整理钢屋架设计计算

1、精品文档精品文档钢结构课程设计院工程技术学院班名郭若男 学级 土木0812号 2008987034绩指导老师 吴开微2011年12月 1日钢屋架设计计算一、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1.5 X 6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF,焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示，二、屋架布置及几何尺寸150280JCUOJCCUJUUU* S 7 5. t* 屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm屋架端部高度 H)=2000mm二、支撑布置CXM Hi XXXDKX

2、- - MXXEXM MXTSLZ10.534 KN/m0.15 KN/m0.1 KN/m0.05kN/m2小计刀 0.834 KN/m三、荷载计算1、荷载永久荷载大型屋面板屋架及支撑自重 防水层悬挂管道0.56 KN/m可变荷载 活载以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值: 可变荷载设计值:1.2 X 0.834=1.0008kN/m1.4X 0.56=0.784kN/m2、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：(1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P= (1.0008+0.784 )X 1.

3、5 X 6=16.0632kN(2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P1=1.0008 X 1.5 X 6=9.0072kN P 2=0.784 X 1.5 X 6=7.056kN(3) 全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2 X 0.15 X 1.5 X 6=1.62kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4= (1.2 X 0.534+1.4 X 0.56 )X 1.5 X 6=12.8232kN以上1), 2)为使用阶段荷载组合;3 )为施工阶段荷载组合。四、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘

4、以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下， 屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的 斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在 半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力(正、负最大值)作为屋架的依 据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图123454，见图 6 所示，A =3.72 c m2 , ix =0.74 cm , iy =1.30 cm图6斜杆13-3截面验算:0x229.40.74-310 ： =3500y286.71.30= 221 ： =35064.

5、39 103372= 173.1N/mm2 ： f =215N/mm2所选截面满足要求。斜杆3-15N =-43.76kN （压力）,lox =251.0cm loy = l =313.8cm选用 2L 634，见图 7 所示，A =9.96c m2 , ix = 1.96cm , iy = 2.80cmy图7斜杆3-15截面l 251 0二誉Tg6T128 ：，=150属于b类截面色二3138刊12讥，=150属于b类截面i y 2.80满足长细比：订=150的要求。由于- -y只需求出：min二：x，查轴心受压构件的稳定系数表， =0.39743.76 1030.397 9962 2= 1

6、10.5N/mm : f =215N/mm所选截面合适。斜杆15-4N = 24.03kN （拉力）,l0x = 0.8l = 2502mm, l0y = l =3127cm 计算需要净截面面积An324.03 1032152=203.5mm选用 2L 30X3，见图 8 所示，A = 3.50c im2 , ix =0.91 cm , iy = 1.47 cm验算:y图8斜杆15-4截面Ix等=275 订 “35。24.03 1033502= 69N/mm :SyIy312 7213订“350f =215N/mm2所选截面满足要求。斜杆4-17N =22.20kN （拉力），lox =272

7、.4cmloy = l =340.5cm3N 22.20 102152= 103.3mm选用 2L 40X5，见图 9 所示，A =7.58 c 貳，ix =1.21cm , iy =1.90cmx =lx2724 =225 ： =3501.21Iy340.5 =179 ： =3501.90满足长细比: H 350的要求。6y图9斜杆4-17截面N22.20 汉 102229.3N /mm : f =215N/mmA 758验算受拉时截面是否满足N =-21.71kN （压力）由于 -y只需求出：斷二：x，查轴心受压构件的稳定系数表， =0.150xA21.71 1030.150 758= 1

8、91N/mm2二 215N /mm所选截面合适。斜杆17-5N =-37.13kN （压力）,10x =271.4cm ly = l =339.3cm选用 2L 63X4，见图 10 所示，A =9.96c 貳，= 1.96cm , Iy = 2.80cm图10斜杆17-5截面验算0x二2714 =138 订 “501.960yiy339.32.80= 121 ： =150N _ 37.13 103 小-0.353 996由于上 -y只需求出：min二：x，查轴心受压构件的稳定系数表， =0.3532 2= 105.6N/mm : f = 215N/mm所选截面合适。4、竖杆截面计算。边竖杆1

9、-10N =-8.77kN （压力）,l 0x = ly =l=200.00cm选用 2L45X3, A =5.32c m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cm0x200.001.40= 143 ： =150属于b类截面0y二髓二50属于b类截面满足长细比：订=150的要求。由于 -y只需求出：册二：x，查轴心受压构件的稳定系数表，-=0.333N 8.7702250N/mm2 ： f = 215N / mm2xA 0.333P32所选截面合适。竖杆2-12N =-17.53kN （压力），l0x =1840mml0y =2300mm选用 2L45X3, A =5.32 c

10、 1m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cml 0x1841.40= 131 :： = 150属于b类截面精品文档x =精品文档0y2302.06=112 ：订=150属于b类截面满足长细比：=150的要求。由于，x -y只需求出：mirl二x，查轴心受压构件的稳定系数表,x = 0.392N 17.53 103284N / mm xA 0.392 532:f =215N/mm2所选截面合适。竖杆3-14N =-17.53kN （压力）,选用 2L45X3, A =5.32 c m2 , ix = 1.40cm , iy = 2.06cm208知149 ：: =150属于b

11、类截面1.40l0x =2080mml0y =2600mmixl 0yiy迴 =126讥 =150属于b类截面2.06满足长细比： =150的要求。由于 -y只需求出：min二x，查轴心受压构件的稳定系数表, =0.311N 17.53 1032 2106N / mm : f =215N/mm 所选截面合适。 xA 0.311 532竖杆4-16N =-17.53kN （压力）,0.7 B X160) +16=25mm ,取 lw1 =40mm,肢尖 hf=6mm, Iw2= (0.35 17.6 10 ) / (20.7 6160) +16=21mm。取 lw2=40mm。设焊缝高度hf=6

12、m m,则所需要焊缝计算长度为：lw= ( 258 103) / (4 0.7 6X160) +16=112m m。取lw =210mm。拼接角钢长度 600mm 2 X210=420mm。(2) 上弦与节点板间的焊槽，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，设肢尖焊缝 hf=6mm，节点板长度为 470mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 lw=470/2-5-10=220mm ,焊缝应力为：tN= ( 0.15 258 X103) / ( 2X0.7 6X220) =21N/mm 2,肆=(0.15 258X103X55 6) / ( 2 0.7 6

13、X2202) =32N/mm 2,=212 (32/1.22)2=34kN/mmv 160kN/mm2中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=17.6KN此杆内力较小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊缝尺寸精品文档hf=6 mm，焊缝长度lw50 mm ,节点图如下图所示。4、下弦跨中5节点设计(1)下弦接头设于跨中节点处，连接角钢取与下弦杆相同截面2L 160X100X10,焊缝高度hf=8mm ,焊缝长度为：lw= (300 X03) / (4X0.7 XX160) +16=100m，取 lw=210mm连接角钢长度 lw=2 X210+10=430mm，取 lw=430mm下弦杆与节点板，斜杆与节点

14、板之间的连接焊缝按构造设计。(2 )弦杆与节点板连接焊计算：按下弦杆内力的15%计算。N=3O0X 15%=45KN设肢背、肢尖焊肢尺寸为 8 mm，弦杆一侧需焊缝长度为肢背 lw= (0.75 X5X103) / (2X0.7 XX160) +16=35mm，取 80mm ,肢尖 lw= (0.25 X5X103) / (2X0.7 XX160) +16=23mm。取 40mm腹杆与节点板连接焊缝的计算方法与以上几个节点相同，节点图如下图所示。5、支座1节点为了便于施焊，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。加劲肋取 460X80X12mm,节点取 460X380X14mm的钢板。(1 )支座底板的计算支座反力 Ra=Rb=140.8KN按构造要求采用底板面积为a Xb=280X360mm2如仅考虑加劲肋部分底板承受支座反力R，则承压面积为 280X (2X80+12) =48160mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：d =R/Au=140.8 X03/48160=3N/mm2 435 )=5N/mm ,2 =11N/mm2v 160N/mm2(3) 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝设焊缝传递全部支座反力R=140.8kN，其中每块加劲肋各传R/4=35.1kN，节点板传递 R/2=70.2kN。节点板与底板的连