21米跨度钢结构课程设计

1设计资料屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，15mm厚1：2.5水泥砂浆保护层，SBC120聚乙烯丙纶双面复合防水卷材防水层，水泥与5%107胶粘结层，20mm厚1：3水泥砂浆基层，塑料袋装珍珠岩80厚，上压一层芦苇的保温层，SBC120聚乙烯丙纶单面复合防水卷材隔气层，20mm厚1：3水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为0.45KN/m22荷载计算2.1永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板：2/68.14.12.1mkN保护层：2/36.03.02.1mkN防水层：2/007.0006.02.1mkN基层：2/480.040.02.1mkN保温层：2/422.036.02.1mkN隔气层：2/003.00025.02.1mkN找平层：2/480.040.02.1mkN屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=21m）2/1.35211.12.11.12.1mkglPw2/4212.0351.02.1mkN总计：g=3.852/mkN2.2可变荷载屋面雪荷载：q=2/63.045.04.1mkN2.3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：kNqgF32.4065.1)63.085.3(65.1)(3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。杆件轴线单位荷载内力F荷载内力（kN）上弦杆B-①135700C-③1508-7.475-301.392D-④1508-7.475-301.392E-⑥1508-11.249-453.560F-⑦1508-11.249-453.560G-⑨1508-12.147-489.767H-⑩1508-12.147-489.767下弦杆②-Q2850+4.106+165.544⑤-Q3000+9.739+392.676⑧-Q3000+11.936+481.260○11-Q3000+11.730+472.954斜①-②2528-7.688-309.980②-③2611+5.798+233.775杆④-⑤2865-4.396-177.247⑤-⑥2865+2.776+111.928⑦-⑧3129-1.557-62.778⑧-⑨3129+0.312+12.580⑩-○113399+0.808+32.579竖杆A-①2000-0.500-20.160③-④2289-1.000-40.320⑥-⑦2593-1.000-40.320⑨-⑩2898+0.812+40.320○11-○123050004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-⑨或H-⑩杆来选择：kNN767.489max在屋架平面内的计算长度cmlox8.150，屋架平面外的计算长度cmloy5.301。选用两个不等肢角钢10801002L，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10mm）：2334.34cmAcmicmiyx78.4,35.215017.6435.28.150xoxxil785.0x15010.6378.48.150yoyyil790.0y截面验算：22min/215/72.1814.34337854.0489767mmNfmmNAN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⑧-Q杆来选择：kNN260.481max在屋架平面内的计算长度：cmlox300，屋架平面外的计算长度：cmloy300。所需截面面积为：24.2238215481260mmfNAn选择两个不等肢角钢8631002，长肢水平。截面几何特点：22384.22168.25cmcmAcmix77.1cmiy97.43505.16977.1300x3504.6097.4300y另两个节点的下弦杆内力较小，但cmloy600，故须验算其屋架平面外的长细比：3508.12097.4600y4.3支座竖杆截面选择杆轴力：kNN160.20计算长度：cmlloyox200，采用两个等肢角钢5632，组成T型截面截面几何特性：2286.12cmAcmix94.1cmiy96.21501.10394.1200x，535.0x1506.6796.2200y，756.0y截面验算：22min/215/67.306.1228535.020160mmNfmmNAN4.4支座斜杆截面选择杆轴力：kNN980.309计算长度：cmlloyox8.252采用两个不等肢角钢8801002，长肢相拼。截面几何特性：2888.27cmAcmix14.3cmiy48.31505.8014.38.252x685.0x1506.7248.38.252y735.0y截面验算：2min/2153.1628.2788685.0248702mmNAN4.5斜杆②③截面选择杆轴力：kNN775.233计算长度：cmllox88.2081.2618.08.0cmloy1.261所需截面:23.1087215233775cmfNAn选用两个等肢角钢5632，组成T形截面截面特性：22873.10286.12cmcmAncmix94.1cmiy96.23507.10794.188.208x3502.8896.21.261y4.6竖杆③④截面选择杆轴力：kNN320.40计算长度：cmllox12.1839.2288.08.0.cmloy9.228采用两个等肢角钢5502，组成T形截面。截面几何特性：2606.9cmAcmix53.1cmiy45.21507.11953.112.183x438.0x1504.9345.299.228cmy580.0y截面验算：2min/21583.956.960438.040320mmNAN4.7斜杆④⑤截面选择杆轴力：kNN247.117计算长度：cmllox2.2295.2868.08.0cmloy5.286采用两个等肢角钢5752，组成T形型截面截面几何特性：2824.14cmAcmix33.2cmiy43.31504.9833.22.229x565.0x1505.8343.35.286y664.0y截面验算：22min/215/6.2114.1482565.0177247mmNfmmNAN4.8斜杆⑤⑥截面选择杆轴力：kNN247.177计算长度：cmllox2.2295.2868.08.0cmloy5.286所需截面：26.520215177247mmfNAn采用两个等肢角钢5502，组成T形型截面截面几何特性：22206.5606.9cmcmAcmix53.1cmiy45.23508.14953.12.229x3509.11645.24.286y4.9竖杆⑥⑦截面选择杆轴力：kNN320.40计算长度：cmllox44.2073.2598.08.0cmloy3.259采用两个等肢角钢5502，组成T形截面截面几何特性：22352.3606.9cmcmAcmix53.1cmiy45.21506.13553.14.207x363.0x1508.10545.2259y518.0y截面验算：22min/215/6.1156.960363.040320mmNfmmNAN4.10斜杆⑦⑧截面选择杆轴力：kNN778.62计算长度：cmllox32.2509.3128.08.0cmloy9.312采用两个等肢角钢5632，组成T形截面截面几何特性：2286.12cmAcmix94.1cmiy96.21500.12994.132.250x392.0x1508.10596.29.312y518.0y截面验算：22min/215/3.1306.1228392.062778mmNfmmNAN4.11斜杆⑧⑨截面选择杆轴力：kNN580.12计算长度：cmllox32.2509.3128.08.0cmloy9.312所需截面面积为：25.5821512580mmfNAn选择两个等肢角钢5502，组成T形截面。截面几何特点：22585.0606.9cmcmAcmix53.1cmiy45.23506.16353.132.250x3507.12745.2300y4.12竖杆⑨⑩截面选择杆轴力：kNN320.40计算长度：cmllox84.2318.2898.08.0cmloy8.289采用两个等肢角钢5562，组成T形截面截面几何特性：2830.10cmAcmix72.1cmiy69.21504.13872.184.231x366.0x1507.10769.28.289y507.0y截面验算：22min/215/8.1100.1083366.040320mmNfmmNAN4.11斜杆⑩○11截面选择杆轴力：kNN579.32计算长度：cmllox92.2719.3398.08.0cmloy9.339所需截面面积为：25.15121532579mmfNAn选择两个等肢角钢5562，组成T形截面。截面几何特点：22515.1830.10cmcmAcmix72.1cmiy69.23501.15872.132579x3504.12669.29.339y5节点设计各节点的节点板厚一律取10mm，各杆内力如图5-1所示。5.1下弦节点j设计（如图所示）首先，计算腹杆与节点板连接焊缝尺寸，然后按比例绘出节点板形状和尺寸，最后验算下弦与节点板的连接焊缝。已知焊缝的抗拉、抗压和抗剪的强度设计值：2/160mmNffw设杆②③的肢背和肢尖焊缝分别是mmhf6，则所需焊缝长度为：肢背：mmhefNlwfw8.12116067.022337757.027.0/取135mm肢尖：mmhefNlwfw2.5216067.022337757.027.0//取80mm设杆④⑤的肢背和肢尖焊缝分别是mmhf6，则所需焊缝长度为肢背：mmhefNlwfw3.9216067.021772477.027.0/取110mm肢尖：mmhefNlwfw6.3916067.021772477.027.0//取80mm设杆③④的肢背和肢尖焊缝均为mmhf5，则所需焊缝长度为肢背：mmhefNlwfw2.2516057.02403207.027.0/取180mm肢尖：mmhefNlwfw8.1016057.02403207.027.0//取180mm根据上述腹杆焊缝长度，并考虑杆件之间应留有间隙，按比例绘出节点大祥图，从而确定节点板尺寸为mm10280345。下弦与节点板连接的焊缝长度为345mm，mmhf6，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差kNN112.227544.165676.392所受较大的肢背处焊缝应力为：22/160/49.56)10345(67.022271127.0275.0mmNfmmNhelNwfwf5.2下弦节点k的设计（如图）设节点所有焊缝为mmhf5，所需焊缝长度如下：杆⑤-⑥kNN928.111肢背