普通钢桁架设计例题

M题9-3］普通朗桁架设计1.设计赏料某车间跨度为北电柱距装风厂房怎长度如瞄车间内.设有一台％.一台如中缓工作制软钩桥式吊至吊苹轨顶标高^-^.OOOtno专■季最低温度叛2乎&屋面采用1.5k6.0tn预应力大型屋面板，屋面坡度^'>1:10o±铺祯皿厚泡沫混凝土保温层和二毡三油防水层。屋面活荷载标准值典WkbLW,雪荷载标准值卒心kN血，粮灰荷载标准值为0.75kN/tn^'桁架采用梯形钢桁架，其两端铉支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸有例X颂mn灌颜土强度等级力哆°钢材采用QP5-B敏.焊条采用E43型，手工焊。桁架计算跨度：^=30-2X0.1^29.7tno跨中及端部高度：桁架的中间高度：Ai=3-.490tti,在霜.7tn的两端言度：^-2.005111,在如m轴线处端部高度：构=1桁架跨中起拱&如忒田仍皿）。2.结构形式与布置桁架形式戒几何尺寸如图9.7.-9所示150001501|1J50J桁架下弦受缱布:劳图m下弦支撑

LGm下弦支撑

LG——柔性系杆cc.——垂直士撑SC——上弦支撑GG一一刚性系杆图9.7.10桁架支撑布置永久荷载预成力混凝土大型屋面板二毡三油防水层找平层〔•畀永久荷载预成力混凝土大型屋面板二毡三油防水层找平层〔•畀.NDttmOSOnttn泡沐混褫土保温层桁架和士撑自重管道荷载可变荷载屋面活荷载积云荷载10全跨永久荷载+全跨可变荷载屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，妖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争布的自重〔包括支撑）按经验公式QK=0.U+0.01iX跨度）计算，跨度单位为m.荷载：14X1.35=1^9kN/m20.35^1.35=0.4725kN/m;20>1.35=0.54kN/m2O.OSX6xl：3>0.64SkN/tn*(IJ.12-HJDll普迎xl：i=0.60SkN/m2CU果乂1%=口迪的/必共4.404kN/tn20.7kN/m2Q-h.fei^l.QjkN/mJ#2.03kN/m2设计桁架对，应考虑以下三种荷载组合全跨节点永攵荷载技可变荷栽:2i.F=（4.404+2m^.：1.5X6=57.91kN全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：1.5瀚=39.MkN半跨节点可变荷载:FE=2.OSR1.5X6=18：：27kN3-9：全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载2i.3-9：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：.54K1.5><6=4.86kN半跨节点屋面板自重及活荷载：C1.68-H1.9S）XI.5^6=23.94kN1)、2）为使用阶段荷载情况，：3»1)、内力计算桁架在上述三种荷载组台作用下的计算简图见图土7.1U由电算先解得亦！的桁架各杆件的内为系数〔砖1作用于全跨、左半跨和右半跨焉•燃后求出各种荷载情况下的内力进行组合计算培'果*表&.7.1o图9.7.11桁架计算简图

表9.7.1桁架杆件内内力组合表图9.7.11桁架计算简图杆怦名聆内力系敷：烦=以x®弟二种组合第三种组合计附常内力(kN).全腾①左^/Ax©F；幅Fj-X000000000上如，CPF.4S-8.30-3.15-663.07-605.52-511.4.?-2^4.35-131.06-663.07JEF.SF-1S.&4-12.60-5.74-1062.07-957.2-831.87-390.78-226.55-1062.07FG.即-21.70-13.90-7.80-123B.65-1114.14-1002.69-43^23-292.13-123B.65HI^22.46-13.06-3.40-1300.66-1128.92-1062.05-421.81-384.13-1300.66U-JS-22.95-13.55-3.40-1329,03-1157.3-1081.4&-435.si,.-336.57-1329.03Si16.054.451.60350.36321.12269.051351,驹67.71350.36Tbe15.2010.704.50880.23798.026&4.74330.03181.60880.23rd20.2613.466.801173.2610+3.02'927.34420.70261.261173.26de22.2213.628.601286.761123.641037.924钥.05313.871286.76.蔻・ef21.3210.6610.tt-12MG41039.881039.88358.82353.821234.64-11.30-8.35-2.95-654.38-GO0.49-501.83-知驱-12.5.54-654.38蹄9.156.502.65529.88481.46411.12200.08107.91529.88,41-7.45-4.S5-2.60-431.43-383.93~?42.?2-152.32-3S.45-431.435.503.252.25318.51^77.40259.121叫.舁80.60318.51诗-4.20-2.00-2.20_叫&22-203.03-20b.68-68.29-73.08-243.22Fd2.600.701.90150.57115.85137.7829.3958.12150.57dff-1.500.40-1.90-86.87-52.15T.172.29-52.78r—34.17,腹L2.23琨0.30-1.401.7017.37-13.6942.35-32.0642.16r-32.0GL42.95fcp1.653.65-2.0095.55132.0928.S79540•-39.86f-39.86■ITM32.092.224.22-2.00128.36165.1051.4S111.82-37.09r-37.09【165.Wfj0.600.600部.花；34.7523.7817.282.9234.75An.-0.50-0.500-28.%-28.%-19.82-14.40淳.43-28.%竖c&.彘-1.00-1.000-57.91-57.91_斜.54-2SS0-57.91GdJS-1.00-1.000-57.31-57.91-39.E4-2SS0-4S6-57.91k.-1.50-1.500-86.87-86.87-53.46-4320-729-86.87000000b0注:白贞.91kN;尸1=39.剥瑚；1S；27kN,昨486kN,R^23.94kN宥件设计(1比弦杆整个上弦采用等截面，按"、JK杆件之最大设计内力设计N=-1^29.O-SkN=-132^03ON上弦杆计算长度在桁架平面内：为节间轴线长度f0l=15O.8cm在桁架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取如号;幻如祢4死成m因如航虹故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并〔图9：7.破；.腹杆最大内:力暗繇4.懿kN,查表9茗晶节点板厚度选用i%町士座节点极厚度用M皿1。设人=即，查附录，得伊:顼.8QT,击*茅而知.N432：9030齐勺nE需要截面枳』=—=■■=7&5P.9mm磁0.807x.%15需要的回转半径：A60-—■-=A6060根据需要的A&,1,查角钢规格表(附录叱选用WL双济]WSK技，左花.妆碰；咬寻ST.cm疽广9.61cm,按所选角钢进行验算:雾"4^<2L200X125X12图9.7.1；2上弦截面满足长细比<U]=150的要求；截面在x和尸平面皆属1类，由于舟》七只需求啊。查表得=0.8701329030—-201.47NZmmE<21BN/n^^fA0870：x?7582.4所需截面合适。(2)下弦杆整个下弦囊㈱同一截面，按最大内力所在的的杆计算o凡蜘=1286.76kN=1286760N/o^aOOcuij/0/=1485cm(因跨中有通长系杆)所需截面积为A=="竹如=5984.9imE=59.85cmE，：f215-：21_180X110^12；因如忌妃，故用不等肢角钢，短肢相并【,图9.7.1纨^67.424cmE>59.85cmE■^,-3.10cm,zz-8.76cmUI^2L18OX1WX12图9.7.13下弦截面(3)碧箫杆成T9.7.14)杆件轴力站-654.38kN=-654380N计算长度妃=妃=253.5皿因为妃=1少故采用不等肢角钢，长肢相并，使L洱弓。选用2L140.X-90X10,JK2LU0X90X10图9.7.14端斜杆截面^=44.522cmEj^=4.47cm〉I.=3.74cmo2535==0.7953.74』cr="=丘=184;^8N/min2<2151dq/trLtrLJ审.A0：795x4452J所需截面合适&（4溉杆赠含联囹9.7.15）此杆在且节点处不断开，采用统长杆件』最大拉力巩*=1故切kN,另一段虬「132.09kN;最大压力:瓦「-曲魅kN,另一段&=-37.如kN;再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面内的计算长度取节点中心间距JOz^^O.lctn在桁架平面外的计算长度如按式（9.6.3）计算、=?］（侦5+0.25牛）=460.2（0.75+0.25^^j=452.2cm选用2L70.X5,.由附录8得yU於?L70X5A=i\=2.16cin图9.T.1Seg-gJt截面]7-3.31cin竺=1".顷2.164521兰旦=136.6：<150n<p=0.359.3.31A=i\=2.16cinC<2L63X5拉成力or=—==120.07N/triin2<215N/miri2A1375因弓只求啊图9.7.16ie截面=如75N/miti2<215N/ttmi2CH9.7.16)N=-86-?87kN=-S6S70N!o-=OSI=0.^X319=255.2cm^=1=319™内力较求，按E]=l如选择，需要的回转半径为1词150.!<..=21E=2.13cm词1.50查型钢表，选截面的L和'较上述计算的】.•和】.略大些＜■选用U亦%得截面凡何特性A=12.286cm2,]；=1.94cm,i=3,04ctn255.X=—=131.4<150,<f=0.33:1/1.04'310—=105.0<1503.04其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，现将计算结果列于表9.7.2中。3寐如0.359x1375=185.53N/W<215N/nmi286B700.381x1228^表氏T点:杆件截面选择表杆件计算内力（kN）械面规格胃:局局枳〔皿T计食栓度1皿）回转学程（.2111客详长躬tt[J]应力biJKiu/j名.祢辑号危X,&上弦IJ.JK-1329.03200X125X1275.824150S452.43.579.6142.2447.081500.870201.47F弦1286.76130X110X1267.42430014853.108.7696.771695350190S5熊杆A2-289663x512.23&1991991.943.04102j665.51500.53S43.31-654.38140x90x1044.522253525354.473.7456.7167.781500.765192.13529S8100x727.59220Sj6260S3.094.5367.5157.57350192.04-579150x59.6061332229.01.532.53119.790.51500.43913732bD-431.43100x727.592229J52S693.094.5374.363.31500.72421597De31851S0X515.824228.728552.483.7192.2277.063502012S剧-579163x512.2862072259.01.943.04106S85.201500.51292.06cF-243.2290X621.274250331292.794.1389.775.81500.62318351Fd150^750x59.6062495311.91.532.531671233350156.75Gd-579163X512.2S623122891.943.04119.295.07iso0.441106S8dH-P4J72.2930X515.824271£33952.483.71109.S291.51ISO0.496119.98压-32D642.9S63x512.286270S33351.943.04139j6111.41500.34775.20le.-S6S763x512.286255231901.943.041315105a1500.3S118538Eg-39S6132J0970x513.75230.145222.163.311065136£1500.35696.07或-37D9165.1070X513.75230.145222.163.311065136j61500.356120J07063x512.286314.1314.13=2.4512S2200034.7550X59.606166320791.532.53108.782.235036.18-579150x59.606127j615951.532.5383.4631500.66590.^5节点设计（1）下弦节点ab"9.7.17）备杆件的内力由表9.7.1查得。遗类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连援焊缝的尺寸，即限和3〉然后根据儿刊大44安比例给出节点板的形波和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用F43型焊条角焊缝的抗粒M抗压和抗剪强度谖•计值方F如N血m略设“曲*杆的肢背和肢尖焊缝内广春诚和&皿，.则所需的焊缝长度％肢背口一彻"6肢背口一彻"6舔、湎皿取加2x0.7x8x160结彖箜-=1戚河眄诚2«0.7^.x：160肢尖口朝2M7胰背项..顷&沁取四2x0.7x8x160肢笑尝竺竺-顷•.河取期2x0.7x6M60设：W结彖箜-=1戚河眄诚2«0.7^.x：160肢尖胰背项..顷&沁取四2x0.7x8x160肢笑尝竺竺-顷•.河取期2x0.7x6M60为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8顾。用槽焊缝把上弦痢钢和节点板连接起来〔图吼工18"槽焊缝作■2x07x10^0115-昉=24.■2x07x10^0115-昉=24.66N/mmE<160N/nuns此节点亦可按另一种方法验算。节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受点时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。胰尖焊缝验算如下厂..竺-冬…—主竺邑―顷加而2^0：77]I2x0.7x10x480由6M竣航如粉*9511717m/s'-=7=11/■1/N/nUT'!2罚:7配广•如Q7xlW细册Jw111717能知2.+•()2^137.70N/mmE<16如械1.22hr-乂节点板屋度x13=6inm,?i<10nun,I-1'2:.■■z7-上弦与节点板间焊蜜长度为505^6,■A7Q1n,■A7Q1n(0.75-^663070)2+r—-NxMu"5l]5-场’=1.20.■?2N/ima<D8:'/f=0：60=128：N/mniE上弦肢尖角焊缝的勇成力为《力屋誓节点**J"（图9.7.19）弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆走间能够密台，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除〔图3.7.1.9）,且截去垂直肢的一部分宽度〔一般冷什瓦+5顾和拼援角钢的担部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按眩杆内力计算。设焊籍M所需悍缝计算长度为（一条焊缝）4x0^10x：.160拼接角钢的长度取740^2X2S6.66+^O=613/32mjii上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，'成按上弦内力的⑶计算。:段肢尖焊缝节点板长度为创碰，则节点一侧］弦杆焊缝的计算长度板八=岑-1-N=力碰（见图9.7.够埠缝应力为A止*顾皿心72x0.7x40x2700.15xl3^30x95x6=lll，34!2：x0.7.：＞；10x^705(邳+£,¥•=^52.74-：+(111.-34/1.22)1=105;41叫储&&如心因桁架的跨度较大，需将桁架茹成两个运输单元,•.」在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦二斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弓袤制杆与节点板的连接用工地焊缝。腹杆与节点板连接焊缝计算方法与该上凡茶节点相同。(4)支座节点"I"〔图乩作源)为了便于施焊，下弦杆甫钢水平肢的底面与支座底板的净距离取凿如、在节点中■心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等,.厚度为14mm。1)士座底板的计算支座反力'J?=^79100N支座底板的平面尺寸采用额X剥Cig,如很考虑有加劲肋部分的底板承觉支座成丸.则承压面积&蹲X234=6^20^0:理算柱顶混'凝土的抗压强度ct=—579100=&：84N/tmn2<f=12.5N/mtn2A65J20'n式中'fc'-混凝土强度设计值，时CN5滩赣土，走=1N.卦I血底板的厚度■桁架反为作用下的弯矩计算，节点板和加劲助将底板分成四