18m跨三角形钢桁架课程设计

1、一、设计题目18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁c型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为c20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度8度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。2、荷载标准值如下：（1）、永久荷载（沿屋面分布）屋面防水结构+檩条 0.2kn/m2钢屋架及支撑等自重 0.35kn/m2（2）、

2、可变荷载屋面活荷载（按水平投影）0.50kn/m2基本风压（地面粗糙度为b类）0.80kn/m2三、要求设计内容1、屋盖结构布置2、屋架杆件内力计算和组合3、选择杆件截面型号，设计节点4、绘制施工图四、课题设计正文（一）屋盖结构布置：上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图： （二）、屋架杆件内力计算和组合1、荷载组

3、合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载及节点荷载表荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）p丿/kn节点荷载（设计值）p=2 p丿/kn备 注恒载5.8411.68p丿=1.20.551.5553/106=5.84kn活荷载6.2012.4p丿=1.40.51.5553/106=6.20kn恒载+活荷载12.0424.08p丿=5.84kn+6.20kn=12.04kn3、上弦节点风荷载设计值如图所示。（1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：w=1.4（-0.5）0.81.5566=-5.228kn4、内

4、力计算（1）杆件内力及内力组合如下表：（2）上弦杆弯矩计算。端节间跨中正弯矩为m1=0.8m0=0.8p丿l=0.8（1/412.04knm3/101.555m）=3.553knm中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为m2=0.6m0=0.61.862knm=1.1172knm（三）杆件截面选择、设计节点（1）上弦杆截面 整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆1内力n=-175.6kn，m1x=1.49knm，m2x=1.117knm。选用2706,a=16.32cm2,w1x=38.74cm3，w2x=14.96cm3。ix=2.15cm，iy=3.11cm。长细比 x=150y=1500.5

5、8=0.58=12.9yz=由x y查表得（b类截面）， 塑性系数 1) 弯矩作用平面内的稳定性。此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数用跨中最大正弯矩验算，代入公式得对于这种组合t形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳，补充验算如下：=6.3n/mm2f=215n/mm2显然另一侧不控制构件平面内的失稳。故平面内的稳定性得以保证。2）弯矩作用平面外的稳定性。由于 ，所以梁的整体稳定系数可由下式计算等效弯矩系数。用跨中最大正弯矩验算，代入公式得=166.2n/mm2f=215n/mm

6、2根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。因此，可不必验算节点处的平面外稳定，只需验算其强度。3）强度验算。上弦节点2处（见节点编号图）的弯矩较大，且w2x又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（an=a） （2）下弦杆截面 下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。杆7的轴心力选用2564,a=8.78cm2 ix=1.73cm，iy=2.52cm。长细比 x=400y=400强度验算 （3）腹杆截面 杆10内力n=-13.54kn。选用364，a=2.756cm2，iy=0.7cm。长细比 y=2000.54=0.54=14.9yz=200由x y查表得（

7、b类截面）， 上式中0.812为单面连接单角钢的折减系数。上述计算也可采用表格形式进行。现将上述计算以及其他腹杆的计算一并列如下表：屋架杆件截面选用表杆件名称杆件编号内 力计算长度/截面规格/长细比稳定系数计算应力/n/mm2n/knm1/knml0xl0yxx(yz)m2/knm上弦杆1-418.753.55 2.665155.5155.5280863.743.8（56.6）0.9370.8250.915199.4下弦杆7397.32245.888525088325.08245.888525049216.72393.48852504228351腹杆10-32.270.9110=9925044

8、30.3410.294113.211-68.630.8156=1241562504138104（105）0.353124.31272.240.8246=1972462808219165.143.513108.36246492250427333076.414180.62464922504273330121.3150.000.9295=266+5041934、节点设计节点编号如图所示。（1） 一般杆件连接焊接 设焊缝厚度hf=4,焊缝长度可由公式计算列于下表。（2） 节点“1”1） 支座底板厚度。支座底板尺寸如图7-40所示。支座反力为r =6p+1.151.746=610.098kn1.150.

9、746kn=65.69kn屋架杆件连接焊缝表杆件名称杆件编号杆件内力/kn肢背焊缝肢尖焊缝备 注下弦杆7166.621504704 焊缝长度已考虑施焊时起弧或落弧的影响；杆件10的焊缝，已按规范规定考虑了焊缝强度折减系数0.85腹 杆10-13.5445445411-28.784544541230.294544541345.445044541475.74754454设a=b=12cm，a1=1.41412cm=16.9cm， b1=a1/2=8.45cm底板的承压面积为an=24cm24cm-3.144cm2-24cm5cm=523cm2 板下压应力为b1/a1=0.5，查表得则所需底板厚度为

10、t2） 支座节点板与底板的连接焊缝。设hf=8mm，lw=（240-10）mm2+（120-4-10-10）mm4=844mm，按下式计算 支座节点板与加劲助的连接焊缝厚度计算从略。 3） 上弦杆与节点板的连接焊缝。n=175.6kn，设焊缝厚度为4mm，焊缝计算长度lw=（160+360-10）=510mm，如图所示：假定杆件轴心力n全由角钢肢尖焊缝传递，并考虑传力的偏心影响，其中偏心矩e=（70-20）=50mm则（3）节点2、3如图所示，节点荷载p假定由角钢肢背的塞焊缝承受，按构造要求节点板较长，故焊缝强度可以满足，计算从略。节点两侧上弦杆轴心力之差，假定由角钢肢尖焊缝承受，并考虑偏心力矩的影响，计算结果如下表所示：节点名称节点号上弦节点1162.88175.612.724501201.2243.21602166.01169.253.244505301.221.21160（4）节点4，如下图所示，节点荷载p，假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求考虑，即可满足，计算从略。1）上弦杆拼接角钢的连接焊缝以该节点的最大轴力n计算。设hf=4mm，则有2）上弦杆角钢与节点板的连接焊缝以上述轴心力的15%按下式计算。设hf=4mm=50mm，l丿m按构造要求为220mm，取lw=（220-10）=210mm，则（