钢结构课程设计-计算书

钢结构课程设计

姓 名 学 号 班 级 学 院 指导教师 时 间

张 彬 14219117140 14土木工程专升本

瓯江学院 周亚刚 2015年6月20日

班级： 14土木工程专升本 学号： 14219117140 姓名： 张 彬

一、设计资料 1、结构形式

某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i?1:10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。

2、 屋架形式及选材

屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为： Q235钢，焊条为E43型。

3、荷载标准值（水平投影面计）

① 永久荷载：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2

保温层 0.45 KN/m2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m

屋架及支撑自重：按经验公式q?0.12?0.011LL为屋架跨度计算： 0.384 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2

② 可变荷载：

屋面活荷载标准值： 0.7kN/m2 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.1 KN/m2

80815058105180581058105HI8105FG91051BCDA2

28903396ga0351501ce2000=10×8150图1.1 24米跨屋架几何尺寸

3190起拱50I2590312985933702535199022290285931192608

2

01..01.011.001.1.01.00.51.0ABCDEFGHI-1710.000-8.72-13.53-15.264.71-14.2.0-1+4+.06+300.10768.0..4..4.+857-1..5-21.88-1.08-1-01-1-0-8+4.73+11.53+14.65+15.17+15.17acegI

图1.2 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

4、支撑布置

3

二、荷载计算（水平投影面计）

①永久荷载：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2

保温层 0.45 KN/m2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式q?0.12?0.011LL为屋架跨度计算： 0.384 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m

2

小计 ∑3.834KN/ m

2

② 可变荷载：

屋面活荷载标准值： 0.7kN/m2 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.1 KN/m2

1、积灰荷载应与雪荷载或屋面活荷载两者中的较大者同时考虑，所以这里的可变荷载只考虑积灰荷载和屋面活荷载。

可变荷载效应控制的组合设计值：1.2×3.834+1.4×1.1+1.4×0.7×0.7=6.8268KN/m 永久荷载效应控制的组合设计值：1.35×3.834+1.4×（1.1×0.9+0.7×0.7）=7.2479KN/m 所以荷载组合设计值取7.2479 KN/m

2

2

2

2、荷载组合

设计屋架时仅考虑以下一种荷载组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载：P=7.2479×1.5×6=65.2311kN

4

四、内力计算

屋架在上述1种荷载组合作用下的计算简图1.2 全跨满载情况下的内力计算结果见表1

内力计算表 表1

杆件 全跨 全跨永久荷载+全跨可变荷载 名称 P=65.2311 kN 系数 内力组合N=P*系数 A-B 0 0 上 B-D -8.72 -568.8152 弦 D-F -13.53 -882.5768 杆 F-H -15.26 -995.4266 H-I -14.71 -959.5495 下 a-c +4.73 308.5431 弦 c-e +11.53 752.1146 杆 e-g +14.56 949.7648 g-i +15.17 989.5558 a-B -8.87 -578.5999 B-c +6.88 448.7900 斜 c-D -5.44 -354.8572 腹 D-e +3.70 241.3551 杆 e-F -2.46 -160.4685 F-g +1.11 72.4065 g-H +0.02 1.3046 H-i -1.08 -70.4496 a-A -0.5 -32.6156 竖 c-C -1.0 -65.2311 杆 e-E -1.0 -65.2311 g-G -1.0 -65.2311 I-i 1.94 126.5483 5

五、杆件截面设计 1、上弦杆截面计算

腹杆最大内力，N=-578.5999KN由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点板厚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。

计算长度：屋架平面内取节间轴线长度l0x=150.8cm 屋架平面外根据支撑和内力变化取l0y=2×150.8=301.6cm

因为l0y?2l0x，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并,截面类型为b类。如图1示。

y x y 图1 上弦截面

12 x

设??70，查轴心受压构件的稳定系数表??0.751

N995.4266?103需要截面积A???6164.97mm2

?f0.751?215需要回转半径 ix?l0x??l150.8301.6?2.15cm， iy?0y??4.31cm 70?70根据需要的A 、 ix 、iy ，查教科书P341附表2-5b角钢型钢表， 选用2∟160×100×14，A =69.418c㎡ , ix = 2.80cm , iy =7.86cm

l0y301.6l0x150.8?x???53.9, ?y???59.4

ix2.80iy5.08对于短肢相并的不等肢角钢，b1/t?160/14?11.43?0.56?3018/160?10.6，所以

22l0b116030162?142yt?yz?3.7(1?)?3.7??(1?)?44.5?150 44t52.7b11452.7?160满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y，只需求出?min??x，查课本P356附表4-1b轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.838

N994.4266?103????171.61N/mm2?f?215N/mm2

A?x6941.8?0.838所选截面合适。

6

2、下弦杆截面计算

整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N =989.5558KN（拉力） 计算长度 屋架平面内取节间轴线长度l0x?300cm 屋架平面外根据支撑布置取l0y?2l0x?2?300?600cm

N989.5558?103计算需要净截面面积An???4602.59mm2

f215选用2∟160×100×10（短肢相并），见图2所示，A =50.630c㎡ , ix =2.85cm , iy =7.78cm

按所选角钢进行截面验算，取An?A。

y 12 x y 图2 下弦截面

x

ly600lx300?x???105.3?[?]?350，?y???116.8?[?]?350

ix2.85iy5.14N989.5558?103????195.45N/mm2?f?215N/mm2

A5063.0所选截面满足要求。 3、斜杆截面计算 ① 斜杆a-B

N =-589.5999KN（压力）l0x?l0y?l?253.5cm 因为l0x?l0y，故采用等肢角钢。

N589.5999?103计算需要净截面面积 An???2742.33mm2

f215选用2∟125×10，见图3所示，截面类型为b类，A = 48.746 c㎡ , ix = 3.85cm , iy = 5.59cm

7

y 12 x x

y

图3 斜杆a-B截面

?l0xi?253.5?65.8?[?]?150, ?l0y253.5x?y???45.4?[?]?150 x3.85iy5.59对于等肢角钢，b/t?125/10?12.5?0.58?2535/125?11.76，所以

?3.9bt(1?l220yt18.6b4)?3.9?12525352?102yz?10?(1?18.6?1254)?55.6?150 满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y，只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.775??N?579.5999?103?153.16N/mm2?f?215N/mm2?

xA0.775?4874.6所选截面合适。 ② 斜杆B-c

N = 448.7900KN（拉力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?260.8?208.64cm，l0y?l?260.8cm

计算需要净截面面积 AN448.7900?103n??215?2087.40mm2f

选用2∟100×6，见图4所示，A = 23.864 c㎡ , ix = 3.1 cm , iy = 4.51 cm

y 12 x x

y

图 4斜杆B-c截面

8

验算：

l0y260.8l0x208.64?x???67.3?[?]?250，?y???57.8?[?]?250

ix3.1iy4.51N448.7900?103????188.06N/mm2?f?215N/mm2

A2386.4所选截面满足要求。 3 斜杆c-D ○

N =-354.8572（压力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?285.9?228.72cm，l0y?l?285.9cm

N354.8572?103计算需要净截面面积 An???1650.50mm2

f215选用2∟100×8，见图5所示，截面类型为b类，A =31.278mm2 , ix =3.08cm , iy = 4.56cm

y 12 x y x

图5斜杆c-D截面

?x?l0y285.9l0x228.72??74.3?[?]?150,?y???62.7?[?]?150 ix3.08iy4.56对于等肢角钢，b/t?12.5?0.58?2859/100?16.6，所以

0.475b40.475?1004?yz??y(1?22)?62.7(1?)?68.4 22l0yt2859?8满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y，只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x=0.724

N354.8572?103????156.70N/mm2?f?215N/mm2

?xA0.724?3127.8所选截面合适。 ④斜杆D-e

9

N =241.3551KN（拉力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?285.9?228.72cm，l0y?l?285.9cm

N241.3551?103计算需要净截面面积 An???1122.58mm2

f215选用2∟80×6，见图6所示，A =18.794 c㎡ , ix =2.47 cm , iy =3.73 cm

y 12 x y x

图 6 斜杆D-e截面

验算：

?x?ll0x228.72285.9??92.6?[?]?250，?y?0y??76.6?[?]?250 ix2.47iy3.73N241.3551?103????128.42N/mm2?f?215N/mm2

A1879.4所选截面满足要求。 ⑤斜杆e-F

N =-160.4685KN（压力），

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?312.9?250.32cm，l0y?l?312.9cm

N160.4685?103计算需要净截面面积 An???746.37mm2

f215选用2∟90×8，见图7所示，截面类型为b类，A =27.888c㎡ , ix = 2.76cm , iy = 4.17cm

y 12 x y x

图7 斜杆e-F截面

10

?l0xi?250.322.76?90.7?[?]?150,?y312.9x?l0y?i??75?[?]?150 xy4.17对于等肢角钢，b/t?11.25?0.58?3129/90?20.2，所以

??0.475b40.475?904yz?y(1?l22)?75(1?22)?78.7

0yt3129?8满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y，只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表， ?x=0.616

?N?160.4685?103?616?2788.8?93.41N/mm2?f?215N/mm2?

xA0.所选截面合适。 ⑥斜杆F-g N = 72.4065 kN（拉力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?311.9?249.52cm，l0y?l?311.9cm AN?72.4065?103计算需要净截面面积n??336.77mm2f215

选用2∟75×6，见图8所示，A = 17.594c㎡ , ix = 2.31 cm , iy = 3.53 cm

y 12 x x

y

图 8 斜杆F-g截面

验算：

?yx?l0xi?249.52?108.0?[?]?250，?l?311.9y?0?88.4?[?]?250 x2.31iy3.53??N?72.4065?103?41.15N/mm2A1759.4?f?215N/mm2

所选截面满足要求。 ⑦斜杆g-H

N =1.3046 kN （拉力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?339.6?271.68cm，l0y?l?339.6cm

11

N1.364?103计算需要净截面面积 An???6.3mm2

f215选用2∟63×5，见图9所示，A = 12.286c㎡ , ix = 1.94 cm , iy = 3.04 cm

y 12 x y x

图9 斜杆g-H截面

验算：

?x?ll0x271.68339.6??140.0?[?]?250，?y?0y??111.7?[?]?250 ix1.94iy3.04N1.3046?103????1.06N/mm2?f?215N/mm2

A1228.6所选截面满足要求。 ⑧斜杆H-i

N =-70.4496KN（压力）

因为中间腹杆l0x?0.8l，所以l0x?0.8l?0.8?337?269.6cm，l0y?l?337.0cm N70.4496?103计算需要净截面面积 An???327.67mm2

f215选用2∟90×8，见图10所示，截面类型为b类，A =27.888c㎡ , ix = 2.76cm , iy = 4.17cm

y 12 x y x

图10 斜杆H-i截面

12

?x?l0y337l0x269.6??97.7?[?]?150,?y???80.8?[?]?150 ix2.76iy4.17对于等肢角钢，b/t?90/8?11.25?0.58?3370/90?21.7，所以

0.475b40.475?904?yz??y(1?22)?80.8?(1?)?84.3

l0yt33702?82满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y，只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表， ?x=0.571

N70.4496?103????44.24N/mm2?f?215N/mm2

?xA0.571?2788.8所选截面合适。 4、竖杆截面计算 1边竖杆a-A ○

N =-32.6156kN (压力)，l0x?l0y?l?199.0cm

N32.6156?103计算需要净截面面积An???151.70mm2

f215选用2∟63×10,见图11所示，截面类型为b类，A =23.314c㎡ , ix = 1.88cm , iy = 3.15cm

y 12 x y x

图11:竖杆截面图

l0y199.0l199.0??63.2?[?]?150 ?x?0x??105.9?[?]?150 ，?y?iy3.15ix1.88对于等肢角钢，b/t?63/10?6.3?0.58?1990/63?18.3，所以

0.475b40.475?634?yz??y(1?22)?63?(1?)?64.2 22l0yt1990?10满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.517

13

N32.6156?103????0.517?2331.4?27.06N/mm2?f?215N/mm2

xA所选截面合适。 ②竖杆c-C

N =-65.2311kN (压力)，l0x = 0.8l = 183.2cm , l0y =l=229.0cm ?N65.f?2311?103计算需要净截面面积An215?303.40mm2

选用2∟63×10，见图11所示，截面类型为b类，A =23.314c㎡ , ix = 1.88cm , 3.15cm

?xx?l0i?183.288?97.5?[?]?150， ?l0y229y?i??72.7?[?]?150 x1.y3.15对于等肢角钢，b/t?6.3?0.58?2290/63?21.1，所以

0.475b40.475?634?yz??y(1?l22)?72.7(1?2102)?73.7 0yt2290?满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.572

??N??65.2311?103.572?2331.4?48.91N/mm2?f?215N/mm2

xA0所选截面合适。 ③竖杆e-E

N =-65.2311kN (压力)，l0x=0.8l=207.2cm , l0y =l=259.0cm 计算需要净截面面积AN65.2311f??103n?215?303.40mm2

选用2∟63×10，见图11所示，截面类型为b类，A =23.314c㎡ , ix = 1.88cm , 3.15cm

?l0x207.2l0y259x?i??110.2?[?]?150， ?y?i??82.2?[?]?150

x1.88y3.15对于等肢角钢，b/t?6.3?0.58?2590/63?23.8，所以

???0.475b40.475?634yzy(1?l2t2)?82.2(1?25902?102)?83.1 0y满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.492

iy = iy = 14

N65.2311?103????56.87N/mm2?f?215N/mm2

?xA0.492?2331.4所选截面合适。 ④竖杆g-G

N =-65.2311kN (压力)，l0x=0.8l=231.2cm,l0y =l=289.0cm N65.2311?103计算需要净截面面积An???303.40mm2

f215选用2∟63×10，见图11所示，截面类型为b类，A =23.314c㎡ , ix = 1.88cm , iy = 3.15cm

l0y289l0x231.2?x???123.0?[?]?150， ?y???91.7?[?]?150

ix1.88iy3.15对于等肢角钢，b/t?6.3?0.58?2890/63?26.6，所以

0.475b40.475?634?yz??y(1?22)?91.7(1?)?92.5 22l0yt2890?10满足长细比：小于[?]?150的要求。

由于?x??yz??y只需求出?min??x，查轴心受压构件的稳定系数表，?x?0.421

N65.2311?103????66.46N/mm2?f?215N/mm2

?xA0.421?2331.4所选截面合适。 ⑤中竖杆i-I

N =126.5483kN (拉力)，l0x = 0.8l = 255.2cm , l0y =l=319.0cm

N126.5483?103计算需要净截面面积An???588.60mm2

f215选用2∟63×10见图12所示A =23.314c㎡ ,ix =iy =0.21h=0.21×(6.3×2+1.2）=2.898cm 15

x0y021y0x012 图12:竖杆截面图

验算：

?xx?l0?255.22.898?88.1?[?]?150， ?ly319iy?0i??110.1?[?]?150 xy2.898?NA?126.5483?103?2331.4?54.28N/mm2?f?215N/mm2

所选截面合适。

16

屋架杆件一览表

σ 杆内力 杆件 kN lox 上弦 -995.4266 1509 loy 3018 ┛┗短肢相并 2L160×100×14 ┛┗短肢相并 2L160×100×10 ┛┗ 2L125×10 ┛┗ 2L100×6 ┛┗ 2L100×8 ┛┗ 2L80×6 ┛┗ 2L90×8 ┛┗ 2L75×5 ┛┗ 2L63×5 ┛┗ 2L90×8 ┛┗ 2L63×10 ┛┗ 2L63×10 ┛┗ 2L63×10 ┛┗ 2L63×10 ┛┗ 2L63×10 6941.8 28 78.6 53.9 150 0.838 -171.61 角钢规格 （m㎡） ix(mm) iy(mm) λmax计算长度 截面形式及 截面积 回转半径 长细比 容许长细比 系数 (N/m㎡) ?max 下弦 989.5558 3000 6000 5063 28.5 77.8 150.3 350 — 195.45 a-B B-c c-D D-e e-F F-g -579.5999 448.7900 -354.8572 241.3551 -160.4685 72.4065 2535 2086.4 2287.2 2287.2 2503.2 2495.2 2535 2608 2859 2859 3129 3119 4874.6 2386.4 3127.8 1879.4 2788.8 1759.4 38.5 31 30.8 24.7 27.6 23.1 55.9 45.1 45.6 37.3 41.7 35.3 65.8 67.3 74.3 92.6 90.7 108.0 150 250 150 250 150 250 0.775 — 0.724 — 0.616 — -153.16 188.06 -156.70 128.42 -93.41 41.15 斜腹杆竖杆

g-H 1.3046 2716.8 3390 1228.6 19.4 30.4 140 250 — 1.06 H-i a-A c-C e-E -70.4496 2696 3370 2788.8 27.6 41.7 97.7 150 0.571 -44.24 -32.6156 -65.2311 -65.2311 1990 1832 2072 1990 2290 2590 2331.4 2331.4 2331.4 18.8 18.8 18.8 31.5 31.5 31.5 105.9 97.5 110.2 150 150 150 0.517 0.572 0.492 -27.06 -48.91 -56.87 g-G -65.2311 2312 2890 2331.4 18.8 31.5 123.0 150 0.421 -66.46 i-I 126.5483 2552 3190 2331.4 28.98 28.98 88.1 150 — 54.28 17

六、节点设计

重点设计“a”、“B”、“c”、“i”、“I”五个典型节点，其余节点设计类同。 1、

一般节点（下弦节点c）：

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连接焊缝的尺寸，即hf

和lw 。然后根据lw的大小比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。

选用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ftw＝160N/m㎡，实际所需的焊脚尺寸可由构造确定。

本结构采用手工焊：hfmin?1.5tmax(mm) hfmax?1.2tmin(mm)

lw满足lw?8hf和lw?40mm

（1）B-c杆的内力N= 448.7900 kN，肢背和肢尖焊缝hf?7mm和hf?7mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?448.7900?103肢背lw??2hf??2?7?214.35mm，取240mm

2?0.7hfffw2?0.7?7?1600.3N0.3?448.7900?103肢尖lw??2hf??2?7?99.87mm，取120mm

2?0.7hfffw2?0.7?7?160 均满足lw，满足lw?8hf和lw?40mm

（2）c-D杆的内力N= -354.8572kN，肢背与肢尖的焊缝hf?8mm和hf?6mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?354.8572?103肢背lw??2hf??2?8?154.62mm，取170mm w2?0.7hfff2?0.7?8?1600.3N0.3?354.8572?103肢尖lw??2hf??2?6?91.21mm，取100mm w2?0.7hfff2?0.7?6?160 均满足lw，满足lw?8hf和lw?40mm

（3）竖杆C-c杆的内力N= -65.2311 kN，肢背与肢尖的焊缝hf?8mm和hf?6mm，按两面侧焊缝计算：

18

0.7N0.7?65.2311?103肢背lw??2hf??2?8?41.48mm， w2?0.7hfff2?0.7?8?160lw?8hf?8?8?64mm，取70mm

0.3N0.3?65.2311?103肢尖lw??2hf??2?6?26.56mm，

2?0.7hfffw2?0.7?6?160lw?8hf?8?6?48mm，取50mm

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间距以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点尺寸为420×380。

（4）下弦杆焊缝验算

下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻下弦内力之差。

KN ?N?Nc-e?Na?c?752.1146?308.5431?443.5715 肢背焊缝验算，hf?8mm，

K1?N0.75?443.5715?103 ?f???73.52N/mm2?160N/mm2

2?0.7hf(lw?2hf)2?0.7?8?(420?16)焊缝强度满足要求。 节点图如下图所示：

下弦节点c各杆肢尖、肢背尺寸

19

2．上弦B节点：

(1) a-B杆内力Nab??578.5999kN肢背： hf?10mm，肢尖：hf?8mm 0.7N0.7?578.5999?103肢背lw??2hf??2?10?200.81mm，取220mm w2?0.7hfff2?0.7?10?1600.3N0.3?578.5999?103肢尖lw??2hf??2?8?112.86mm，取120mm w2?0.7hfff2?0.7?8?160均满足lw，满足lw?8hf和lw?40mm

(2) c-B杆的内力N= 448.7900kN，肢背和肢尖焊缝hf?7mm和hf?7mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?448.7900?103肢背lw??2hf??2?7?214.35mm，取240mm w2?0.7hfff2?0.7?7?1600.3N0.3?448.7900?103肢尖lw??2hf??2?7?99.87mm，取120mm w2?0.7hfff2?0.7?7?160均满足lw，满足lw?8hf和lw?40mm

(3) 考虑搁置檩条，节点板缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接，槽焊缝按两条角焊缝计算hf?t/2?12/2?6mm，P＝65.2311kN，lw?287.5mm节点板尺寸为575×420。 肢背焊缝验算：hf?6mm

P65.2311?103?f???22.14N/mm2?160N/mm2

2?1.22?0.7hflw2?1.22?0.7?6?287.5设肢尖焊缝hf=8mm，假定集中荷载P与上弦垂直，忽略屋架上弦坡度影响,

?N?NB?D?NA?B??568.8152?0??568.8152KN, 肢尖焊缝验算：

?N568.8152?103?f???88.33N/mm2?160N/mm2

2?0.7?hflw2?0.7?8?575e?100?54?46mm

6?M6?46?568.8152?10322 ?f???42.40N/mm?160N/mm222?0.7hflw2?0.7?8?575

20

?f2242.402()??f?()?88.332?94.92N/mm2?160N/mm2 1.221.22肢尖焊缝强度满足要求。

节点图如下图所示：

上弦节点B各杆肢尖、肢背尺寸

3、下弦跨中i节点设计

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Δ=t+hf+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。 （1）设焊缝高度hf?9mm，连接角钢取与下弦杆相同截面2∟160×100×10, N?989.5558KN;则Δ=12+9+5=26mm； 焊缝长度为：

N989.5558?103 lw??2hf??2?9?263.43mm w4?0.7hfff4?0.7?9?160连接角钢长度取l=2×263.43+15=541.85mm（b取15mm）取l=570mm;

21

（2）H-i杆和H/?i的内力N= -70.4496kN，肢背和肢尖焊缝hf?6mm和hf?5mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?70.4496?103肢背lw??2hf??2?6?48.69mm，取60mm w2?0.7hfff2?0.7?6?1600.3N0.3?70.4496?103肢尖lw??2hf??2?5?28.87mm， w2?0.7hfff2?0.7?5?160满足lw?8hf和lw?40mm,取40mm

(3)I-i杆的内力N= 126.5483kN，肢背和肢尖焊缝hf?8mm和hf?8mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?126.5483?103肢背lw??2hf??2?8?40.72mm， w2?2?0.7hfff2?2?0.7?8?160lw?8hf?8?8?64mm和lw?40mm,取70mm

0.3N0.3?126.5483?103肢尖lw??2hf??2?8?26.59mm， w2?2?0.7hfff2?2?0.7?8?160lw?8hf?8?8?64mm和lw?40mm,取70mm

由以上所求焊缝数据，结合实际情况，节点板大小为250×250mm

(4)验算下弦杆与节点板的肢间，肢背的焊缝强度：肢背和肢尖焊缝hf?8mm 由于ΔN=0;所以采用15%Nmax进行验算：

0.15K1Nmax0.15?0.75?989.5558?103 肢背：??84.95N/mm2?160N/mm2

2?0.7hflw2?0.7?8?(125?8)0.15K2Nmax0.15?0.25?989.5558?103肢尖：??28.32N/mm2?160N/mm2

2?0.7hflw2?0.7?8?(125?8)强度符合要求。 节点图如下图所示：

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下弦跨中拼接节点i

4、上弦跨中I节点设计

（1）连接角钢的计算

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Δ=t+hf+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。 设焊缝高度hf?12mm，连接角钢取与下弦杆相同截面2∟160×100×14, N=-959.5495KN；Δ=12+12+5=29mm

N959.5495?103焊缝长度为：lw??2hf??2?12?202.49mm w4?0.7hfff4?0.7?12?160连接角钢长度取l=202.49?2+50=454.98mm（b取50mm）

（2）I-i杆的内力N= 126.5483kN，肢背和肢尖焊缝hf?8mm和hf?8mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7? 126.5483?103肢背lw??2hf??2?8?40.72mm， w2?2?0.7hfff2?2?0.7?8?160lw?8hf和lw?40mm取50mm 0.3N0.3? 126.5483?103肢尖lw??2hf??2?8?26.59mm，

2?2?0.7hfffw2?2?0.7?8?160 23

lw?8hf和lw?40mm取50mm （3）上弦杆与节点板连接焊计算：

考虑搁置檩条，节点板缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接，槽焊缝按两条角焊缝计算

312.66 hf?t/2?12/2?6mm，,上弦杆受力N=959.5495KN；sin??1508?2弦杆与节点板间的焊缝所承受的竖向力：

312.662Nsin??P?2?959.5495??65.2311?133.72kN

1508?2上弦杆肢背需焊缝长度为：

N133.72?103 lw??2hf??2?6?111.49mm w2?0.7hfff2?0.7?6?160由I-i杆和上弦杆集中力所求得的焊缝长度，设定节点板大小，节点板取250×180mm 设肢尖焊缝hf=8mm，假定集中荷载P与上弦垂直，P＝65.2311kN，lw?125mm忽略屋架上弦坡度影响。

因为ΔN=0；所以采用15%Nmax进行肢尖焊缝验算：

0.15K2N0.15?0.25?959.5495?103?f???29.48N/mm2?160N/mm2

2?0.7hf(lw?2hf)2?0.7?8?(125?2?8)e?100?54?46mm6?M0.15?0.25?6?46?959.5495?103?f???56.75N/mm2?160N/mm2 222?0.7hflw2?0.7?8?125?56.752222 (f)2??2 ?()?29.48?55.07N/mm?160N/mmf1.221.22 肢尖焊缝强度满足要求。

节点图如下图所示：

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上弦跨中拼接节点I

5、下弦支座a节点设计 （1） 底板计算

底板承受屋架的支座反力R=8×65.2311=521.8488KN,柱采用C30混凝土的轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm， 底板需要的净截面积：

R521.8488?103 An???36492.92mm2

fc14.3螺栓直径采用d=20mm,螺栓孔布置见图。

A0?2??(2.5d)24?2?2?（2.5?20）4?3927mm2

底板尺寸取250×250mm 板底实际承受的均布反力：

R521.8488?1032 q?2 ??8.91N/mm2A?A0250?3927

节点板与加筋肋将底板分成四块相同的两相邻边支承板，取节点板与加劲肋的厚度相同，则它们的对角线长度a1及内角顶点到对角线的距离b1的比值：

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b1/a1=0.5, a1?125?sin45??176.8mm查表得?=0.058。底板抗压强度f?215N/mm2,两相邻边支承板单位宽的最大弯矩为：

M??qa12?0.058?8.91?176.82?16153.63N 所需的板底厚度

6M6?16153.63??20.56mm ，取t=23mm f215(2)节点板与弦杆之间的焊缝计算 t?1) a-B杆内力Nab??578.5999kN肢背:hf?10mm，肢尖：hf?8mm 0.7N0.7?578.5999?103肢背lw??2hf??2?10?200.81mm，取220mm w2?0.7hfff2?0.7?10?1600.3N0.3?578.5999?103肢尖lw??2hf??2?8?112.86mm，取130mm w2?0.7hfff2?0.7?8?160均满足lw，满足lw?8hf和lw?40mm 2) a-c杆的内力N=308.5431kN，肢背和肢尖焊缝hf?8mm和hf?7mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?308.5431?103肢背lw??2hf??2?8?136.52mm，取160mm w2?0.7hfff2?0.7?8?1600.3N0.3?308.5431?103肢尖lw??2hf??2?7?73.03mm，取90mm w2?0.7hfff2?0.7?7?1603)a-A杆的内力N= -32.6156kN，肢背和肢尖焊缝hf?5mm和hf?5mm，所需要的焊缝长度为：

0.7N0.7?32.6156?103肢背lw??2hf??2?5?30.38mm， w2?0.7hfff2?0.7?5?160lw?8hf和lw?40mm,取50mm 0.3N0.3?32.6156?103肢尖lw??2hf??2?5?18.74mm， w2?0.7hfff2?0.7?5?160lw?8hf和lw?40mm,取50mm

(3)加筋肋与节点板的焊缝计算

焊缝长度等于加筋肋的高度，也等于节点板高度。通过节点板与弦杆之间的焊缝计算和节点图量的焊缝的近似计算长度为500mm,t=23mm.

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设焊角尺寸为hf?8mm,每块加筋肋近似按承受R/4=8P/4计算，R/4作用点到焊缝的距离为e?250?62.5mm。则焊缝所受的剪力和弯矩分别为： 4R8?65.2311V???130.46KN 、M?V?e?130.46?62.5?8153.75KN?mm

44?f226MV22 ()??f?()?()21.221.22?2?0.7hflw2?0.7hflw

6?8153.75?103130.46?103222 ?()?()?15.28N/mm?160N/mm21.22?2?0.7?8?(500?16)2?0.7?8?(500?16)强度满足要求

（4）加筋肋和节点板与底板的焊缝计算

上述零件与底板连接焊缝的总计算长度近似取 ?lw?2?(250?16)?2?(250?16?16)?904mm

R8?65.2311?103所需的焊脚尺寸：hf???4.22mm， w?f0.7ff?lw1.22?0.7?160?904根据构造要求：hmin?1.5tmax?1.523?7.2mm hmax?1.2t?1.2?23?27.6mm

取hf?8mm，构造符合要求。

节点图如下图所示。

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支座节点a

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/79lp.html