取上弦横
向水平支撑的节间长度:
lOy=4524mm
根据屋架平面外上弦杆的计算长度,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见图3
图3 上弦截面设l=60,查轴心受力稳定系数表,j=0.807
N 1245.91´103
mm2
需要截面积A*= = =7180.8
j.f 0.807´215
i* lox
1.508
i* lox
4.524
需要回转半径x=l= 60
=25.1mm
y= =
l
60
=75.4mm
A* i* i* ´ ´
根据需要的
、x、y 查角钢型钢表,初选2L180110
14,
A=7800mm2,按所选角钢进行验算:
ix=308mm,iy
=88mm。
lx=lox=1508=48.96<[λ]=150
ix 308
ly=loy=4524=51.41<[λ]=150
iy 88
由于 ly
>lx,只需求出jy,查轴心受力稳定系数表,jy
=0.847
N
jyA
2.下弦杆de
=1245.91´103=
0.847´7793
188.59MPa<215MPa所选截面合适。
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=1206.28KN计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度lOx=3000mm
屋架平面外根据支撑布置取lOy=29700/2=14850mm
计算需要净截面面积A*=N
f
=1206280=5610.30mm2,选用 2L180´110´12,因为
215
lOy
>lOx
,故用不等肢角钢,短肢相并,见图4。
下弦截面
A=6740mm2,
图 4
ix=31mm,iy=87.4mm。
lx=lox
ix
=3000=96.77<[l]=350
31
ly=loy
iy
=14850=169.91<[l]=350 所
87.4
选截面满足要求。
3.端斜杆Ba
已知N=-613.45kN,
lOx=lOy=2535mm。
因为lOx=lOy,故采用不等肢角钢,
ix y ´ ´
i
长肢相并,使 = ,选用角钢2L1409010
, =
A=4460mm2,ix=44.7mm iy 37.3mm
截面刚度和稳定验算:
lx=
ly=
lox
ix
loy
iy
=2535=56.71<[l]=150
44.7
=2535=63<[l]=150
37.3
因为ly
>lx
只需求jy,查表得jy=0.791
N
jyA
=613.45´103=
0.791´4460
173.89MPa<215MPa 所选截面满足要求。
4.再分腹杆eg-gK
此杆在g节点处不断开,采用通长杆件。
拉力:
Ngk
=149.88KN,
Neg
=118.93kN
压力:
Neg
=-39.69kN,
Ngk
=-37.38KN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度屋架平面外根据支撑布置取:
lOx=2300mm
lOy=i1(0.75+0.25N1)=4600×(0.75+0.2537.38)=4533.1mm
N2
选用2L63´5,见图5。
39.69
图 5再分
腹 杆egK
图 6中竖
杆 Kf
A=1228mm2,
ix=19.4mm,iy=30.4mm。
lx=lox
ix
ly=loy
iy
=2300=118.6=53.9<[l]=150
19.4
=4533.1=149.12<[l]=150
30.4
因为ly
>lx
只需求jy,查表得jy=0.308,则
N =
jyA
39.69´103=
0.308´1228
104.94MPa<215MPa
拉应力:
N
A
5.竖杆Ie
=149.88´103
1228
=122.1MPa<215MPa所选截面满足要求
N=-81.43KN,
l0x=0.8l=0.8´3180=2544mm,
l0y
=l=3180mm
由于杆件内力较小,按l=[l ]=150选择,需要的回转半
i=lox
x [l]
=254.4=1.70cm150
i=loy
y [l]
=3180=2.12cm150
查型钢表,选用2L63×5,其几何特性为
A=1228mm2
x
l=lox
ix=19.4mm
=254.4=131.13cm<150
iy=30.4mm
ix 1.94
y
l=loy
=318
=104.61cm<150
iy 3.04
因为lx>ly只需求jx,查表得jx=0.434,则
N =
jxA
81.43´103
0.434´1228
=152.8MPa<
215MPa
其余各杆件截面选择过程不一一列出,计算结果见表2
名称
杆件编号
内力
(KN)
计算长度(cm)
截面规格
截面面积
(cm2)
回转半径(cm)
长细比
容许长细比[l]
稳定系数j
计算应力Mpa
l0x
l0y
ix
iy
lx
ly
jx
jy
上弦
IJ JK
-1245.91
150.8
452.4
2L180×110×14
77.93
3.08
8.8
48.96
51.41
150
0.847
188.59
下弦
de
1206.28
300
1485
2L180×110×12
67.42
3.1
8.74
96.77
169.91
350
182.51
腹杆
Aa
-27.14
199
199
2L63×5
12.286
1.94
3.04
102.6
65.5
150
0.538
46.29
aB
-613.453
253.4
253.4
2L140×90×10
44.522
4.47
3.74
56.71
67.78
150
0.791
623.89
Bb
496.74
208.6
260.8
2L100×6
23.864
3.1
4.51
67.29
57.83
350
205.37
Cb
-54.29
183.2
229
2L50×5
9.606
1.53
2.53
119.7
90.5
150
0.493
131.92
bD
-404.45
229.5
287
2L100×7
27.592
3.09
4.53
74.3
63.3
150
0.724
210.25
Dc
298.88
228.7
285.8
2L70×6
16.32
2.15
3.33
106.37
85.83
350
183.73
Ec
-54.29
207.2
259
2L50×5
9.606
1.53
2.53
135.4
102.4
150
0.363
159.54
cF
-228.01
250.8
312.6
2L90×6
21.274
2.79
4.13
89.89
75.69
350
0.621
178.12
Fd
141.15
249.5
311.8
2L50×5
9.606
1.53
2.53
167
123.3
350
151.73
Gd
-54.29
231.2
289
2L50×5
9.606
1.53
2.53
151.1
114.2
150
0.304
186.67
dH
-87.30
271.6
339.5
2L70×6
16.32
2.15
3.33
151.1
101.95
150
0.304
189.45
He
41.05
-31.24
270.8
338.4
2L63×5
12.286
1.94
3.04
139.59
111.32
150
0.347
64.62
Ie
-81.43
255.2
319.1
2L63×5
12.286
1.94
3.04
131.5
104.9
150
0.434
152.8
eg
118.93
-39.69
230.1
453.73
2L63×5
12.286
1.94
3.04
118.6
149.25
150
0.308
122.1
gk
149.88
-37.38
230.1
453.73
2L63×5
12.286
1.94
3.04
118.6
149.25
150
0.308
104.94
Kf
0.00
314.1
314.1
2L63×5
12.286
2.45
2.45
128.2
128.2
200
0
gI
32.57
165.9
207.4
2L50×5
9.606
1.53
2.53
108.7
82.2
350
29.23
Jg
-54.29
127.6
158.9
2L50×5
9.606
1.53
2.53
83.4
63
150
0.665
75.3
屋架杆件截面选择表
10
五、节点设计
18
f
用E43焊条时,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值
各杆件内力由表1查得
1.下弦节点b
(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算:
fw=160MPa
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。
所需焊缝长度为:
w
肢背:
l¢=
0.7N=
0.7´496740
=194.04+16=210.04mm,取l¢=210mm
w
f
w
2hef 2´0.7´8´160
w
肢尖:
l¢`=
0.3N=
0.3´496740
=110.89+12=122.89mm,取l¢`=120mm
w
f
w
2hef 2´0.7´
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 吴少阳 钢结构课程设计计算书 钢结构 课程设计 计算