30米梯形钢屋架钢课程设计计算书资料

1、土木工程专业钢结构课程设计钢结构课程设计、设计资料1、已知条件：梯形钢屋架跨度 30m长度72m柱距6m该车间内设有两 台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为 8.000 m。冬季最低温度为20C, 地震设计烈度为6度，设计基本地震加速度为0.1g。采用1.5mx 6m预应力混凝 土大型屋面板，80mn厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度 i = 1/10。屋面 活荷载标准值为0.7 kN/m2,雪荷载标准值为0.65 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝 土柱上，上柱截面为400 mmX 400 mm混凝土标号为C25钢材采用Q235B级， 焊条采用E43型。2、屋架计算跨度：Lo=3

2、0- 2X 0.15=29.7m，3、跨中及端部高度：端部高度：h=1900mm（轴线处），h=1915m（计算跨度处）。屋架的中间高度h=3400mm屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取60mm二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示，支撑布置见图2所示。50212LH/旳刊/ nnn/ nnn/ nnno图1屋架形式及几何尺寸4 中L -jGOL( -： Lrj I符号说明：GWJ-（钢屋架）;SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）;CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计

3、算。 永久荷载标准值0.40kN/ m20.02 X 20=0.40kN/m0.1 X 6=0.6kN/m0.05 kN/ m1.40kN/ m0.12+0.011X 30=0.45kN/m0.10 kN/mSBS改型沥青油毡防水层 找平层（20mm厚水泥砂浆） 保温层（100mm厚水泥珍珠岩） 隔气层（冷底子油）混凝土大型屋面板（包括灌浆） 钢屋架和支撑自重管道设备自重可变荷载标准值 屋面活荷载总计 3.23kN/ m0.70 kN/m积灰荷载0.60kN/ m总计 1.3kN/ m永久荷载设计值1.35X 3.23=4.36kN/m可变荷载设计值1.4X 1.3=1.82kN/ m2.荷载

4、组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：F=(4.36+1.82) X 1.5X 6=55.62kN 全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载: 全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载:半跨节点可变荷载:F1=4.36X 1.5X 6=39.24 kNF2=1.82X 1.5X 6=16.38 kN 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重：F3 =0.45X 1.35X 1.5X 6=5.47kN半跨大型屋面板重及活荷载：F4=（1.4X 1.35+0.7X 1.4） X 1.5X6= 25.83kN3.内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力

5、作用下各杆件的内力系数，见表1。杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F*第二种组合第三种组合计算杆 内力（全跨左半跨右半跨F1*+F2*F1* +F2* F3*+F4*F3*+F4* 上弦AB00P-0.010.00 ：0.00-0.160.00-0.26-0.BCCD-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54-501.99-281.38-151.20-631.DEEF-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011.FGGH-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-4

6、95.40-336.29-1197.HJ-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243.IJJK-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264.下弦ab6.334.941.83352.13329.36278.42162.2381.89352be15.3611.3P 4.98854.46 1787.96684.44375.90212.65854cd20.2114.147.431124.26 11024.84914.93475.78302.471124de

7、22.1214.449.391230.511104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.6811.681181.00 11024.571024.57417.82417.821181斜腹 杆aB-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630.Bb8.816.472.87490.09451.76392.79215.31122.32490bD-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-420.De5.393.392.44299.84267.082

8、51.52117.0592.51299eF-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235.Fd2.620.88:2.13145.75 :117.25137.7237.0669.35145dH-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93.He0.29-1.251.8916.13-9.0942.34-30.7050.4150-27.eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115-50.gK2.164.07-2.32120.16151.4446.7811

9、6.94-48.11151-48.gi0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328竖杆Aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30.CbEc-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55.Gd-0.98-0.980-54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54.Jg-0.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48.Ie-1.42-1.430-78.99-79.16-55.73-44.70-7.77-79.Kf0.02001.11

10、0.780.780.110.111四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-630.83KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚 度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1264.45KN计算长度：屋架平面内取节间轴线长度lOx=1507mm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取 上弦横向水平支撑的节间长度：loy =4521mm根据屋架平面外上弦杆的计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并, 见图3图3上弦截面、 q(p设=60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积AN =1246.45*10

11、=7287.7mm.f需要回转半径ix1 ox空 25.1mm60iy lox根据需要的Aix、iy查角钢型钢表，初选2 L180 110 14,2A=7793 mm，ix=308mm ，iy =88mm。按所选角钢进行验算:= 48.96 V 入=150y = loy .=4524 - 51.41 V 入=150iy88Ax= lox =1507= TT= 308由于二x，只需求出，查轴心受力稳定系数表，y = 0.847N _ 1264.65 103 yA 一 0.847 7793=191.59MPaIox，故用不等肢角钢，短肢相并，见图4Xr1riaf,yy图4下弦截面2A=6742 m

12、m ， ix=31mm， iy=87.4mm。l oxlx300031= 96.77 =350y = 二 14850 二 169.91 =350所选截面满足要求。iy 87.43.端斜杆Ba已知 N = -630.83kN， Iox = lOy = 2456mm。因为 Iox = lOy，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix =iy，选用角钢2 L 140 90 102:iA = 4452.2mm , ix = 44.7mm, y = 87.4mm截面刚度和稳定验算：1 oxix245644.7=54.94=1501oy2456=65.66 =15037.4因为、X只需求；：y，查表得y=0.7

13、64630.83 1030.764 4452.2= 185.46MPa215 MPa所选截面满足要求4. 再分腹杆eg-gK此杆在g节点处不断开，采用通长杆件拉力：Ngk =151.44KN， Neg =115.74kN压力:Neg 二-50.52kN，Ngk 48.11KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度屋架平面外根据支撑布置取：1ox =0.8 x 2250=0.8X 2250=1800mmlOy = 1(.75+0.25芒)=450X48 11(0.75+0.25) =4446.3mm50.52选用2 L 63 5,见图5。12图5再分腹杆egK2A=1228.6mm ，iX图6中竖

14、杆Kfix=19.4mm， iy=30.4mm。二1800 =92.78=53.9 =15019.44446.330.4=146.25 =150因为、X只需求，查表得y=0.32,则N 50.52 1030.32 1228.6=128.5MPa215 MPa5. 竖杆Ie3151.44 101228.6=：123.26MPa : 215MPa所选截面满足要求N = -79.16KN ,lx =0.8l = 0.83052= 2442mm,10y = I = 3052mm由于杆件内力较小，按=150选择,需要的回转半1 oxn244.2150二 1.63cmly1 oyn305.2150二 2.

15、03cm查型钢表，选用2 L 63X 5,其几何特性为2A=1228.6mmix = 19.4mm30.4mml 244 2竺=-=125.88cm： 1 5 0 ix 1.94l oy 305.2100.39cm : 1 5 0iy 3.04因为x y只需求x，查表得x=0.406,则NXa79.16 1030.406 1228.6= 158.7MPa : 215MPa其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表 2土木工程专业钢结构课程设计名称杆件编 号内力（KN计算长度（cm）截面规格截面面积（cm2）回转半径（cm）长细比容许长细稳定系数申计算应力Mpal 0xl0yixiy容许长细

16、比九xy上弦IJ JK-1264.45150.8452.42L180X 110 X 1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦de1230.5130014852L180X 110 X 1267.423.18.7496.77169.91350182.51腹杆Aa-30.61991992L63X 512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83253.4253.42L140X 90 X 1044.5224.473.7456.7167.781500.764185.46Bb490.09208.6260.82L100X 6

17、23.8643.14.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.22292L50X 59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bD-420229.52872L100X 727.5923.094.5374.363.31500.724210.25De299.84228.7285.82L70X 616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.22592L50X 59.6061.532.53135.4102.41500.363159.54eF-235.31250.8312.62L90X 621.2742

18、.794.1389.8975.693500.621178.12Fd145.75249.5311.82L50X 59.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.22892L50X 59.6061.532.53151.1114.21500.304186.67dH-93.99271.6339.52L70X 616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He50.41-27.55270.8338.42L63X 512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62le-79.16255.2319.12L63

19、X 512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74-44.78230.1453.732L63X 512.2861.943.04118.6149.251500.31117.54gk151.44-42.26230.1453.732L63X 512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96Kf1.12314.1314.12L63X 512.2862.452.45128.2128.22000P gI28.08165.9207.42L50X 59.6061.532.53108.782.235029.23Jg-48.1127.6

20、158.92L50X 59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架杆件截面选择表14土木工程专业钢结构课程设计25五、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值=160MPa各杆件内力由表1查得1.下弦节点b(1) 斜杆Bb与节点的连接焊缝计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 8mm和6mm。所需焊缝长度为:肢背：0.7Nw0.7 490090 182.33 16 _198.33 mm,取 lw = 200mm2hefT2 0.7 8 1600.3N0.3 490090、肢尖：I： = =109.4+12 = 121.4mm，取 IW = 120mm2he

21、ffw2x0.7x6160(2) 斜杆Db与节点的连接焊缝计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 8mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背：lw 07 420000164.06 16 =180.06mm，取 I： = 180mm2汉0.7汉8汉160肢尖：I：= 0.3 汉420000 =93.75+12=105.75mm,取 lw = 110mm 2X0.7X6X160(3) 竖杆Cb与节点板连接焊缝计算：因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf=5mm。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误 差，按比例绘出接点详图，从而确定节点板尺寸为457mmX 340mm(

22、4) 下弦杆与节点板连接焊缝验算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=854.16-352.13=502.33KN，设肢尖与 肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为457mm,受力较大的肢背处的焊缝应力为:100.79M Pa160MPa0.75 502.33 1032 0.7 6 (457-12)(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，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如图7所示图7节点板b尺寸2 .上弦节点B(1) 斜杆Bb与节点板连接焊缝计算，与下弦节点 b中Bb杆计算相同。(2) 斜杆Ba与节点板连接焊缝计算设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为

23、 10mm和6mm。所需焊缝长度为肢背：0.7Nw0.7 630830 183 20 = 203mm，取 lw = 210mm2heffw2 0.7 10 160肢尖：10.3N0.3 630830廿w NeffW N0.7160 =164.28+12648mm，取 lw= 180mm(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 8mm。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。上弦肢背槽焊缝 内的应力由下面计算得1 、 1hf节点板厚度12 = 6mm，hf

24、 = 10mm2 2上弦与节点板间焊缝长度为470mm，则P2 0.7 hf lw114MPa0.8 1 f ffw =156MPa2 0.7 6 470上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=631.39-0.26=631.13KN偏心距e =110-25.9= 84.1mm设需焊缝长度为470mm，贝U N2hlw6311302 0.7 10 (470-20)= 100.18MPa6 ：M2 0.7hfl：2= 112.33MPa6 631130 84.12 0.7 10 (470-20)2J f 22 J 112 33 22.()2 +e)2=J( )2 +100.182 =140.6

25、2MPa c160MPa 1.22V 1.22(4) 节点板尺寸：方法同前，如图 8所示1/图8节点板B尺寸3 .屋脊节点K(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。设肢尖、肢背焊脚尺寸为10m m,则需焊缝长度为N4 0.7 hffwf282.2420 = 302.24 mm4 0.7 10 160取 lw=300mm拼接角钢长度取2 (300+20)+24= 664mm(2 )斜杆与节点板连接焊缝的计算：设肢背

26、与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm和5mm，所需焊缝长度为:肢背：lw0.7 15144012 = 90.88mm，取 lw=100 mm2 0.7 6 160肢尖：l： = 0.3汽151440+10 =50mm，取焊缝长度 lw=60mm2 0.7 5 160根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误 差，按比例绘出接点详图，从而确定节点板尺寸为500mmX 240mm(3 )弦杆与节点板的连接焊缝计算：取节点板的长度为500mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 500/2 -10 -20 =220 mm。上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载P2 0.7 hflw5

27、562918.06M Pa： 0.8 一： f ffw =156.16M Pa2 0.7 10 220上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩 设焊脚尺寸为10mm。0.15N2helw1264450 0.152 0.7 10 220= 61.58MPa2helw6 0.15 1264450 84.122 0.7 10 220=141.24MPaa f 22 j 141 24 22（左 5）F（在）+6158 =131.13MPa16MPa(4) 中竖杆与节点板的连接焊缝计算此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf=5mm(5) 节点板尺寸：方法同前，

28、如图 9所示图9节点板K尺寸4 .下弦跨中节点f（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，设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm,则需焊缝长度为f -二 67.42 100 21= 404mm，取 lw=404+16=420mm4 0.7 hf f；4 0.7 8 160拼接角钢长度2 420+20=860mm（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：lw 二07 1181000 0.15 12 =104.27mm，取 lw=110mm 2X0.7X6X1600.3 1181000 0.15肢尖 h12= 51.54

29、mm，取 iw =60mm2汉0.7汉6汉160（3）节点板尺寸：方法同前，如图10所示图10节点板f尺寸5 .端部支座节点a图11支座节点a为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出 肢的宽度，故可取为180m m。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 14mm。(1)支座底板计算支座反力 R =55629 10 =556290N取加劲肋的宽度为110mm，考虑底板上开孔，锚栓直径取 d=25mm，锚栓孔直 径 为 60mm ， 则 所 需 底 板 面 积： R55629022二 一 锚栓孔缺口面积 二3.14 60 /4 = 47329.2mm 按构造要求取底fc12.5板尺寸为280mm400mm，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，贝U承压面积：代=280 (2 110 14) -65520mm2验算柱顶混凝土的抗压强度:R 556290代 一 65520= 8.49MPa ： fc =12.5MPa 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为四块，每 块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为式中匚底板下的平均应力，c =8.49MPa：2两边支承