梯形屋架课程设计任务书

1 梯形屋架课程设计任务书 第一章：设计资料 某单跨单层厂房，跨度 L 24m，长度 54m，柱距 6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用 材采用 条采用 工焊。柱网布置如图 件容许长度比：屋架压杆【 】 150 屋架拉杆【 】 350。 第二章：结构形式与布置 网布置 图 网布置图 架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度 i 1/10。屋架跨度 l 24m，每端支座缩进 算跨度 l 2*部高度取 2m，中部高度 H 拱按 f 00，取 50拱后的上弦坡度为 1/ 配合大型屋面板尺寸（ m），采用钢屋架间距 B 6m，上弦节间尺寸 用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。 2 图 架的杆件尺寸 撑布置 由于房屋较短，仅在房屋两端 间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设 3 道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部 6 榀为设 6 道系杆的连接板，端部第 2 榀为 另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为 图 弦平面 3 12 - - 12 - - - 2图 弦平面与剖面 第三章：荷载计算及杆件内力计算 架荷载计算 表 架荷载计算表 分类 荷载项目名称 荷载大小（ KN/ 组合系数（ KN/ 组合值（ KN/ 恒 载 1 太空轻质大型屋面板 防水层 屋架及支撑自重 悬挂管道 载 屋面活荷载 荷载 架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力 系数 k（ 图 示，并已抄入表 。 4 图 架内力系数图 件内力组合 1 组合一全部恒、活荷载 全部恒、活荷载： q=F=杆件组合内力 2 组合二全跨恒荷载、半跨活荷载（相应于全垮恒、活荷载减去半跨活荷载）活荷载：q=F= 杆件组合内力 （ 3 组合三全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载： 屋架和支撑重： q=F=活荷载： q=F=杆件组合内力 （ 杆件内力组合见表 中第二、三组合对个别 负号的杆件计算，因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差 N（设计弦杆焊缝用）将大于第一组合的 N。 表 架杆件内力组合表 杆件 内力系数 组合一 组合二 组合三 内力设计值 全恒活 全恒半活 全垮屋架和支撑重 半跨屋面板重和活荷载 K 1=1) (2) 1)-(2) 3) kL(4) 3)+(4) N 上弦杆 0 0 0 F H K 弦杆 5 杆 c e g k 杆 k 座反力 R 8 四章：屋架杆件截面选型 由表 ，腹杆最大内力 N 得采用节点板厚 t 8支座节点板加厚为 12 件截面选型 上弦杆 受压杆，先假 设0 ， b 类截面 f 215N/ A N/ f 308347N/15N/ 0 =1508/90= 0 =3016/90=课本上册附表四，选用 0*6，短肢相并双角钢。各杆件选型均按此法，计算数据如表 型见表 表 拉杆件截面选型及强度验算表 杆类 杆号 内力 所需截面积 ix 面选型 截面积 ix iy xx *A应力 215 满足要求 6 压 杆 等 肢 a B 539 2539 75*6 1760 c D 298 2873 63*5 1228 e F 506 3132 63*5 1228 k 179 3399 63*5 1228 a 015 2015 56*5 1082 c 840 2300 56*5 1082 e 080 2600 56*5 1082 g 320 2900 56*5 1082 压杆件截面选型及强度验算表 杆类 杆号 内力 所需截面积 截面选型 截面积 ix iy x x 应力 215 满足要求 拉 杆 等 肢 B c 45*4 698 e 45*4 698 g 45*4 698 g H 45*4 698 k 45*4 698 架杆件截面选型表 杆件 内力设计值（ 几何长度l(算长度（ 截面形式及规格 A 回转半径 细比 稳定系数 应力设计值 ix iy x yxy弦杆 508 1508 3016 0*6 2120 000 3000 11850 6*5 1442 杆 539 2539 2539 6*7 1966 c 622 2098 2622 698 873 2298 2873 1228 e 873 2298 2873 698 132 2506 3132 1228 g 132 2506 3132 698 399 2716 3399 698 k 399 2719 3399 1228 杆 015 2015 2015 1082 c 300 1840 2300 1082 e 600 2080 2600 1082 g 900 2320 2900 1082 k 200 2880 698 ： 1 节点板 t 8（腹杆最大内力 2 f 215N/杆【 】 150，拉杆【 】 350； 7 第五章：屋架杆件焊缝计算 杆焊缝计算 表 杆焊缝计算表 杆件 内力设 计值 N(需要焊缝（ 采用焊缝（ 算时 表值 10角钢焊缝计算公式 （ 60N/ N/320 (N/N/N/640) 杆 105 5 50 80 5 80 80 5 80 其他 112 5 80 5 80 竖杆 112 5 80 5 80 弦杆焊缝计算 表 弦杆焊缝计算表 节点 N (需要焊缝（ 采用焊缝（ 算时 表值10 N 组合和说明 N/298.7 N/896 “ ”表示 00用角焊缝 5 100 或 6 95 a 0 110 5 110 第一组合 c 110 5 110 第一组合 e 110 5 110 第一组合 g 110 5 110 第三组合 k 95 5 95 每 侧 焊 缝 第三组合 N） 弦杆角钢尖焊缝计算 表 弦杆角钢尖焊缝计算表 节点 N (需 要 焊 缝（ 采用焊缝 21 2 4 ( )224 采 用焊缝 N 组合和说明 l lw= ” 表 示 500 用角焊缝 5 100或 6 8 95 B 0 45 235 第一组合 D 35 225 第一组合 F 20 210 第一 组合 H 05 195 第三组合 K 每侧焊缝按 第三组合 N） 注： 1 上弦杆 0*6， b=80e=用 65 2 焊缝长度 l 按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所确定得节点板实际宽度（中节点 K 的 l 略经放大使求得的 为 合理）。 第六章：屋架节点设计 弦拼接节点 k 下弦杆为 6*5，拼接角钢用相同规格。角钢 t 5接角钢焊缝位于角钢尖，用 5焊缝为： N/4*91060 N/4*60N/ 220用拼接角钢半长L=2(b=2*(220+2*5)+20=480除半缝宽 5正反面焊口各 10，焊缝计算长度为纵向470220足要求。 拼接角钢水平肢宽 90采用斜切 ，安装螺栓位置考虑以后连横向水平支撑时可以应用，其与斜切边的边距经检查足够。 拼接角钢竖肢原宽 56焊缝需切肢： t+=5+5+5=15后余高 h 5641部直切。因高度已较小，竖肢上不再用安装螺栓。 弦拼接节点 K 上弦杆起拱后坡度 1/部取直切，截面为 0*6，拼接角钢用相同规格，热弯成型，角钢 t 5拼接角钢焊缝位于角钢尖，用 5 焊 缝 为 ： N/4*08347 N/4*60N/ 300缝计算长度为 3002*足要求。 拼接角钢竖肢原宽 80焊缝需切肢： t+=6+5+5=16用 20后余高 h8065m， 端部直切。 弦一般节点 c ： 缝长度：肢背： 03/(2*160)= 80 9 肢尖： 03/(2*160)= 80 ： 缝长度：肢背： 03/(2*160)= 80 肢尖： 03/(2*160)= 80 为竖杆， N=小，焊缝长度也按构造取 80 （其余下弦节点按此方法计算腹 杆焊缝见表 弦杆焊缝计算表。） 由上求得长度确定节点板尺寸 24020弦节点连接焊缝长度为 N 受力较大的肢背处的剪应力为 f 37396/【 2*（ 320】 160 N/ 焊缝强度满足要求。 弦一般节点 B 与节点板的焊缝尺寸和节点“ c”相同： ： 缝长度：肢背： 03/(2*160)= 105 肢尖： 03/(2*160)= 50 为了便于在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背 8用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来（详见施工图），塞焊缝做两条焊缝计算，焊缝设计强度值应乘以 折减系数。计算时可略取屋架上弦坡度的影响，而假定集中 荷载 P 与上弦垂直。 （其余上弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表 弦杆角钢尖焊缝计算表。） 验算强度如下： 肢背塞焊缝 *节点板厚 4构造取 5弦与节点板间（满焊焊缝长度为245 221 1 1 2 1 1 ( ) ( / 2 * 1 . 2 2 ) / ( 2 * 0 . 7 )f f N P h l 0 . 7 5 * 1 7 6 7 6 2 ( 5 0 4 0 0 / 2 * 1 . 2 2 ) / 2 * 0 . 7 * 5 * ( 2 4 5 1 0 0.8*128 N/ 焊缝强度满足要求。 肢尖焊缝 弦与节点板间（满焊）焊缝长度为 245 221 1 1 2 2 2 ( ) ( / 2 * 1 . 2 2 ) / ( 2 * 0 . 7 )f f N P h l 0 . 2 5 * 1 7 6 7 6 2 ( 5 0 4 0 0 / 2 * 1 . 2 2 ) / 2 * 0 . 7 * 6 * ( 2 4 5 1 0 160 N/ 焊缝强度满足要求。 座节点 a 屋架支座中线缩进轴线（柱外边线） 150宽 400座底板三面与柱边留距离 10 内侧面按对称，故底板尺寸为 2a*2b,a=140 mm,b=190 栓采用 2置和锚栓孔尺寸如图。支座中心处设加劲肋 90*10，加劲肋外侧离锚栓垫板边 c=14 10 板计算 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 160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，厚度为 10 计算时底板尺寸偏安全仅按节点板加劲肋范围，加劲肋以外部分底板刚度较差，认为受反力较小而忽略，故底板尺寸按 2a=2*140 *95支座反力R=底板压应力为： p R/（ 2a*2=03/(280*190)=304 N/ 0 N/ 上式中 柱混凝土强度等级为 的轴心抗压强度设计值。 节点 板和加劲肋将底板分隔为四个 a*40*95 相邻边支承区格，确定底板厚度如下： 2 2 2 2 21 4 0 9 5 1 6 9 . 2a b m m ， 211 / 1 4 0 * 9 5 / 1 6 9 . 2 7 8 . 6 1b a b a m m 11/ 7 8 . 6 1 / 1 6 9 . 2 0 . 4 6 5查设计指导书表 4 弯矩系数 ； 两相邻支撑板单位板宽最大弯矩： 2 2 31 0 . 0 5 4 4 * 3 . 0 4 * 1 6 9 . 2 4 . 7 3 4 * 1 0M p a N , 底板厚： 326 6 * 4 . 7 3 4 * 1 0 1 1 . 52 1 5 /m m m ，选底板厚度 15全考虑 )。 11 点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 a+2(0*140+2(1905)80+3008020( * 0 . 7 )wf f w l f=03/(20*160)=按构造 1 . 5 1 . 5 1 5 5 . 8 1fh t m m ，因此 6 劲肋及其焊缝计算 加劲肋与连接板间的焊缝可近似的按照传递支座反力四分之一计算，并考虑焊缝偏心受力。节点板高度 373加劲肋 90*10*373切角后净高 373 15 358通常情况这个高度都较大，故加劲肋强度和竖焊缝都可不必计算）。每块加劲肋的两条焊缝承受的内力为： V=R/4,合力作用于切角 15净宽90 15 75中点： V= R/4= e 15+75/2 M=劲肋与连接板的连接竖缝：0 1 0 3 5 8 1 0 3 4 8 6 0 6 0 * 6 3 6 0h m m h m m ， 便于施工取 350焊缝应力： 2 2 23 2 3 2 222( / 2 * 0 . 7 ) ( 6 / 2 * 0 . 7 )( 4 0 . 5 * 1 0 / 2 * 0 . 7 * 6 * 3 5 0 ) ( 6 * 2 1 2 6 . 2 5 * 1 0 / 2 * 0 . 7 * 1