24m钢屋架设计计算书

1、钢屋架设计例题一、设计资料某地区一金加工车间。厂房总长度为72m,柱距6m，跨度为24m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为-20。屋面采用1.5m6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为,雪荷载标准值为, 积灰荷载标准值为。 屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢筋混凝土柱上。 柱头截面为, 所用混凝土强度等级为c25. 根据该地区的温度及荷载性质, 钢材采用, 其设计强度, 焊条采用e43型, 手工焊接。构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用m20普通螺栓。 屋架的计算跨度:, 端部高度:

2、 (轴线处), (计算跨度处), 屋架跨中起拱。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图 5所示.图 5 屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置见图6所示.三、 荷载与内力计算1. 荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现, 故取两者较大的活荷载计算.永久荷载标准值 防水层(三毡四油上铺小石子) 找平层(厚水泥砂浆) 保温层(厚泡沫混凝土) 预应力混凝土大型屋面板 1.40 钢屋架和支撑自重 管道设备自重 0.10 总计 3.11可变荷载标准值 屋面活荷载 0.70 积灰荷载 0.75 总计 1.45 永久荷载设计值 可变荷载设计值 2. 荷载组合设计屋架时, 应考虑以下三种组合： 屋架上弦支撑布置

3、图垂直支撑1-1符号说明:钢屋架);上弦支撑);下弦支撑);(垂直支撑);刚性系杆);柔性系杆);图6 屋架支撑布置图屋架下弦支撑布置图垂直支撑2-2组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载p=(3.73+2.03) ×1.5×6=51.84kn/m2组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载p1=3.73×1.5×6=33.57kn/m2 p2=2.03×1.5×6=18.27kn/m2组合三：全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 屋架上弦节点荷载p3=0.38×1.2×1.5&

4、#215;6=4.10kn/m2p4=(1.4×1.2+0.7×1.4)×1.5×6=23.94kn/m23.内力计算本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表3。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。但如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设屋面板，则可避免内力变号而不用组合三。四、杆件截面设计腹杆最大内力，n=458.76kn(压)，由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点板厚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。屋架杆件内力组合表 表3杆件名称内力系数（p=1）组合

5、一组合二组合三计算内力（kn）全跨左半跨右半跨p×上弦杆ac0.00.00.00.00.00.00.0ccd-8.7-6.15-2.55-451.0-403.81 -338.04-182.66 -96.62-451.0def-13.5-8.92-4.2-669.84-615.21 -528.98-268.89 -155.96-699.84fgh-15.25-9.1-6.4-790.56-677.13 -627.80-208.38 -215.74-790.56hj-14.75-7.3-7.3-764.64-627.50 636.63-235.24 -247.21-764.64下弦杆a-

6、c4.73.421.35243.65219.93 182.11101.14 51.59243.65c-c11.57.93.7596.16529.58 452.84236.28 135.73596.16c-d14.69.35.6756.86659.01 591.41282.50 193.92756.86d-e15.28.46.7787.97662.67 638.92263.42 232.29787.97斜腹杆ab-8.85-6.5-2.5-458.78-415.23 -342.15-191.90 -96.14-458.78cc-6.94.72.2357.7317.02 271.34141.81

7、80.96 357.7dc-5.5-3.4-2.1-258.12-246.37 -222.62-103.95 -72.82-258.12dc3.711.91.9192.33140.91 140.9160.70 60.70192.33fc-2.5-0.7-1.85-129.6-96.54 -117.55-27.01 -54.54-129.6fd1.1-0.51.6557.0227.72 67.00-7.46 44.0167.00 -7.46hd0.51.6-1.625.9245.98 -12.4840.35 -36.2545.98 -36.25he-1.0-2.51.5-51.84-79.18

8、-6.10-63.95 31.81-79.18 31.81竖杆aa-0.5-0.50.0-25.92-25.89 -16.75-14.02 -2.05-25.92cc-1.0-1.00.0-51.84-51.77 -33.50-28.04 -4.10-51.84ec-1.0-1.00.0-51.84-51.77 -33.50-28.04 -4.10-51.84gd-1.0-1.00.0-51.84-51.77 -33.50-28.04 -4.10-51.84je-1.0-1.0-0.5-51.84 -42.64 -16.07-51.84注：表内负值表示压力；正值表示拉力。1. 上弦杆整个上弦杆

9、采用同一截面，按最大内力计算，n=790.56kn（压）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 屋架平面外根据支撑和内力变化取因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图7。 图7设，查轴心受力稳定系数表，需要截面积需要回转半径 根据 查角钢型钢表，选用2，,。按所选角钢进行验算： 满足允许长细比：的要求。由于，只需求出，查轴心受力稳定系数表， 所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用用同一截面，按最大内力计算，n=787.97kn(拉)计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 屋架平面外根据支撑布置取计算需要净截面面积 选用2 （短肢相并），见图 8。图8 下弦截面a=3942，。按所选角钢进行截

10、面验算，取（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则不计截面削弱影响）所选截面满足要求。3.端斜杆ac已知n=458.78kn（压），因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使选用角钢2见图9 图9 端斜杆截面 ，截面验算 所选截面满足要求。4.中竖杆je已知 n=51.84kn（压） 根据螺栓排布要求，中间竖杆最小应选用263的角钢，并采用十字形截面，图 10 中竖杆截面 查表得所选截面满足要求。其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表4。杆件截面选择表 表4杆件内力kn截面规格面积（cm）计算长度（cm）回转半径（cm）长细比应力（n/mm）名称编号上弦-790.562140

11、5;90×1252.80150.8301.62.546.8159.371500.811-184.62下弦787.972125×80×1039.423006002.266.11132.74350199.89斜腹杆ab-458.78长肢相并2125×80×1039.42253.53.983.3176.591500.710-163.92bc357.7t形截面280×618.80208.6260.82.473.6584.47350190.27dc-258.12t形截面290×621.27229.5286.92.794.0582.27

12、1500.656-204.34de192.33t形截面263×512.29228.7285.91.942.97117.9350156.94fe-129.6t形截面280×618.80250.3312.92.473.6585.731500.650-106.06fg67.0-7.64t形截面263×512.29249.5311.91.942.97128.61500.38954.52-15.98hg45.98-36.25t形截面263×512.29271.6339.51.942.97140.01500.34537.41-85.5hi-79.18t形截面263&

13、#215;512.29270.8338.51.942.97139.61500.349-184.6竖杆aa-25.92t形截面263×512.29179.11.942.9792.321500.606-34.80cc-51.84t形截面256×510.83183.2229.01.722.69106.51500.514-93.12ee-51.84t形截面256×510.83207.2259.01.722.69120.51500.433-110.55gd-51.84t形截面256×510.83231.2289.01.722.69134.41500.368-130

14、.07ii-51.84十字形截面263×512.29287.1=2.45117.181500.45293.32五、 节点设计用e43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值各杆内力由表3查得。最小焊缝长度不应小于8。1. 下弦节点c（见图11）图11下弦节点“c”（1）斜杆cc与节点板连接焊缝计算：n=357.7kn设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为：肢背：+10=196.3mm，取=200mm肢尖：+10=105.8mm，取=110mm（2）斜杆dc与节点板的连接焊缝的计算：n=258.12kn设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为 肢

15、背 肢尖 (3) 竖杆cc与节点板连接焊缝计算：n=51.84kn因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸 ，焊缝长度 。（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差，设肢背与肢尖的焊角尺寸为6mm。所需焊缝长度为： 肢背 肢尖 （5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点板尺寸。本设计确定节点板尺寸可在施工图中完成，校核各焊缝长度不应小于计算所需的焊缝长度。2上弦节点c（见图12） 图12 上弦节点“c”（1）斜杆cc与节点板连接焊缝计算，与下弦节点c中cc杆计算相同。（2）斜杆ab与节点板连接焊

16、缝计算，n=458.78kn。设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm和6mm。所需焊缝长度 肢背 肢尖 （3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背80mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载p与上弦垂直。 假定集中荷载p由槽焊缝承受，p=51.84kn 所需槽焊缝长度为 取上弦肢尖焊缝受力为左右上弦弦杆的内力差 偏心距 e=90-21.2=68.8mm设肢尖焊脚尺寸8mm。需焊缝长度为410mm ,则（4）节点板尺寸：方法同前，在施工图上确定。3.屋脊节点h（见图13）

17、（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。 拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。 拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。n=764.64kn设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm 。则需焊缝长度为取 拼接角钢长度取 2（2）弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假设承受节点荷载，验算从略。上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。 n=764.64×15%=114.7kn, 设焊脚尺寸为8，弦杆一侧焊缝长度为：200,（3）中竖杆与节点板的连接焊缝计算：n=51.84

18、kn此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸焊缝长度4，下 弦跨中节点e（见图14）（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递弦杆内力n=789.97n设肢尖、肢背焊脚尺寸为8。则需焊缝长度为取拼接角钢长度不小于(2)弦杆与节点板连接焊缝计算:按下弦杆内力的15%计算。设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为肢背 取肢尖 按构造要求（3）腹杆与节点板连接焊缝计算，计算过程省略（内力较小可按构造要求设计）5.端部支座节点a（见图15）为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板间的距离一般不应小于下弦伸出肢的宽度，故可取为160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为12mm。（1） 支座底板计算：支座反力取加劲肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造要求去底板尺寸为。偏安全地取有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为验算柱顶混凝土的抗压强度： （满足）底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两边