18m跨钢结构课程设计种子选手要点

1、1设计资料梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m,跨中高度为2.89m,屋架坡度 i=1/10,屋架间距为6m ,屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面 400mm6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩 (r =350kg/m3 )的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平 层，屋面雪荷载为0.30kN/m2，钢材采用3号钢。a r aJUUvinnnJJuL130002荷载计算2.1永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板：1.2 1.4 = 1.68kN / m2三毡四油防水层及及找平层（20mm）:1.2 x 0.76 = 0.912kN/m2120mn厚

2、泡沫混凝土保温层：1.2 0.42 =0.504kN/m2屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=18m）2 2Pw =1.2+1.11 =1.2+1.1x18 痒32kg/m1.2x 0.32 = 0.384kN /m2.2可变荷载屋面雪荷载：1.4 0.55 = 0.77kN/m22.3荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：F 二（1.68 0.912 0.504 0.384） 0.77 丨 1.5 6 = 38.25kN3内力计算桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图 2-1）求得表3-1。表3-1杆件轴线tVt !亠十卜亠 r,单位何载内力F何载内力（kN ）上

3、B-135700C-1508-6.223-238.030弦D-1507-6.223-238.030杆E-1508-8.996-344.097F-1507-8.996-344.097G-1508-9.105-348.266下-O2850+3.479+133.072弦-O3000+7.961+304.508杆-O3000+9.270+354.578-2530-6.502-248.702斜-2613+4.586+175.415-2864+3.381-129.323杆-3124+ 1.884+72.063-3124-0.690-26.393-3124-0.463-17.710A-1990-0.500-

4、19.125竖-2290-1.000-38.250杆-2590-1.000-38.250-2890+0.812+31.0594截面选择4.1上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面，以最大轴力 G-杆来选择：Nmax348.266kN在屋架平面内的计算长度lox = 150.8cm，屋架平面外的计算长度1巧=301.5cmc 选用两个不等肢角钢2L100 80 6，长肢水平。截面几何特性（长肢水平双角钢组成T形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板 厚 8mm）:2A = 21.274cm ix =2.40cm,iy = 4.61cmox150.82.40二 62.8 : 150x =0.7922l oy

5、150.84.61二 65.4 : 150y =0.778截面验算：N 二348266=210.4N/mm215N/mm2minA 0.778 2127.4y大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳 定验算均未超过上述值。4.2下弦杆截面选择下弦杆也采用相同截面，以最大轴力-0杆来选择：Nmax =354.578kN在屋架平面内的计算长度：lox = 300cm，屋架平面外的计算长度： = 300cm所需截面面积为：A* = N = 354578 1649.4mm2f 215选择两个不等肢角钢2 90 56 6，长肢水平。截面几何特点： A=17.114cm216

6、.494cm2ix = 1.58cm iy = 4.42cm x另两个节点的下弦杆内力较小,300300189.9 ： 350 y67.9 : 3501.584.42600y135.7 :：: 3504.424.3支座竖杆截面选择杆轴力：N 19.125kN计算长度：lox - loy = 199cm，采用两个等肢角钢2 63 5，组成T型截面截面几何特性：A = 12.286cm2 ix = 1.94cm iy = 2.89cmy =0.758截面验算：1912528.720N /mm2 ： f =215N /mm2;minA 0.542 1228.6X 二199 =102 : 150，：x

7、 =0.542 y 二99 =68.9 ： 150，1.942.894.4支座斜杆截面选择杆轴力：N =248.702kN计算长度：匚=口二253cm采用两个不等肢角钢2 100 63 7，长肢相拼。截面几何特性：A=22.222cm i3.20cm i 2.58cm截面验算：248702197.4 ： 215N/mm2minA 0.567 2222.2253253x79.1 : 150 x - 0.693 y98.1 ： 150 y =0.567x 3.2y 2.58y4.5斜杆截面选择杆轴力：N = 175.415kN计算长度：lox = 0.8 0.8 261.3 = 209cmloy

8、= 261.3cm二嗨=815.88卅215选用两个等肢角钢2 50 5,组成T形截面但ly =： 600cm，故须验算其屋架平面外的长细比:截面特性：An = 9.606cm2 8.1071cm2 ix = 1.53cm iy = 2.38cm .209.261.31.53 论6 疗50yx136.6 350 y109.8 ： 3502.384.6竖杆截面选择杆轴力：N - -38.250kN计算长度：lox =0.81 =0.8 229 = 183.2cmly = 229cm采用两个等肢角钢2 50 5,组成T形截面。截面几何特性： A =9.606cm2 ix 1.53cm iy = 2

9、.38cm183 2229x119.7 150-0.438 、y96.2cm 150 y =0.5801.53y 2.38y截面验算：N3825090.91 ： 215N/mm2minA 0.438x960.64.7斜杆截面选择杆轴力：N = -129.323kN计算长度：lox =0.8l =0.8 286.4 -229.1cm lo286.4cm采用两个等肢角钢2 75 5，组成T形型截面截面几何特性：A=9.606cm2 3.352cm2i 1.53cm i 2.38cm229 1286 4x98.3 ：150-0.566y85.2 150-0.6522.33y 3.36y截面验算：N

10、二129323=154.1N/mm2：f 215N/mm2min A 0.566 1482.44.8斜杆截面选择杆轴力：N n72.063kN计算长度:lox =0.8l =0.8 286.4 = 229.1cm loy = 286.4cm所需截面:八 N 72063 c 2An335.2mmf215采用两个等肢角钢2 50 5,组成T形型截面截面几何特性：9.606cm23.352cm2 ix = 1.53cm i 2.38cm.229.1、286.4x149.7 350y120.3 ： 3501.532.384.9竖杆截面选择杆轴力：N 二-38.250kN计算长度：lox =0.8l =

11、0.8 259 = 207.2cm ly = 259cm采用两个等肢角钢2 50 5,组成T形截面截面几何特性：A=9.606cm2 . 3.352cm2207.21.53= 135.4 :：: 150* =0.364ix = 1.53cm i y = 2.38cm 259= 108.8 c150 半y =0.5012.38截面验算:38250 =109.4N/mm2 1319 2=263.8mm屋架分成两个运输单元，设置工地焊缝长度拼接，左半边的弦杆和腹杆与节点板 连接用工厂焊缝，而右半边的弦杆与腹杆与节点板连接用工地焊缝。中间竖杆跟左半边在工厂焊牢再出厂，为便于工地拼接，在拼接的角钢与右半

12、边斜杆上，设 置螺栓孔：-21.5。作为安装施焊前的定位之用。下弦杆与节点板之间用hf =5mm焊缝满焊。斜杆-和竖杆-的内力均很小，肢背与肢尖焊缝 hf =5mm,施焊长度均 可按构造采用，至少60mm采用390 X 290 x 8mm所有焊缝均满焊，焊缝长度均 大于所需长度。5.4支座节点h设计为了便于施焊，下弦焊与支座底板的距离取130mm在节点中心设置加劲肋，加劲肋高度与节点板高度相等。5.4.1支座底板计算支座反力：R=6F=6 38.25 =229.5kN支座底板的平面尺寸取401 280 = 112280mm2，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则实承面积为：280 11

13、30800 mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：二 229500 =7.45N/mm2 ： f10N /mm2An30800式中fc钢筋混凝土轴心抗压强度的设计值。底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成4块。每 块板是两相邻为固定支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度最大弯矩为：M = qa1式中q 底板所受的均布反力，q =卫 =229500 =7/5n / mm2An30800冷一一两支承之间的对角线长度，宀=.(146 - 5)2 802 = 162mm-系数，由bi/ai查课本表5-6确定，bi为两支承边的相交点到对角线：i的垂线距离，由相似三角形的关系得：4 =80 141 = 69.6mm162bi/ai =69.6/162 =0.43查表 5-5 得=0.047M =1；qa： =0.047 7.45 1622 =9189N/mm底板厚度：t 6M / Z 129.56=259.12mm上弦与节点板之间的塞焊，假定承受节点荷载，可不验算。上弦肢尖与节点板的 连接焊缝，应按上弦内力的 15灿算，设肢尖焊缝hf =6mm，节点板长度为 300mm则节点一侧角焊缝的计算长度为lw =150-20-10 = 120mm,焊缝应力为:n 0.15 3482662.f51.83N / mm2x0.7x6x120= 155.48N/mm2 ： ffw =1