梯形屋架课程设计

梯形钢屋架课程设计计算1 设计资料：1、 车间柱网布置：长度 90m ；柱距 6m ；跨度 24m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：预应力大型屋面板4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重 0.45KN/m;屋面防水层 0.4KN/m；找平层 0.4KN/m;大 型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m。2） 活载：屋面雪荷载 0.3KN/m；屋面检修荷载 0.5KN/m5、 材质 Q235B 钢，焊条 E43XX 系列，手工焊。2 . 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示根据厂房长度(90m60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑 3 道，下弦由于跨度为 18m 故不设下弦支撑。梯形钢屋架支撑布置如图所示：3 . 荷载计算屋面活荷载 0.7KN/m进行计算。荷载计算表荷载名称 标准值（KN/m） 设计值（KN/m）预应力混凝土大型屋面板自重 1.4 1.41.351.89屋架及支撑自重 0.45 0.151.350.608屋面防水层 0.4 0.41.350.54找平层 0.4 0.41.350.54永久荷载总和 2.65 3.578屋面检修荷载 0.5 0.51.40.7可变荷载总和 0.5 0.7荷载组合方法：1、全跨永久荷载 全跨可变荷载1F2F2、全跨永久荷载 半跨可变荷载3、全跨屋架（包括支撑）自重 半跨屋面板自重 半跨屋面活荷载34F2F4. 内力计算计算简图如下(c)(b)(a)2F22/ 2F3/3 33F34343421F22F2/ 2F/1/1F22121F212121CGEDBAdcb1111F1/29054442 4屋架构件内力组合表单位荷载 F1静载作用（KN/m） 活载（KN/m）0.7杆件内力 计算内力大型屋面板 1.89杆件名称杆件编号在左在右全跨全部恒载3.578屋架支撑0.608在左 在右 全部在左在右全部组合一组合二组合三AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC -4.69 -2.16 -6.23 -22.28 -3.79 -8.86 -4.09 -11.77 -3.28 -1.51 -4.36 -143.84 -138.02 -86.01 -143.84 CD -4.68 -2.16 -6.22 -22.25 -3.78 -8.85 -4.08 -11.75 -3.28 -1.51 -4.35 -143.63 -137.83 -85.89 -143.63 DE -6.21 -3.93 -9.00 -32.19 -5.47 -11.73 -7.42 -17.01 -4.34 -2.75 -6.30 -207.85 -197.30 -116.34 -207.85 EF -6.20 -3.92 -8.99 -32.17 -5.47 -11.72 -7.42 -16.99 -4.34 -2.75 -6.29 -207.70 -197.15 -116.26 -207.70 上弦杆FG -5.32 -5.32 -9.10 -32.57 -5.54 -10.06 -10.06 -17.21 -3.73 -3.73 -6.37 -210.32 -196.02 -104.32 -210.32 ab -1.21 -2.82 -3.49 -12.49 -2.12 -2.29 -5.34 -6.60 -0.85 -1.98 -2.44 -80.62 -72.00 -28.38 -80.62 bc 1.87 -0.83 1.01 3.60 0.61 3.53 -1.57 1.90 1.31 -0.58 0.70 23.25 26.51 29.44 29.44 下弦杆 cd 2.07 0.72 2.31 8.26 1.40 3.91 1.36 4.36 1.45 0.51 1.62 53.33 52.43 36.52 53.33 aB -5.06 -2.05 -6.51 -23.31 -3.96 -9.56 -3.87 -12.31 -3.54 -1.43 -4.56 -150.49 -144.99 -92.14 -150.49 Bb 3.38 1.83 4.68 16.76 2.85 6.39 3.46 8.85 2.37 1.28 3.28 108.19 103.28 62.69 108.19 bD -2.15 -1.79 -3.42 -12.25 -2.08 -4.06 -3.39 -6.47 -1.51 -1.25 -2.40 -79.09 -74.28 -41.31 -79.09 Dc 0.73 1.55 1.83 6.55 1.11 1.38 2.93 3.46 0.51 1.08 1.28 42.27 38.11 16.21 42.27 Cf 0.38 -1.54 -0.71 -2.54 -0.43 0.72 -2.90 -1.34 0.27 -1.07 -0.50 -16.41 -12.29 2.99 -16.41 斜腹杆Fd -1.45 1.36 -0.48 -1.73 -0.29 -2.73 2.56 -0.91 -1.01 0.95 -0.34 -11.16 -14.81 -21.82 -21.82 Aa -0.50 0.00 -0.50 -1.79 -0.30 -0.95 0.00 -0.95 -0.35 0.00 -0.35 -11.55 -11.55 -8.63 -11.55 Cb -0.93 0.03 -0.91 -3.27 -0.56 -1.77 0.06 -1.73 -0.65 0.02 -0.64 -21.10 -21.18 -16.07 -21.18 Ec -0.95 0.03 -0.93 -3.34 -0.57 -1.80 0.05 -1.77 -0.67 0.02 -0.65 -21.58 -21.66 -16.42 -21.66 竖杆Gd 0.08 0.08 0.85 3.03 0.52 0.15 0.15 1.60 0.06 0.06 0.59 19.58 16.68 3.90 19.58 5. 杆件设计1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按 FG 杆件的最大设计内力设计，即 N=210.32KN上弦杆计算长度：在屋架平面内： ， 0xl1.58m0yl21.583.06m上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力 N=115.16 KN，中间节点板厚度选用 6mm，支座节点板厚度选用8mm设 60，0.807，截面积为32N210.A7.4mf85上需要回转半径： 0xyl1.58im2.163.0.3上查表选用 2 110706 上1076xxy验算 0xyl158m7.0i2.36.i.4上满足长细比要求， 查表yxy3y0.65N21aA.0上MP满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表计算长度cm回转半径（cm）长细比 稳定系数杆件名称杆件编号内力（KN） 0xly截面规格 截面面积（cm） xiyxy容许长细比Xy计算应力NA（N/mm）上弦 FG -210.32 150.8 30.16 2 11070621.2 2.01 3.54 75.0 85.2 150.00 0.720 0.655 151.55下弦 ab -80.62 300 885 2 100801034.40 2.53 4.63 118.58 191.14 150.00 0.447 0.204 -114.88 斜腹 aB -150.49 253 253 2 100631031.00 1.74 4.86 145.40 52.06 150.00 0.322 0.847 -150.76 Bb 108.19 209.04 261.3 2 90565 14.42 1.59 4.32 131.47 60.49 350.00 0.383 0.807 195.89 bD -79.09 229.12 286.4 2 90565 14.42 1.59 4.32 144.10 66.30 150.00 0.329 0.774 -166.71 Dc 42.27 229.12 286.4 2 70455 11.22 1.28 3.14 179.00 91.21 350.00 0.227 0.614 165.96 Cf -16.41 249.92 312.4 2 100636 19.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -24.44 Fd -21.82 249.92 312.4 2 100636 19.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -32.50 竖杆 Aa -11.55 159.2 199 2 63405 8.12 1.14 3.09 139.65 64.40 150.00 0.349 0.786 -40.76 Cb -21.18 183.2 229 2 70455 11.22 1.28 3.41 143.13 67.16 150.00 0.333 0.769 -56.69 Ec -21.66 207.2 259 2 755010 23.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 Gd 19.58 231.2 289 2 70455 11.22 1.28 3.14 180.63 92.04 350.00 0.225 0.608 77.56 6、 节点设计1. 下弦节点用 E43 型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值 160MPa。wf125436967052 18 9 4 0N=.KN=.K7. 上“ba.下弦节点“b” ，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为 6mm。所需的焊缝长度为fh肢背： ，取 70mm。wef0.75N.1089l m2h6上.37肢尖： ，取 50mm。efl 上2.设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为 6mm。所需的焊缝长度为fh肢背： ，取 50mm。wef0.75N.790l m2h61上4.3肢尖： ，取 50mm。efl 上.“Cb”杆内力很小，取 6mm。综合取节点板尺寸 300mm230mmfh下弦与节点板连接的焊缝长度为 30.0cm， 6mm。焊缝所受的力为左右两下fh弦杆的内力差 N110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:160MPaf0.751634.1MPa2(2)焊缝强度满足要求2. 上弦节点“B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。上“BN=108.9K=150.49K143.862 57 672 N设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝 8mm 和 6mm，所需焊缝长度为fh肢背： ，取 70mmwef0.75N.15049l m2h86上2.肢尖： ，取 50mmefl 上7.节点板上边缘缩进上弦肢背 8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以 0.8 的折减系数。假定集中荷载 P 与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：=6mm， 8mmfhf上弦与节点板焊缝长度为 290mm，则2 221fwwfP310k(N)()(0.75148)()1. .0.7hl 693.9MPa.Pa 上上弦肢尖角焊缝的切应力为2 2221fwwfP310k(N)()(0.5148)()1. .0.7hl 7693.9MPa.Pa 上3. 上弦节点“C”设“Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为 6mm。所需的焊缝长度为fh肢背： ，取 50mm。wef0.75N.2180l m2h6上.肢尖： ，取 50mm。efl 上3.9验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为 173mm，则2 221fwwfP310k(N)()(0.75)()1. .0.7hl 6.MPa.8Pa 上上弦肢尖角焊缝的长度为 126mm 的切应力为2 2221fwwfP310k(N)()(0.5148)()1. .0.7hl 769.Ma.Pa 上4.屋脊节点“K”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝 8mm ，则所需焊缝计算长度为（一条焊fh缝）N=210.3K 上“G12505 762 7413w2103l58.6m4.7=拼接角钢长度 +弦杆杆端空隙 20，拼接角钢长度取 180mm。swfl(2h)上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为 8mm 和 6mm。所需的焊缝长度为f肢背： ，取 110mm。wef0.75N.2103l m2h86上.肢尖： ，取 60mm。efl 上9.验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为 150mm，则2 221fw wfP310kN()(0.751)(). .07hl 8.4MPa.8Pa 上上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的 15计算，117 61596mm，焊缝应力为wlNff 2N2 2ff0.153MPa79.054.13.76()(.)()15.6Pa0M1. .M34. 支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度 10mm。=.K65076123427013052ba（1） 支座底板的计算。支座反力 R23101