钢结构梯形钢屋架课程设计计算书

1、目录1 设计资料2 结构形式与选型3 荷载计算4 内力计算5 杆件设计6 节点设计 7 参考文献梯形钢屋架课程设计计算书一、 设计资料：该课程设计题目为：普通梯形屋架。 车间柱网布置：长度150m ；柱距6m ；跨度27m1、 屋面坡度：1：102、 屋面材料：混凝土大型屋面板（包括灌浆）3、 荷载标准值1） 静载：屋架及支撑自重 0.3KN/m²SBS改性沥青油毛毡防水层 0.4KN/m²；20厚水泥砂浆找平层 0.4KN/m²100厚水泥珍珠岩保温层 0.4KN/m²冷底子油隔气层 0.05KN/m²大型屋面板自重（包括灌缝） 1.4KN/

2、m²管道设备自重 0.1 KN/m²2） 活载：屋面雪荷载或活荷载最大值 0.65KN/m²；积灰荷载 1KN/m²；屋面坡度不大，对荷载影响小，不予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。4、 材质 Q235B钢，焊条E43系列，手工焊。二、 结构形式与选型根据厂房长度(84m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。三、 荷载计算荷载计算表：荷载名称标准值（KN/m²）设计值（KN/m²）混凝土大型屋面板自重1.41.4×1.351.89屋架及支撑自重0.30.3&

3、#215;1.350.405屋面防水层0.40.4×1.350.54找平层0.40.4×1.350.54保温层0.40.4×1.350.54隔气层0.050.05×1.350.068管道设备自重0.10.1×1.350.135永久荷载总和3.054.118雪荷载、活荷载最大值0.650.65×1.40.91积灰荷载0.50.4×1.40.56可变荷载总和1.151.47荷载组合方法：1、 全跨永久荷载全跨可变荷载F1+F2=(4.118+1.47) ×1.5×6=50.292kN2、 全跨永久荷载半跨可变

4、荷载F1=4.118×1.5×6=37.062 kNF2=1.47×1.5×6=13.23 kN3、 全跨屋架（包括支撑）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载F2=1.47×1.5×6=13.23 kNF3=0.405×1.5×6=3.645 kNF4=(1.85+0.91)×1.5×6=24.84 kN四、 内力计算计算简图如下杆件名称杆件编号单位荷载 F1杆件内力计算内力全跨左跨右跨组合一(F1+F2)*组合二最大值F1*+F2*组合三最大值F3* +F4*上弦杆AB0000000BC-6.23

5、-4.37-1.86-313.31-288.71-131.25-313.31CD-6.22-4.36-1.86-312.81-288.20-130.97-312.81DE-9-5.64-3.36-452.62-408.17-172.90-452.62EF-8.99-5.63-3.36-452.12-407.67-172.61-452.12FG-9.1-5.32-3.78-457.65-407.64-165.31-457.65下弦杆ac3.472.540.93174.51162.2075.74174.51ce7.965.332.63400.32365.52161.41400.32eg9.285.

6、313.97466.70414.18165.72466.70斜腹杆aB-6.5-4.75-1.75-326.8-303.74-141.68-326.89Bc4.743.161.58238.38217.4895.77238.38cD-3.38-1.86-1.52-169.98-149.87-58.52-169.98De1.880.541.3494.5476.8220.2694.54eF-0.690.62-1.31-34.70-17.3712.88-34.70Fg-0.46-1.631.17-23.13-38.61-42.16-42.16五、杆件设计：复杆最大内力为326.898 KN，查课本表7

7、.4，选用中间节点板厚为10mm，支座板厚为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=-457.65KN计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度=1507.5mm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：=21507.5=3015mm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，见下图：设=60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积 =2637.7 需要回转半径：= =50.25mm根据需要的、 查角钢型钢表，初选 2 L 1409010，A=4460， =25.6mm ， =67.7mm。按所选

8、角钢进行验算：=58.90=150=44.53=150双角钢T型截面绕对称(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比.,故应按钢结构式4.15计算故 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.813 =126.21MPa<215MPa 所选截面合适。填板每个节间放一块，la=75.4cm<40i=40×2.56=102.4cm。2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=466.7KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=3000mm 屋架平面外根据支撑布置取=9000mm计算需要净截面面积=2170.70,选用2L1409010，因为 > ,故用不等肢角钢，短肢

9、相并，见下图： A=4460， =25.6mm，=67.7mm。 =< =350 =<=350 所选截面满足要求。填板每个节间放一块，la=150cm<80i=40×2.56=204.8cm。3. 端斜杆aB已知N-326.89kN， 2530mm。因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使，选用角钢2 L 100808 A2780，31.5mm，34.9mm截面刚度和稳定验算：= < =150 = < =150因为 只需求，查表得=0.687MPa<215 MPa 所选截面满足要求。 填板放两块，la=84.5cm < 40i=40×3

10、.15=126cm。 4斜腹杆Bc杆件轴力：N=238380 N计算长度： ，因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。设，查Q235钢的稳定系数表，可得，则需要的截面积为 需要的回转半径： ， 根据需要A，查角钢规格表，选用2L906，肢背间距a=10mm,则A=21.28,=2.79cm,=4.05 cm按所选角钢进行验算： 满足长细比要求。由于，只需求。查表=0.740，则故所选截面合适。填板放两块，la=87.4cm < 40i=40×2.79=111.6cm。其他杆件的计算结果列在下表：杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm²）回转半径（

11、cm）长细比容许长细比计算应力 （N/mm²）上弦FG-475.65150.75301.32 140×90×1044.62.566.7758.8844.50150.00126.21下弦ab466.70 300900 2 140×90×10 44.62.566.77 117.18132.93350.00 104.64斜腹aB-326.892532532 100×80×8 27.83.15 3.41 80.3174.19150.00 171.16Bc238.38209.04261.32 90×6 21.282.79 4

12、.05 74.9264.51350.00 112.02cD-169.98229.12286.42 80×5 15.822.48 3.63 92.3878.89150.00 177.01De94.54229.12286.42 50×5 9.61.53 2.45 118.1096.75350.00 98.47eF-34.70249.92312.42 63×5 12.281.94 2.96 128.82105.54150.00 72.08Fg-42.16249.92312.42 63×5 12.281.94 2.96 128.82105.54150.00 87

13、.58竖杆Aa-25.14159.21992 63×5 12.281.94 2.96 82.0667.22150.00 30.33Cc-50.29183.22292 50×5 9.61.53 2.45 119.7393.46150.00 119.88Ee-50.29207.22592 50×5 9.61.53 2.45 135.42105.71150.00 144.31Gg40.73231.22892 63×512.28 1.53 2.96 151.1197.63350.00 33.16相应斜杆的焊缝长度：aB肢背8-160 肢尖6-110 ；Bc肢背8

14、-120 肢尖6-90cD肢背8-100 肢尖6-120 ；De肢背5-80 肢尖5-80eF肢背5-80 肢尖5-80 ; Fg肢背5-80 肢尖5-80填板：上下弦杆在节点之间各填一个；复杆之间全部填2个；中间竖杆为三个。六、节点设计各杆件的内力由上表查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 MPa各杆件内力由上表查得 1. 下弦节点c（1）斜杆Bc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：，取

15、120mm肢尖：，取90mm（2） 斜杆cD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：，取100mm肢尖：=98.89+12=110.89mm，取120mm（3）竖杆Cc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=6mm。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300mm×400mm。（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=400.32-174.51=225.81KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为400

16、mm,受力较大的肢背处的焊缝应力为： <160MPa（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误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如图所示：2 .上弦节点B（1）斜杆aB与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b中Bb杆计算相同。 N=-326.89KN（2）斜杆aB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8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背： ,取=160mm肢尖：，取110mm（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

17、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， 上弦与节点板间焊缝长度为400mm，则MPa<0.8MPa上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=313.31KN偏心距 e =140-25115mm设需焊缝长度为400mm，则（3） 节点板尺寸：方法同前，如图所示3 .屋脊节点J （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10mm，则需焊缝长

18、度为，取=150mm拼接角钢长度取2(150+20)+24364mm，取拼接角钢长度为400mm.( 2 ) 弦杆与节点板的连接焊缝计算：取节点板的长度为400mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为170 mm。上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载：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。 （3）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=5mm。（4） 节点板尺寸：方法同前，如图所示4 .端部支座节点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180mm。在节点中心线上设置加劲肋