30m跨度普通钢桁架设计计算书讲解(2)

2020-02-21 23:27

全跨节点永久荷载设计值: 对结构不利时:

F1.1=1.35×4.053 kN/㎡×1.5m×6m=49.24kN (按永久荷载为主的组合) F1.2=1.2×4.053 kN/㎡×1.5m×6m=43.77kN (按可变荷载为主的组合) 对结构有利时:

F1.3=1.0×4.053 kN/㎡×1.5m×6m=36.48kN 半跨节点可变荷载设计值:

F2.1=1.4×(0.7×0.7 kN/㎡+0.9×0.5 kN/㎡)×1.5m×6m=11.84kN (按永久荷载为主的组合) F2.2=1.4×(0.7+0.9×0.5)kN/㎡×1.5m×6m=14.49kN (按可变荷载为主的组合) (3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合) 全跨节点屋架自重设计值: 对结构不利时:

F3.1=1.2×0.384 kN/㎡×1.5m×6m=4.15kN 对结构有利时:

F3.2=1.0×0.384 kN/㎡×1.5m×6m=3.46kN 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:

F4=(1.2×1.5 kN/㎡+1.4×0.7 kN/㎡)×1.5×6=25.02kN

(1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图3。

5

图3 单位力作用下计算详图

四、内力计算

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、左半跨和右半跨)见图4。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表1.

(a)

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(b)

图4 桁架各杆件的内力系数

表1 桁架杆件内力组合表

内力系数(F=1) 杆件 左半 名称 全跨① 跨② AB 0 0 跨③ 0 右半 第一种 组 合 F×① 0 -532.70 -826.55 -932.23 -898.63 288.96 704.37 894.97 926.74 -541.87 420.30 -332.33 226.03 第二种组合 第三种组合 计算杆件F1,i×①+ F1,i×①+ F3,i×①+ F3,i×①+ 内力/KN F2,i×② 0 F2,i×③ 0 F4×② 0 F4×③ 0 0 -532.70 -826.55 -932.23 -898.63 288.96 704.37 894.97 926.74 -541.87 420.30 -332.33 226.03 BC、CD -8.72 -6.25 -2.47 上 DE、EF -13.53 -9.04 -4.49 弦 FG、GH -15.26 -9.17 -6.09 HI ac 下 ce eg 弦 gi aB 斜Bc 腹cD 杆 De 3.7 1.90 1.80 -5.44 -3.41 -2.03 6.88 4.76 2.12 15.17 8.44 6.73 14.65 9.34 5.31 11.53 8.00 3.53 -14.71 -7.38 -7.38 4.73 3.48 1.25 -8.87 -6.53 -2.34 7

-150.28 eF -2.46 -0.71 -1.75 -129.54 -141.85 -27.97 -53.99 -150.28 (F1,1 ,F2,1) (F1,1 ,F2,1) (F3,1 ,F4) (F3,1 ,F4) 67.81 Fg 1.11 -0.45 1.56 (F1,1 ,F2,1) 1.22 gH 0.02 1.55 -1.53 (F1,2,F2,2) (F1,3,F2,2) (F3,1 ,F4) (F3,2 ,F4) -65.98 Hi -1.08 -2.47 1.39 (F1,2 ,F2,2) (F1,1 ,F2,1) (F3,1 ,F4) (F3,2 ,F4) Aa Cc 竖Ee 杆 Gg Ii -1.00 -1.00 1.94 0.97 0 0.97 -61.09 118.51 -61.09 118.51 -1.00 -1.00 0 -61.09 -61.09 -0.50 -0.50 -1.00 -1.00 0 0 -30.55 -61.09 31.04 -30.55 -61.09 -83.06 -36.72 -66.28 31.04 38.86 -83.06 23.33 1 ,F2,1) 49.33 73.36 (F1,-7.42 43.64 -7.42 73.36 -38.21 (F3,2 ,F4) (F3,1 ,F4) 38.86 -38.21 -21.44 注:F=61.09kN;F1.1=49.24kN;F1.2=43.77kN;F1.3=36.48kN;F2.1=11.84kN;F2.2=14.49kN;F3.1=4.15kN; F3.2=3.46kN;F4=25.02kN。 四、杆件设计 1、上弦杆

整个上弦杆采用等截面,按FG、GH杆之最大设计内力设计。N=932.23 kN。 上弦杆计算长度:

在桁架平面内,为节间轴线长度:lox?150.8cm

在桁架平面外,根据支撑布置和内力变化情况,取:loy?2?150.8cm?301.6cm 因为loy?2lox,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并(图5)。

腹杆最大内力N=541.87kN,查表9.6.4,节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度用14mm。 设λ=60,查附录4得??0.807 需要截面积:

8

A?N?f?932.23?103N0.807?310N/mm?3726mm22 需要回转半径:

i150.8cml301.6x?lox??60?2.51cm, i?oy??cmy60?5.03cm 根据需要的A、i,A=4452mm2x、iy查角钢型钢规格表(附录8),选2L140×90×10,ix=2.56cm、

iy=6.85cm,b1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算:

?loxx?i?150.8cm2.56cm?58.91, ?l301.6cmy?oyi??44.03 xy6.85cm因为 b1/t?14?0.56l0y/b1?0.56?3016/140?12.06

所以 ?b1?l22oyt?yz?3.7t??1?.7b??3.7?140??1?30162?102???54.13?????150 ?5241??10??52.7?1404??满足允许长细比的要求。

截面在x和y平面皆属b类,由于?x??yz,只需求?x。查附录得?x?0.743。

N932.23?103?N?281.82N/mm2?2?310N/mm2,所选截面合适。 xA0.743?4452mm

图5

2、下弦杆

整个下弦杆采用同一截面,按最大设计值计算: Ngi?926.74kN 计算长度: l0x?300cm,l0y?1185cm 所需净截面面积为:

9


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