钢结构课程设计钢屋架设计书

1、 钢屋架设计书姓 名： 周 亚 男 学 号： 3041212234 学 院： 水 建 院 专 业： 土 木 工 程 指导教师： 吴 英 总 分： 2016 届钢结构课程设计塔里木大学教务处制目录一、设计资料 .1二、屋架尺寸及结构形式与选型 .2三、 荷载计算 .31.永久荷载 .32.可变荷载 .3 3.内力计算 .43.荷载组合 .6四、节点荷载 .6五、杆件设计 .61.上弦杆 .82.下弦杆 .93.斜腹杆 .9六、节点设计 .131.屋脊节点 g.132.下弦节点 c.143.上弦节点 b.154.支座节点 a.165.参考资料 .186.致谢 .19附录：钢屋架施工图梯形钢屋架课程

2、设计计算书一、设计资料1、 屋面坡度：1：102、 屋车间柱网布置：长度 90m ；柱距 6m ；跨度 18m3、 面材料：预应力大型屋面板4、 荷载 1）永久荷载：屋面 sbc 防水层 0.4kn/m 水泥砂浆找平层 0.4kn/m 保温层 0.45kn/m 一毡二油隔气层 0.05kn/m 水泥砂浆找平层 0.3kn/m 预应力大型屋面板 1.45kn/m 屋架及支撑自重 0.318kn/m 2) 可变荷载：积灰荷载标准值 1.3kn/m2 屋面活荷载标准值 0.7kn/m 3）材 质：q235 钢，焊条 e43 型，手工焊 5、基本要求 1）据给定要求设计单跨厂房钢屋盖。设计时间规定为一

3、周，设计内容包括支撑布 置、屋架设计就。要有完整的设计计算书一份（a4 纸打印） 、和屋架施工图一张（a0 图纸打印） 。 2） 单跨厂房钢屋盖具体设计内容要求 屋架形式:梯形屋架,屋架跨 18m,屋架间距 6m,厂房长度 90m. 3） 其他资料 屋架支撑于钢筋混凝土柱上，钢筋混凝土强度等级为 c30。 梯形屋架采用 1.56m 地区计算温度高于-200c，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 8 度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为 2 台 150/30t（中级工作制） 。 屋架跨度为每端支座中线缩进 150，则屋架的计算跨度mm，mmll17700300180003000二、结构形式与选型

4、a . 18 米跨屋架几何尺寸 1 9 9 013502 2 9 02 5 9 02 8 9 02613286431242530286431241507.51507.51507.51507.51507.51507.5150aacegbcdfg b.18 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 aa+ 3. 4700.000-6. 221-8. 993-9. 102-9. 102-6.502-3.382-0.690-0.462+4.739+1.884-0.462-1 .0-1 .0+ 0 .8 1 2-0 .5+ 7. 962+ 9.279+ 9. 279cegbcdefg0. 51. 01.

5、 01. 01. 01.01. 0 c .18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力系数aacegeca+ 2. 5370.000 -4.371-5. 636-4. 551-3. 357-1. 8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748- 1 .0- 1 .0+ 0 .4 0 60 .0 00 .0 0- 0 .5+ 5.325+ 5.312+ 3. 967+ 2. 637+ 0. 933bcdefgfed c ba0.51. 01. 01. 01. 01. 01. 0屋架各杆

6、件的几何尺寸1 9 9 013502 2 9 02 5 9 02 8 9 02613286431242530286431241507.51507.51507.51507.51507.51507.5150aacegbcdfg全跨荷载作用下屋架各杆件内力组合值 内力系数（f=1） 内力值（kn） 杆件 左半跨右半跨左半跨右半跨 ab0.0000.0000.0000.000 bc-6.221-6.221-380.91-380.91 cd-6.221-6.221-380.91-380.91 de-8.993-8.993-559.64-559.64 ef-8.993-8.993-559.64-559.6

7、4上弦 fg-9.102-9.102-557.32-557.32 ac+3.470+3.470+212.47+212.47 ce+7.962+7.962+487.51+487.51下弦 eg+9.279+9.279+568.15+568.15 ab-6.502-6.502-398.12-398.12 bc+4.739+4.739+290.17+290.17 cd-3.382-3.382-207.08-207.08 de+1.884+1.884+115.36+115.36 ef-0.690-0.690-42.25-42.25斜腹杆 fg-0.462-0.462-28.29-28.29 aa-0.

8、500-0.500-30.62-30.62 cc-1.000-1.000-61.23-61.23 ee-1.000-1.000-61.23-61.23竖杆 gg +0.812+49.72 +49.72三.支撑布置厂房长度为，故仅在房屋两端部开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及90m跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余为柔性系杆。上玄支撑布置图下玄支撑布置图屋架垂直支撑图四.屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算（风荷载为风吸力，且本设计为屋盖，故不考虑） 1）永久荷载：屋面 sbc 防水层 0.4kn/

9、m 水泥砂浆找平层 0.4kn/m 保温层 0.45kn/m 一毡二油隔气层 0.05kn/m 水泥砂浆找平层 0.3kn/m 预应力大型屋面板 1.45kn/m 屋架和支撑自重 0.12+0.01118=0.3kn/m 合计 23683mkn. 2) 可变荷载：积灰荷载标准值 1.3kn/m2 屋面活荷载标准值 0.7kn/m 合计 202mkn. 3）荷载的组合 荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能产生的内力变号，采取将跨度中央每侧各两斜腹杆（图中杆）均按压杆控制gghhif 、长细比，故不再考虑半跨荷载作用的组合。 由可变荷载效应控制的内力组合计算：永

10、久荷载：g1.2 屋面活荷载：q11.4 屋面积灰荷载：q21.40.92、节点荷载设计值： kn.).(f40596513190417041368321由永久荷载效应控制的内力组合计算：取永久荷载：g1.35 屋面活荷载：q111.40.7 、屋面积灰荷载：q21.40.92、节点荷载设计值为： kn.).(f23616513190417070413683351故应取节点荷载设计值knf23.61 用力学求解器求得各杆件力学系数aa+ 3. 4700.000-6. 221-8. 993-9. 102-9. 102-6.502-3.382-0.690-0.462+4.739+1.884-0.4

11、62-1 .0-1 .0+ 0 .8 1 2-0 .5+ 7. 962+ 9.279+ 9. 279cegbcdefg0. 51. 01. 01. 01. 01.01. 0五杆件截面选择按腹杆最大内力，查表钢，选中间节点板knnab12.398)502. 6(23.617.6厚度为，支座节点板厚度为。mm10mm12 1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力计算。knnfg32.557)102. 9(23.61 ，。cmlx75.1500cmly5 .3010假定， 查附表 1.2，50cm856. 0 则cmfnareq00.2110310856. 01032.55723 cmlixxre

12、q02. 35075.1500 cmliyyreq03. 6505 .3010由附表 10 选用 2 l110708，短肢相并。 ，。288.2794.132acmcmix98. 1cmiy34. 5 截面验算： 满足 1501 .7698. 175.1500 xxxil 满足 15046.5634. 55 .3010yyyil双角钢 t 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算换算长细比yz ，则34.15115 .30156. 056. 075.138110101bltbyxyyz故取， 查附表 1.2，1 .76maxx698. 0 满足223/31040.2861034.34698.

13、01032.557anmmnf 2）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力计算。knnge15.568)279. 9(23.61 ，。cmlx3000cmlly885200 22333568cmfnanreq由附表 10 选用 2 l110706，短肢相并。 ，228.2164.102acmcmix01. 2cmiy36. 5 满足 3503 .14901. 23000 xxxil 满足 35016536. 58850yyyil 满足 223/31099.2661028.211015.568nmmnfan 3）腹杆 杆：ab ，。knnab12.398)502. 6(

14、23.61cmlllyx0 .25300假定， 查附表 1.2，100555. 0 22314.2310310555. 01012.398cmfna由附表 10 选用 2 l125808 长肢相并。 ，298.3199.152acmcmix28. 2cmiy20. 3 满足 15011128. 22530 xxxil 满足 1507920. 32530yyyil故由， 查附表 1.2，得111x487. 0 满足223/31063.2551098.31487. 01012.398anmmnf 杆：bc ，knnbc17.290)739. 4(23.61 。cmllcmllyx3 .261,4

15、.2093 .2618 . 08 . 000 2234 . 9103101017.290cmfna选用 2 ，查附表 9，5632na2 6.1412.28cm ，。 xi1.94cmcmiy97. 2 满足 3508 .10794. 14 .2090 xxxil 满足 3508897. 23 .2610yyyil 满足223/3103 .2361028.121017.290nmmnfan 杆：cd ，knncd08.207)382. 3(23.61 ，。cmllx1 .2294 .2868 . 08 . 00cmlly4 .2860假定， 查附表 1.2，100555. 0 22304.12

16、10310555. 01008.207cmfna选用 2 638，查附表 9 ，204.1952. 92acmcmix90. 1cmiy02. 3 满足 15012190. 11 .2290 xxxil 满足 1509502. 34 .2860yyyil故由，查附表 1.2，得121maxx432. 0 满足2223/310/55.2051032.23432. 01008.207anmmnfmmn 杆：de ，knnde36.115)884. 1(32.61 ，。cmllx1 .2294 .2868 . 08 . 00cmlly4 .2860 2237 . 3103101036.115cmfn

17、a选用，则， 256 52a10.84cmxi1.72cmcmiy69. 2 满足3502 .13372. 11 .2290 xxxil 满足3505 .10669. 24 .2860yyyil 满足223/31042.1061084.101036.115anmmnf 杆：ef knnde62.42)696. 0(32.61 ，cmllx2504 .3128 . 08 . 00cmlly4 .3120假定， 查附表 1.2，100555. 0 2235 . 210310555. 01062.42cmfna选用 2 ，查附表 9，563 ，。2na2 6.1412.28cmxi1.94cmcmi

18、y97. 2 满足1509 .12894. 1250 x 满足 1506 .10597. 24 .3120yyyil故由，查附表 1.2，得9 .128maxx392. 0 满足2223/310/54.881028.12392. 01062.42anmmnfmmn gg 杆 knnde72.49)812. 0(32.61cmll1 .2602899 . 09 . 00选用 2 十字相连，查附表 9，5632na2 6.1412.28cmcmix45. 20 满足3502 .10645. 21 .260000 xxil 满足2223/310/49.401028.121072.49nmmnfmmn

19、an 、杆：ccee ,其内力值大小相同，选用长细比较knnneecc23.61)0 . 1(23.61大的竖杆进行设计，则可保证其它竖杆的安全可靠性。 ，内力较knnee23.61cmllcmllyx259,2 .2072598 . 08 . 000小，用，则，。256 52a10.84cmxi1.72cm69. 2yi 满足 1505 .12072. 12 .2070 xxxil 满足 1503 .9669. 22590yyyil故由，查附表 1.2，得5 .120maxx437. 0 满足223/3101791084.10322. 01053.62anmmnf aa 杆 knnab62.

20、30)5 . 0(23.61根据布置螺栓的要求，端竖杆最小应当选用的角钢，采用十字行截面，263 5 ，。2a12.28mmcmix45. 20 端竖杆：aacmlx1 .1791999 . 00 满足1501 .7345. 21 .179xooxoil故，查附表 1.2，得1 .730maxx732. 0 满足223/31006.341028.12732. 01026.30anmmnf 六节点设计1）屋脊节点 竖杆 gg 杆端焊缝按构造取和为和。上弦与节点板的连接缝，角钢肢背fhwl5mm80mm采用塞焊缝，并假定仅承受屋面板传来的集中荷载，一般可不作计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力的进行计算

21、，即。15%kn60.8332.55715. 0n15. 0n其产生的偏心矩mmnne5852000701060.83m3现取节点板尺寸如图所示。设肢尖焊脚尺寸 则焊缝计算长度 验算肢尖焊mmhf62mmlw1835622002缝强度： 满足22232222222222/200/87.115)18367 . 021060.83()18367 . 0222. 158520006()7 . 02()7 . 026(mmnfmmnlhnlhmwfwfwff拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成型。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸mmthf82102则接头一侧需要的焊缝计算长度：

22、mmfhnlwffw40.12420087 . 041032.5577 . 043拼接角钢的总长度：，取mmahllfw8 .308)90101210()8240.124(2)2(2mml350拼接角钢竖肢需切去的高度：，取，即坚mmhtf2358105mm25肢余留高度为 45mm。2）下弦拼接节点 拼接角钢采用与下弦相同的截面，拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强设计。设角焊缝焊脚尺寸，则接头一侧需要的焊缝计算长度为mmthf6mmfhflwffw3 .19620067 . 043101028.217 . 04a2拼接角钢的总长度：mmahllfw6 .42610)623 .196(2)2(

23、2取。拼接角钢水平肢较宽，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加焊缝长mml430度。水平肢上的安装螺栓孔，待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。竖肢因切肢后余留高度较小，不设安装螺栓。拼接角钢竖肢需切去的高度：mmhtf175665取，即坚肢余留高度为 50mm。mm20取两斜腹杆杆端至节点中心距离为 230mm，竖杆杆端至节点中心的距离为 90mm。节点板按布置腹杆杆端焊缝需要，采用。38012330-3）上弦节点“b”为便于放大型屋面板，弦杆与节点板连接焊缝验算内缩 7mm，做塞焊缝，此时，承受集中力 f=61.23kn，则所需塞焊缝长度为：mmthf52102mm677410216

24、0570210236127023.hfh.flfwffw弦杆枝尖与节点板的连接焊缝计算：承担弦杆内力差及偏心弯矩kn.kn).(取，则：mm19.09kn0.03318.14enmmmhf7232mmn34861439077021014318702/.)(.lh.nwff22622mmn6782376770210091967026/.lh.mwff 222222160mmn7610934862216782mm/nf/.).(fffwf4）支座节点根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用。为便于施焊，取底板上44014380-表面至下弦轴线的距离为 160mm。且在支座中线处设加劲肋9010，高度与节点板相亦为 440mm。底板计算支座反力knfr38.36723.6166 根据构造要求，取底板尺寸为。锚栓采用，并用图示 u 形缺280mm380mm2m24口。柱采用 c30 混凝土，。2314mm/n.fc作用于板底的压应力为： 满足223/3 .14/83. 62801901038.367pmmnfmmnarc底板被节点板和加劲肋分成 4 块两相邻边支承板，22112a(140)90