文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 18M

18M

18M
18M

一、荷载计算

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。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2,故不考虑风荷载

的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以2

α=+=换算为沿水平投

1cos11111 1.004

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

P=0.12+0.011?跨度)计算,跨度单位为m。

w

标准永久荷载:

防水层 1.004x 0.1=0.1004kN/m2

保温层 1.004x 0.7=0.7028kN/m2

20厚1:2.5水泥砂浆找平层 1.004x 0.4=0.402kN/m2

预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝) 1.004x 0.85=0.8534kN/m2

屋架和支撑自重为 0.120+0.011x18=0.318kN/m2

_____________________________

共 2.3772kN/m2

标准可变荷载:

屋面活荷载 0.7kN/m2

积灰荷载 0.7kN/m2

_____________________________

共 1.4kN/m2

考虑以下三种荷载组合

①全跨永久荷载+全跨可变荷载

②全跨永久荷载+半跨可变荷载

③全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载

(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载效应控制的组合)全跨节点荷载设计值:

F=(1.35x2.3772+1.4x0.7x0.7+1.4x0.9x0.7)x1.5x6=42.99 kN

(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨永久荷载设计值:

对结构不利时:

F1,1=1.35x2.3772x1.5x6=28.88 kN(按永久荷载效应控制的组合)

F1,2=1.2x2.3772x1.5x6=25.67kN(按可变荷载效应控制的组合)对结构有利时:F1,3=1.0x2.3772x1.5x6=21.39kN

半跨可变荷载设计值:

F2,1=1.4x(0.7x0.7+0.9x0.7)x1.5x6=14.11kN(按永久荷载效应控制的组合) F2,2=1.4x(0.7+0.9x0.7)x1.5x6=16.76kN(按可变荷载效应控制的组合)(3)全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载效应控制的组合)

全跨节点桁架自重设计值:

对结构不利时:F 3,1=1.2x0.318x1.5x6=3.43kN 对结构有利时:F 3,2=1.0x0.318x1.5x6=2.86kN 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:

()2

2

4F 1.2 1.4kN m 1.40.7kN m

1.5m 6m=23.94kN =?+???

二、内力计算

荷载组合(1)计算简图,荷载组合(2)计算简图,荷载组合(3)计算简图 (见附图)。

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、走半跨和右 半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见附表1

三、杆件设计

(1)上弦杆

整个上弦杆采用等截面,按FG 、GH 杆件的最大设计内力设计。

N =391.29kN=391290N

上弦杆计算长度:

在桁架平面内,为节间轴线长度:

Lox=150.75cm

在桁架平面外,根据支撑布置和内力变化情况,取:

Loy=150.75x3=452.25cm 因为o x l =3o y l ,故宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。

腹杆最大内力N =279.52kNb 节点板厚度选用10mm ,支座节点板厚度用12mm 设λ=60,选用角钢,为b 类截面,查表得0.807?=。

需要截面积:

A=N/ψf=391290/(0.807x215)=2255.21 mm 2

需要的回转半径:

150.7cm

452.1cm 2.51cm =7.54cm 60

60

oy

ox

x y l l i i λλ

=

=

==

=

根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表,选用2∟16010010??,2A 5063mm =,

x i =2.85cm ,y

i =7.70cm ,1b t 160cm 10cm 16==,按所选角钢进行验算:

λx=lox/ix=150.75/2.85=52.89

∵1b t 16=>10.56b 5.27ox l =

∴ 2222

14

41b 1604521103.71 3.71t 52.7b 1052.7160oy yz

l t λ?

???

?=+=+ ? ? ?????

?

60.26

=< []150λ=

截面x 和界面y 都为b 类截面,由于x λ>yz λ,只需要求y ?。查表的y ?=0.806。

N/ψyA=391290/(0.806x5063)=95.89<2215N m m

故所选截面合适。

(2)下弦杆

整个下弦杆采用同一截面,按最大内力设计值设计。

N =398900N

平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为:

300cm

ox l =,loy=885cm

所需截面面积:

An=N/f=398900/215=1855.35mm 2

选用2∟75x50x8,A=1893mm 2,x i =1.40cm ,y i =3.83cm ,由于oy ox l l ,故用不等肢角钢短肢相并

λoy=loy/iy=885/3.83=231.07<[]350λ=

下弦净截面面积:

An=1893mm 2

б=N/An=398900/1893=210 <2215N m m

所选截面合适。

(3)端斜杆aB

杆件轴力: N =279.52kN=279520N

计算长度lox=loy=253cm ,因为ox oy l l =,故采用不等值角钢长肢相并。使x y i i ≈设

λ=60,查表得0.807?=。

A=N/Ψf=279520/(0.807x215)=1611.02mm 2

ix=lox/λ=253/60=4.22选用2∟1258010??,2A 3942mm =, 3.98cm x i =,

3.31cm

y i =,按所选角钢进行验算:

λx=lox/ix=253/3.98=63.57

∵2b t 8=<0.48loy/b 2=15.2

∴ 4

4

2

22221.09b 249.4 1.0980113.31249410yz

y oy l t λλ????

?=+=+ ? ? ??????

=81.77< []150λ=

截面x 和界面y 都为b 类截面,由于x λ>yz λ,只需要求y ?。查表的y ?=0.683。

N/ψyA=279520/(0.683x3942)=103.82<2215N m m

故所选截面合适。

(4)腹杆Fg

最大拉力: 26.43kN 最大压力: 40.65kN

按最大压力进行计算,设计计算值为40.65kN 。

由于节点板的嵌固作用,桁架平面内的计算长度取0.8lox=0.8x312.4=249.92,节点板在桁架平面外的刚度很小,故桁架平面外的计算长度仍取节间距离,即loy=lox=312.4cm 。 设λ=60,查表得0.807?=

A=N/ψf=40650/(0.807x215)=234.29mm 2 ix=0.8lox/λ=0.8x312.4/60=4.17 ,ix=lox/λ=312.4/60=5.21,选用等肢角钢, 2∟704?,2A 1114mm =, 1.96cm x i =, 2.94cm y i =,按所选角钢进行验算:

x λ=lox/ix=312.4/2.18=143.3< []150λ=

∵b t 15.75=<0.58loy/b=0.58x3124/70=25.88 ∴ 44

22220.475b 329.50.47570112.9432954yz

y oy l t λλ?????=+=+ ? ? ??????

=114.02< []150λ=

截面x 和界面y 都为b 类截面,由于yz λ>x λ,只需要求x ?。查表的x ?=0.433。

б=N/ψxA=40650/(0.433x1114)=84.27<2215N m m

由于腹杆压力大于拉力,故可不比验算拉应力。

故所选截面合适。 (5)腹杆Bc

腹杆拉力设计值为 N =203.73kN

A=N/f=203730/215=947.58mm 2

选用2∟806?组成梯形截面,2A 1879mm =, 2.47cm x i =, 3.65cm y i =,按所选截面进行验算:

平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为0.8lox=209.04,loy=261.3,

x λ=lox/ix=261.3/2.47=105.79< []350λ=, x λ=lox/iy=261.3/3.65=71.59< []350λ=

2

A 1879mm

=>21664.4mm

故所选截面合适。 (6)竖杆Cc,Ee

竖杆拉力设计值: N =42.99kN

A=N/f=42990/215=199.95

选用2∟504?组成十字形截面,2A 779mm =, 1.54cm x i =, 2.43cm y i =,按所选截面进行验算:

平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为0.8lox=0.8x229=183.2,loy=229,

x λ=lox/ix=229/1.54=148.7<

[]350λ=,x λ=lox/iy=229/2.43=94.24<

[]350λ=

2

A 779mm

=>2671.6mm

故所选截面合适。

其他腹杆:竖杆Aa 、选用2∟504?组成的十字形截面,腹杆Db 选用2∟1409010??短肢相并,腹杆Dc 、Fd 、Hd 选用2∟704?组成的梯形截面,腹杆Fc 选用2∟806?组成的梯形截面。经验算,所选截面都能满足要求。 各杆件的截面的选择见附表2

四、节点设计

(1)下弦节点“c ”

有E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值2160N mm w f f =。设“Bc ”杆的肢背和肢尖焊缝8m m 6m m f h =和,则所需的焊缝长度为:

肢背:

=0.7x203730/(2x0.7x8x160)=79.58mm ,加2f h 后取16cm

肢尖:

=0.3x203730/(2x0.7x6x160)=45.48mm ,加2f h 后取10cm

设“Dc ”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为8m m 6m m f h =和,所需的焊缝长度为:

肢背:

0.75x14539/(2x0..7x8x160)=6.08mm ,加2f h 后取14cm

肢尖:

0.25x14539/(2x0.7x6x160)=5.41mm ,加2f h 后取7cm

“Cc ”杆的内力很小,只需要按构造确定焊缝,取6m m f h =。

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备等误差,按比例绘出节点详图,从而确定节点板的尺寸为310mm ?400mm 。 下弦与节点板的连接的焊缝长度为400mm ,6m m f h =。焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为ΔN=342.29-149.18=193.11kN ,肢背的力最大,取肢背进行计算,则肢背处的焊缝应力为:

0.75x193110/(2x0.7x6x388)=44.44<2160N m m

焊缝强度满足要求。 (2)上弦节点B

“Bc ”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c ”相同。

“Ba ”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为10m m m m f h =和8,所需的焊缝长度为:

肢背:

0.65x279520/(2x0.7x10x160)=811.11mm ,加2f h 后取16cm

肢尖:

=0.35x279520/(2x0.7x8x160)=54.09mm ,加2f h 后取11cm

考虑焊缝长度,同时为了在上弦搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm ,选择节点板尺寸为295mm ?480mm 。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。验算上弦杆的焊缝:

忽略桁架上弦坡度的影响,假定集中荷载F 与上弦杆垂直。上弦肢背承受集中荷载,肢尖承受左右弦杆的内力差。 槽焊缝的计算焊角尺寸为'11105m m

2

2

f h =

=

?=节点板厚度 ,''f h =8mm

由节点板的长度确定槽焊缝的长度为480mm ,

60.97

上弦肢尖角焊缝的剪应力为:

13.13

故焊缝强度满足要求。 (3)屋脊节点“G ”

采用与上弦角钢相同钢号的角钢进行拼接,截取的垂直肢的宽度为:

5m m 23m m

f t h ++=,其中f h 取8mm ,接头一边的焊缝长度按弦杆的内力计算。

一条焊缝所需的焊缝长度为:lw=391290/(4x0.7x8x160)=109.18mm ,拼接角钢的长度取500mm>2?109.18mm+4?8mm+15?2=280.35mm ,合适。

根据腹杆的内力,取节点板尺寸为200mm ?450mm ,上弦与节点板之间的槽焊,假定承受节点荷载,计算长度为450mm-2x15mm-4f h ,f h =5mm ,故计算长度为3800mm ,节点荷载为34.91kN ,焊缝承受的剪应力:

13.12<2160N m m ,满足。

上弦肢尖与节点板的连接焊缝的内力计算值为上弦内力的15%,设肢尖的焊缝f h =8mm ,节点板的长度为200mm ,则节点一侧弦杆的计算长度为:

450m m

15m m 28m m 194m m

2

w l =

--?=,焊缝应力为:

0.15x391290/(2x0.7x8x194)=27.01N/mm 2

0.15x391290x75x6/(2x0.7x8x1942)=62.66 N/mm 2

58.03<2160N m m

五、参考资料

1、张耀春.钢结构设计原理.高等教育出版社,2004版。

2、王国凡.钢结构连接方法及工艺.化学工业出版社,2005版。

3、钢结构设计规范(GB50017-2003).北京计划出版社,2003版。

4、房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001).北京计划出版社,2002版

杆件名称

内力系数

第一种组

合F?①

第二种组合第三种组合

计算杆件内力

/kN

全跨①

左半跨

右半跨

上弦

AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC、CD -6.221 -4.371 -1.850 -267.44 -241.34 -232.95 -205.77 -190.70 -125.98 -65.63 -267.44 DE、EF -8.993 -5.636 -3.357 -386.61 -339.24 -287.11 -307.08 -287.11 -165.77 -111.21 -386.61 FG -9.102 -4.551 -4.551 -391.29 -327.08 -309.92 -327.08 -309.92 -140.17 -140.17 -391.29

下弦ac 3.470 2.537 0.933 149.18 136.01 131.60 113.38 104.71 72.64 34.24 149.18 ce 7.962 5.325 2.637 342.29 305.08 293.63 267.15 248.58 154.79 90.44 342.29 eg 9.279 5.312 3.967 398.90 342.93 327.22 323.95 304.68 159.00 126.80 398.90

斜腹杆aB -6.502 -4.754 -1.748 -279.52 -254.86 -246.58 -212.44 -196.20 -136.11 -64.15 -279.52 Bc 4.739 3.158 1.581 203.73 181.42 174.58 159.17 148.15 91.86 54.10 203.73

cD -3.382 -1.862 -1.520 -145.39 -123.94 -118.02 -119.12 -112.29 -56.18 -48.00 -145.39 De 1.884 0.540 1.344 80.99 62.03 57.41 73.37 70.89 19.39 38.64 80.99

eF -0.690 0.615 -1.305 -29.66 -11.25 -7.40 -38.34 -39.58 12.36 -33.61 12.36,-39.58 Fg -0.462 -1.632 1.170 19.86 36.37 -34.89 3.17 7.75 -40.65 26.43 26.43,-40.65

竖杆Aa -0.50 -0.50 0.00 -21.50 -21.50 -19.89 -14.44 -12.84 -13.69 -1.72 -21.50 Cc -1.00 -1.00 0.00 -42.99 -42.99 -42.43 -28.88 -25.67 -27.37 -3.43 -42.99 Ee -1.00 -1.00 0.00 -42.99 -42.99 -42.43 -28.88 -25.67 -27.37 -3.43 -42.99 Gg 0.812 0.406 0.406 -34.91 -29.18 -26.57 -29.18 -27.65 -12.50 -12.50 -34.91

1,1

2,1

F

F

?+

?

1,2

2,2

F

F

?+

?

1,1

2,1

F

F

?+

?

1,2

2,2

F

F

?+

?

3,1

4

F

F

?+

?

3,1

4

F

F

?+

?

附表1 桁架杆件内内力组合表

8

杆件

计算内力/kN 截面规格截面

面积

/cm2

计算长度/cm 回转半径/cm 长细比容许

长细

[λ]

稳定系数

应力σ

/(N/mm

2)

名称编号

上弦FG、GH -391.29 160x100x10 5063 150.7 425.3 2.85 7.7 52.88 60.26 150 0.81 95.89 下弦eg 398.90 75x50x8 1893 300 885 1.40 3.83 117.20 175 350 210

腹杆

aB -279.52 125x80x10 3942 253 253 3.98 3.31 62.67 80.76 150 0.68 103.82 Fg 26.43,-40.65 70x4 1114 312.4 312.4 1.96 2.94 114.39 95.34 350 84.27 Cc,Ee -42.99 50x4 779 229 229 1.54 2.43 130.71 103.54 150 0.38 176.8 BC -120.38 80x6 1879 261.3 261.3 2.47 3.65 98.99 83.73 150 0.56 114.2

o x

l

oy

l

x

i

y

i

x

λ()

y yz

λλ

x

?

y

?

附表2 桁架杆件截面选择表

9

相关文档
相关文档 最新文档