钢结构m梯形屋架设计实例

1、钢结构课程设计任务书、题目某厂房总长度90m跨度为18m屋盖体系为无標屋盖。纵向柱距6m1结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=L/10 ; L为屋架跨度。地区计算温度高于-20C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m2. 屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=乍用下杆件的内力)如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。3. 屋盖结构及荷载(1) 无標体系：采用x预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=+, L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架 及支撑自重，以kN/m为单位；屋面活荷

2、载：施工活荷载标准值为m，雪荷载的基本雪压标准值为 s=m,施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为m屋面各构造层的何载标准值：二毡四油(上铺绿豆砂)防水层m2水泥砂浆找平层2m保温层kN/m2(按附表取)预应力混凝土屋面板2m附图(a) 18米跨屋架(b) 18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值、设计内容1屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出种编号 (a)弦横向水平支撑布置图(b)屋架、下弦

3、水平支撑布置图1-1 2-2剖面图2荷载计算三毡四油防水层kN/水泥砂浆找平层2 m保温层2 m预应力混凝土屋面板2 m屋架及支撑自重2+=m恒荷载总和2 m活何载2 m积灰荷载2m2可峦荷载苣和m屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋面可不考 虑。3 荷载组合1 全跨永久荷载+全跨可变荷载可变荷载效应控制的组合:F=x + x + xxxx 6=永久荷载效应控制的组合：F=x +xx +xxxx 6=故卍2 全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：F i=xxx 6=半跨可变荷载设计值:F 2=X 4-XXXX 6=屋架杆件内力组合表杆件名称杆件 编号单位内力

4、作用时的内力系数组合1组合2计算内里全跨A左半跨B右半跨CFx AFixA+F2x CFixA+F2x B上弦ABBCCDDEEFFG下弦acceeg441.64斜腹杆aBBecDDeeFFg竖杆AaCeEeGg4.截面选择按腹杆最大内力N=查表选用中间节点板厚度t=10mm,荷载支座节点板厚度t=12mm。1 上弦整个上弦不改变截面，按最大内里计算：假定入=60,对于双角T形钢，当绕轴失稳时 属于类b截面，由附表查得书x=，需要的截面几何量：A=N/ 书 min f= / X 31 0)=ix=lox/ 入=90=iy=loy/ 入=300/90=由附表选用 2L80X10jA=,ix=,i

5、y=入 x=|ox/ix=入 y=loy/iy=300/=V 入=1 50双角T钢型截面绕对称轴(y )轴应按弯扭屈曲计算长细比入yz b/t= A y因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部稳定填板每个节间放一块(满足h范围内不少于两块),la=40i=40X=2下弦下弦不改变截面，按最大内力计算：N rnax=,|ox=300cm,loy=900cm 5连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘 的距离约为100cm(eg节间)，可不考虑螺栓孔削弱。需要的截面几何量：ix=lox/ 入=300/350= iy=loy/ 入=1500/350=由附表选用 2L75X7，A=,

6、ix=,iy=入 x=lox/ix=300/= 入=350 入 y=loy/i y=900/= 入=350(T =N/A=mm2f=310N/mm2填板每个节间放一块，h=150cm80i=80X=184cm3.斜腹杆(1) 杆件 aB：N=,lox=loy=假设入=80，对于双角T形钢，当绕轴失稳时属于类b截面，由附表查得书x二，需要的截 面几何量：A=N/ 书 minf= / X 31 0)=ix=lox/ 入=80=iy=loy/ 入=由附表选用 2L100X6,A=,ix=,iy=入 x=lox/ix=v 入=150入 y=loy/iy=双角T钢型截面绕对称轴(y )轴应按弯扭屈曲计算

7、长细比入yzb/txb=,故按下式计算A yz= X b(1+loy2 X t2/?)/t= 入 x因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部稳定填板放两 块，|a=40i=40X=124cm(2) 杆件 Be： N = ,lox=X =,|oy=需要的截面几何量：ix=lox/ 入=350=iy=loy/ 入=350=由附表选用 2L63X4, A=,ix=,iy=入 x=lox/ix= 入=350入 y=loy/iy= 入=350 (t =N/A=mm2vf=310N/mm2 填板放两块，l=v80i=80 X =.(3) 杆件Ee:N=ox=x =,loy= 内里

8、较小可按入选择截面，需要的截面几何量：ix=lox/ 入=150=iy=loy/ 入=150=由附表选用 2L50X 65A=Jx=,iy=入 x=lox/ix= 入=150入 y=loy/iy= 入=150双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比入yz b/t=b=,故按下式计算入讨z=k y ( 1+?/loy2t2)= 入 x因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部稳定填板放 四块，la=40i=40X =其余杆件截面选择见表，注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度 |。=,其他腹杆除Aa外，lx=物价杆件截面选用表杆 件 名 称

9、杆件号内里设 计 值(kN)计算长度(cm)所用截面截面积(cm2)计算应 力(N/mm2)容许 长细 比入杆件端部的 角钢肢背和 肢尖 焊缝填板 数I oxloy上弦FG2L80X10150每节间1弦eg2L75 X 7350每节间1斜腹杆aB2L100X61506-1604-1202Be2L63 X 43504-17024-90cD2L90 X 61506-904-703De2L30 X 43504-704-403eF2L56 X 81506-404-304Fg2L56 X 81506-404-304竖 杆Aa2L45 X 61506-404-303Cc2L45 X 61506-404-3

10、03Ee2L50 X 61506-404-304Gg289X =+ 36X52006-404-3035节点设计(1) 下弦节点设计”&先算腹杆与节点板的连接焊缝：Be杆肢背及肢尖的焊缝的焊脚尺寸取hfi=hf2=4mmJJ所 需的焊缝长度(考虑起灭弧缺陷)：肢背 lwi=257940/(3XX 4X 200)+2X 4=,用 170mm; 肢尖Iw2=257940/(6XX 4X 200)+2X 4=,用 90mm.腹杆Cc和cD的杆端焊缝同理计算，其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差 N=Nce-Nac= 由斜腹杆焊缝决定的节点板量得节点板长度是，角焊缝计算长度弹=采用hf=6mm,肢背焊

11、缝应力为：T 1=2445OO/(3XX 6X 508)=mm2ff=200N/mm2下线节点“ c”(2) 上线节点“ B”腹板aB,Bc的杆端焊缝计算同上。这里验算上线与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm肢 背采用塞焊缝，承受节点荷载：Q=,hf=t/2=5mrn,l wi=lw2=c =54430/(2 X X 5 X 470)=mrn2 B ff= X200=244N/mm2对厶 N : T =338120/(2XX 10X 508)=mm2对 M f=6M/(2 X heX lw2)=6XXX 10X 5082)=mm2 则焊缝强度为：2(a t/ B t) 2+t f2=mm2ff

12、=200N/mm上弦节点“ B”(3) 屋脊节点“ G”腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，可不计算。这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L80X 10,除倒棱外，竖肢需切去 =t+hf+5=10+10+5=25mm,按上线坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度(设hf=10mm)刀 lw=N/ X ff)=共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度： |w=4+20=拼接角钢总长度为：l=2lw+20= v 600mm取拼接角钢长度为600mm屋脊节点“ a”(4) 支座节点“支座节点“ 杆端焊缝计算从略，以下给出底板等的计算

13、底 板计算支反力Rd=，混凝土强度C30, fc=mm2,所需底板净面积：An=327180/=锚栓直径取d=25mm8栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积：A=A卄Ao=+2X 4X 5+X 52/4=按构造要求采用地板面积为ax b=28X 28=784cm2垫板采用100 X100X 12,孔径26mm,实际底板净面积为：An=784-2x 4xx 52/4=底板实际应力：q=mm2 a 仁 V 2+2=bi=x = bi/ai=，查表得B =，贝 U：M= B qa2=xx = mm所需底板厚度：t 6Mmax/f= V6x 205=用t=18mm,底板尺寸为-280x 280x 18

14、 加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为V=R/4=4=, M=Ve= x = cm,加劲肋高度、厚度与中间节点板相同(即-378x140x10)。采用 ht=6mm,验算焊缝应力：对 V Tt=81800/(2xx 6x483)=mm2 对 M(T f=6 x 5439700/(2xx 6x 4832) = N/mm2V(a f/ Bt)2+ T 2=V() 2+=mm2 节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用ht=8mm,实际焊缝总长度：艺lw=2x (28+x 2)-12x =焊缝设计应力：(Tf=327180/x 8 x 936)=mm2 节 fff= x 200=244N/mm2(5) 下弦中央节点“ g”腹杆杆端焊缝计