【文章內(nèi)容簡介】 m 對 Y軸，檁條跨中最大負(fù)彎矩： My=1/= kN m （ 5）截面驗(yàn)算： ①有效截面的計(jì)算 根據(jù) GB 50018 規(guī)范規(guī)定， 當(dāng) h/b≤ 時(shí) b/t≤ 31 205yf 式（ 31a） 當(dāng) ＜ h/b≤ 時(shí) b/t≤ 205yf 式（ 31b） h/b=120/50=＜ ， b/t=50/=20＜ 31 且 a/t=20/=8＞ 故檁條全截面有效。 ②強(qiáng)度驗(yàn)算 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 x117120檁條凈截面及應(yīng)力符號圖y 1yxmaxyM(3)4Mymax(+3y)4y y 1xyyx+1+2 1+2x圖 由于屋面系壓型鋼板與檁條牢固連接，能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，故可只對檁條進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算（ 檁條跨中最大彎矩 maxxM 、 maxyM 引 起的截面正應(yīng)力符號如上圖所示 ） 根據(jù)公式 m a xm a x1 1 1 1( ) ( )yxxyMM fWW? ? ? ? 公式（ 32） 66m a xm a x1 331 1 1 1 4 . 0 4 1 4 1 0 0 . 2 4 2 2 1 0 1 6 7 . 6( ) ( ) 2 1 . 5 7 1 0 1 2 . 2 8 1 0yxxyMM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ??? 66m a xm a x2 331 2 2 2 4 . 0 4 1 4 1 0 0 . 2 4 2 2 1 0 2 2 5 . 4( ) ( ) 2 1 . 5 7 1 0 6 . 3 6 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ??? 66m a xm a x3 331 3 2 3 4 . 0 4 1 4 1 0 0 . 2 4 2 2 1 0 2 0 7 . 1( ) ( ) 2 1 . 5 7 1 0 1 2 . 2 8 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 63m a xm a x4 331 4 2 4 4 . 0 4 1 4 1 0 0 . 2 4 2 2 1 0 1 4 9 . 3( ) ( ) 2 1 . 5 7 1 0 6 . 3 6 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? m a x 4 22 5. 4 20 5M P a f M P a??? ? ? ? 不滿足要求。 故 截面規(guī)格 C120*50*20* 不合適。 ，再次選擇 C120*60*20*3截面的 C型鋼 作為檁條。 （ 1）截面參數(shù) A(cm2)= e0(cm)= Ix(cm4)= ix(cm)= Wx(cm3)= 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 Iy(cm4)= iy(cm)= Wy1(cm3)= Wy2(cm3)= It(cm4)= Iw(cm6)= （ 2）荷載標(biāo)準(zhǔn)值 恒載： 面板自重 : 檁條自重 : 活載： 屋面活載 : 雪荷載 : 施工荷載 : 1kN 風(fēng)載： 基本風(fēng)壓 : 體型系數(shù) ，風(fēng)壓高度變化系數(shù) 風(fēng)振系數(shù)為 1；風(fēng)壓綜合調(diào)整系數(shù) ； 風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值： 1 =； 注： 根據(jù) 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB500092020 ， 不上人屋面的屋面均布活荷 載，可不與風(fēng)荷載和雪荷載同時(shí)組合，故活荷載只需考慮雪荷載（ 178。）。 （ 3）荷載組合 恒載： qd= 2+= 活載 ： ql= 2= 風(fēng)載： qw= 2=工況 1: + 標(biāo)準(zhǔn)值： += kN/m 設(shè)計(jì)值： q =+= qx=q*= kN/m qy=q*= kN/m 工況 2: + 標(biāo)準(zhǔn)值： +1x（ ） = kN/m 設(shè)計(jì)值： q =+（ ） = kN/m qx=q*= kN/m qy=q*= kN/m （ 4） 內(nèi)力分析 經(jīng)分析可知，由第一種荷載組合引起的內(nèi)力起控制作用。 對 X軸， 檁條跨中最大彎矩： Mx=1/= kN m 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 對 Y軸，檁條跨中最大負(fù)彎矩： My=1/= kN m （ 5）截面驗(yàn)算： ①有效截面的計(jì)算 根據(jù) GB 50018 規(guī)范規(guī)定， 當(dāng) h/b≤ 時(shí) b/t≤ 31 205yf 當(dāng) ＜ h/b≤ 時(shí) b/t≤ 205yf h/b=120/60=2＜ ， b/t=60/3=20＜ 31 且 a/t=20/3=＞ 故檁條全截面有效。 ②強(qiáng)度驗(yàn)算 x117120檁條凈截面及應(yīng)力符號圖57y 1yxmaxyM(3)4Myma x(+3y)44017y y 1xyyx+1+2 1+2x圖 由于屋面系壓型鋼板與檁條牢固連接，能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，故可只對檁條進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算（ 檁條跨中最大彎矩 maxxM 、 maxyM 引起的截面正應(yīng)力符號如上圖所 示 ） 根據(jù)公式 m a xm a x1 1 1 1( ) ( )yxxyMM fWW? ? ? ? 66m a xm a x1 331 1 1 1 4 . 0 7 2 6 1 0 0 . 2 4 4 2 1 0 1 2 9 . 4( ) ( ) 2 8 . 4 5 1 0 1 7 . 7 4 1 0yxxyMM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ??? 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 66m a xm a x2 331 2 2 2 4 . 0 7 2 6 1 0 0 . 2 4 4 2 1 0 1 6 8 . 6( ) ( ) 2 8 . 4 5 1 0 9 . 5 9 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ??? 66m a xm a x3 331 3 2 3 4 . 0 7 2 6 1 0 0 . 2 4 4 2 1 0 1 5 6 . 9( ) ( ) 2 8 . 4 5 1 0 1 7 . 7 4 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? 63m a xm a x4 331 4 2 4 4 . 0 7 2 6 1 0 0 . 2 4 4 2 1 0 1 1 7 . 7( ) ( ) 2 8 . 4 5 1 0 9 . 5 9 1 0yxxy MM M P aWW? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? m a x 4 205M Pa f M Pa??? ? ? ? 滿足要求。 ③剛度驗(yàn)算 4max5384kyxqlEI? ? 公式（ 33） 04545 1. 5 c os 3. 43 40 0038 4 2. 06 10 17 0. 68 10? ? ?? ? ? ? ? 40001 4 . 2 [ ] 2 6 . 7150m m m m?? ? ? ?滿足要求。 故 檁條選用 C120*60*20*3 截面，材料為 Q235。 檁條平面布置圖： 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 圖 網(wǎng)架 內(nèi)力計(jì)算與截面選擇 1. 荷載取值： 恒載 ㎡；活載 ㎡；風(fēng)載 ㎡。 由空間結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件 MST進(jìn)行桿件荷載及其他設(shè)計(jì)信息導(dǎo)入，對結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)施加作用，利用軟件設(shè)計(jì)分析。 2. 內(nèi)力計(jì)算及截面選擇 內(nèi)力計(jì)算及截面選擇采用空間結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件 —— MST2020 程序計(jì)算。計(jì)算網(wǎng)架自重時(shí)，為了安全考慮，使結(jié)構(gòu)在使用過程中具有較大的安全儲(chǔ)備，把檁條自重假定為一個(gè)較大值進(jìn)行前期計(jì)算，整個(gè)網(wǎng)架重量由計(jì)算機(jī)計(jì)算得出。合肥地區(qū)抗震設(shè)計(jì) 7度設(shè)防，考慮網(wǎng)架自身特點(diǎn)，不考慮計(jì)算地震 作用。 為了方便檢查計(jì)算模型級計(jì)算結(jié)果的正確性，先要明白網(wǎng)架的受力特點(diǎn)；上弦桿大部分桿件主要受壓，支座上方桿件主要受拉，中間部分壓力較大，邊緣部分拉力較??；腹桿即有受拉桿件又有受壓桿件；下弦桿大部分桿件主要受拉，支座附近桿件主要受壓，中間部分拉力較大，邊緣部分壓力較小；由于支座約束設(shè)置對稱，所以對稱桿件、對稱支座所受的力也對稱，而且對稱的節(jié)點(diǎn)、對稱支座的位移也對稱。桿件的選擇是由計(jì)算濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 機(jī)軟件自動(dòng)優(yōu)選初步得出，同時(shí)有根據(jù)有關(guān)規(guī)范（ JGJ72020 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 桿件截面最小尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的 跨度與網(wǎng)格大小按計(jì)算確定，普通角鋼不宜小于 L50x3，鋼管不宜小于Φ 48x3。對大、中跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，鋼管不宜小于Φ 。 ）規(guī)定，以及施工、加工方便等各方面的綜合考慮，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)材料規(guī)格的選擇進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)而得出最后結(jié)果。下面是軟件的計(jì)算結(jié)果： 本工程主要材料類型： Q235 鋼管 荷載組合： 工況 1： *恒 +**max（屋面活，雪荷載） 工況 2： *恒 +*max（屋面活，雪荷載） 工況 3： *恒 +*左風(fēng)荷載 工況 4： *恒 +*右風(fēng)荷載 經(jīng) MST 計(jì)算，并進(jìn)一步優(yōu)化所得的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料選擇如下： 表 31 網(wǎng)架桿件 材料 表 桿件編號 規(guī)格 理論長度 下料長度 數(shù)量 桿重 F1a1 50 1997 1997 584 3507 S1a2 50 2020 2020 325 1955 S1a3 50 2020 2020 263 1582 F2a1 60 1997 1997 16 160 X2a2 60 2020 2020 12 120 A4a1 299 12020 12020 4 6784 總計(jì) 1204 14108 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件驗(yàn)算 經(jīng)過在 MST 軟件中建模、荷載和約束信息及工況組合的輸入、結(jié)構(gòu)模型計(jì)算等過程，通過計(jì)算機(jī)算出各種工況下結(jié)構(gòu)受力情況，并通過單元詳細(xì)查得上弦、腹桿、下弦在各個(gè)工況下的內(nèi)力情況，并選出受力最大桿件進(jìn)行驗(yàn)算，進(jìn)一步確保結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 上弦桿驗(yàn)算 在 MST 軟件中查得，在上弦桿件中，所受拉力最大的桿和壓力最大的 桿分別是 78號桿和 232 號桿。 1. 壓力最大的桿 （ 1） 單元號： 232 單元長度： 2m （ 2） 截面特性： 材料 Q235 圓管 50* A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型： b 類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：ψ = 回轉(zhuǎn)半徑： 421 0 5 5 0 7 m mi i i 1 6 . 8 2m m3 7 3 m mxy IA? ? ? ? ? （ 3） 各工況組合下的軸力 工況一： N= 工況二： N= 工況三： N= 工況四： N= 可見，對于 232 號桿件最大壓力為 。 （ 4） 截面驗(yàn) 算 ①剛度驗(yàn)算： 0 0 . 9 0 . 9 2 0 0 0 1 8 0 0l l m m? ? ? ? 0li?? 式（ 34） 1 8 0 0 m m 1 0 7 [ ] 1 5 01 6 . 8 2 m m ?? ? ? ? 故，滿足剛度要求。 ②穩(wěn)定驗(yàn)算： 由 ?? ，查表得 ?? 則 NA? ?? 式（ 35） 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 3 22 10 / m m 215 / m 373 m mN N f N?? ? ? ?? 滿足要求。 2. 拉力最大 的桿 （ 1） 單元號： 78 單元長度： 2m （ 2） 截面特性： 材料 Q235 圓管 50* A=373mm2 Ix=105507mm4 Iy=105507mm4 Wx=4220mm4 Wy=4220mm4 Ixy=211014mm4 截面類型： b 類 軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：ψ = 回轉(zhuǎn)半徑： 421 0 5 5 0 7 m mi i i 1 6 . 8 2m m3 7 3 m mxy IA? ? ? ? ? （ 3）各工況組合下的軸力 工況一： N=63kN 工況二： N= 工況三： N= 工況四： N= 可見，對于 78 號桿件最大拉力為 74kN。 （ 4）截面驗(yàn)算 ①剛度驗(yàn)算： 0 0 . 9 0 . 9 2 0 0 0 1 8 0 0l l m m? ? ? ? 0l 1800m m 107 [ ] 150i m m??? ? ? ? ? 故，滿足剛度要求。 ②強(qiáng)度驗(yàn)算： 則 3 2 10 / m m373m mNN NA? ?? ? ? ??=215N/mm2 滿足要求。 下弦桿驗(yàn)算 經(jīng) MST 軟件中查得，在下弦桿件中，所受拉力最大的桿和壓力最大的桿分別是 541號桿和 533 號桿。 1. 壓力最大的桿 （ 1） 單元 號： 533 單元長度： 2m （ 2）截面特性： 材料 Q235