钢结构桁架设计计算书

1、renchunmin一、设计计算资料1. 办公室平面尺寸为18m×66m，柱距8m，跨度为32m，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i=l/20l/8。3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm×600mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值fc14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板

2、铰连接。4. 钢材用 Q235-B，焊条用 E43系列型。5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所属区内。7. 屋盖荷载标准值：(l) 屋面活荷载0.50 kN/m2 (2) 基本雪压 s0 0.40 kN/m2 (3) 基本风压 w0 0.45 kN/m2 (4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m2 (5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重0.12+0. 01l kN/m2 8. 运输单元最大尺寸长度为9m，高度为0.55m。二、屋架几何尺寸的确定1.屋架杆件几何长度屋架的计算跨度，端部高度取跨中高度为。跨中起拱高度为60mm（L

3、/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。 （虚线为起拱后轮廓）2.檩条、拉条、及撑杆：长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要，檩条最大允许间距为1800mm。另外，屋架上弦节点处一般应设檩条。所以，将檩条设置在各上弦结点上，檩距为1502mm，檩条跨度在时，至少在跨中布置一道拉条，跨度大于时，宜布置两道。此檩条跨度为9m，可在3分点处分别布置一道拉条，布置如下图：三、屋盖支撑布置1、设置支撑的必要性及图示必要性：平面屋架在其本身平面内，由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具有较大刚度，但在垂直于屋架平面内，不设支撑体系却不能保持其几何不变，当在屋架端部两屋架间未设置垂直支撑时，虽然有

4、檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可变的，在侧向为作用下屋架会倾斜。各支撑作用：1）横向支撑 上弦平面横向支撑能保证上弦杆的侧向稳定性，当山墙柱的上端支撑于屋架上下弦某些节点上时，横向支撑可传递山墙上的纵向水平荷载。2）纵向支撑 与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋整体刚度，在车间设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷载较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形，有托梁时，可保证托梁的侧向稳定。3）垂直支撑 保持屋架侧向的几何特性和稳定性，下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的节点，传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱，保证吊装屋架时的稳定和安全。其中SC为上弦支撑、XC为下弦支

5、撑、CC为垂直支撑、GG为刚性系杆、LG为柔性系杆、GWJ为屋架。四、荷载计算1、永久荷载（水平投影面）压型钢板 kN/檩条（0.5kN/m） 查表得到Z250×70×20×2.5的檩条每米长质量为8.380 kg/m kN/屋架及支撑自重 0.12+0.01L=0.42kN/合计 0.628kN/ 2、可变荷载（水平投影面）屋面荷载和雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.5 kN/进行计算。3、风荷载风压高度变化系数为1.025，屋面迎风面的体型系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压标准值（垂直于屋面）为：迎风面：kN/

6、背风面：kN/对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。但此处风荷载小于永久荷载，故不考虑风荷载的影响。五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制的荷载组合值为：kN/由可变荷载控制的荷载组合值为：kN/故可变荷载效应起控制作用。每个节点的负载面积为 压型钢板 0.150×13.5=2.025kN檩条（0.5kN/m） 0.058×13.5=0.783kN屋架及支撑自重 0.42×13.5=5.67kN活荷载取为 0.5×13.5=6.75kN1、荷载组合考虑以下三种荷载组合（1）全

7、跨永久荷载+全跨可变荷载（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载：中间节点荷载： kN 端部节点荷载： kN组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载：（假设半跨可变荷载在左边半跨）左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面结构材料+半跨施工荷载：（假设半跨屋面结构材料+半跨施工荷载在左半跨）左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN2、由结构力学求解器求得各杆内力杆件组合一（kN）组合二（kN）组合三(

8、kN)内力设计值（kN）在左在右在左在右下弦杆ab000000bd305.41264.8198.92250.32160.94305.41df509.65433.28340.56406.03280.26509.65fh621.77515.15428.93477.12360.15621.77hj661.58529.05475.48481.77409.1661.58jk643.58488.6488.6433.32433.32643.58上弦杆AB-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.68BC-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.

9、68CD-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421.08DE-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421.08EF-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56FG-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56GH-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52HI-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52IJ-659.88-515.56-486.4-464.07-424.

10、51-659.88JK-659.88-515.56-486.4-464.07-424.51-659.88竖杆Aa-196.2-172.79-125.12-164.44-99.76-196.2Bb-19.56-19.57-10.13-19.57-6.77-19.57Dd-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Ff-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Hh-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Jj-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Kk000000斜杆Ab239.89209.76

11、154.48199.01124.02239.89Cb-214.95-184.62-141.76-173.8-115.65-214.95Cd170.79143.1116.21133.2296.75170.79Ed-138.86-112.2-98.64-102.69-84.29-138.86Ef103.1578.6477.9969.8969.01103.86Gf-75.17-51.41-62.72-42.94-58.28-75.17Gh45.7123.7245.6915.8845.6845.71Ih-20.381.03-31.988.67-36.128.67 -36.12Ij-4.33-24.27

12、17.69-31.3825.5425.54 -31.38Kj27.8447.33-5.0654.28-16.7954.28 -16.79将上表中每根杆件的内力最大值选出，即得到最不利内力组合，如下图：六屋架节点板厚度，杆件截面选择和填板设置。1.屋架节点板厚度确定一个桁架的所有节点板厚宜相等（支座节点板比其他节点板厚2mm），根据受力最大杆件来确定，所有腹杆中， 杆的内力最大，为181kN<239.89KN300KN，查表得：屋架中间节点板厚度取8mm,支座节点板厚度取10mm。2.杆件截面选择上弦杆上弦杆IJ和JK所受轴力最大，为受压杆，内力设计值为。规范规定弦杠在桁架平面内的计算长度

13、均取 故上弦杠平面外侧向支承点的间距为节间长度的3倍，故上弦截面选用两不等肢角钢短肢相并，设， ，有： 且节点板厚为8mm,试选截面， 短肢相并其截面几何特性: , , ，截面验算：,对短肢相并不等边双角钢：< 故可近似取取，查表得所选截面满足。下弦杆下弦杆轴力最大，为受拉杆，内力设计值为下弦杆计算长度： , 节点板厚度为8mm,试取截面，短肢相并其截面几何特性: , , 截面验算：,所选截面满足。受压腹杆腹杆中受压力最大者，即杆内力设计值为由于为单系斜杆，故其计算长度：上弦截面选用两不等肢角钢长肢相并，设， ，有： ， 且节点板厚为8mm,试选截面， 长肢相并其截面几何特性: , ,

14、，截面验算：对长肢相并不等边双角钢：故取取，查表得所选截面满足。受拉腹杆腹杆中受拉力最大者，即杆，其内力设计值为计算长度： ， 节点板厚度为8mm,试取截面，其截面几何特性: , , 截面验算：所选截面满足。其余杆件截面选择见表杆 件计算内力(N)几何长度(mm)计算长度(mm)截面规格截面面积(cm2)回转半径(mm)长细比容许长细比稳定系数验算强度N/An 或整体稳定N/(min A)填板数量焊缝(mm)名称编号l0xl0yAixiyxy(yz)minhfl1l2上弦杆AB-6601502150245062 140×90×1044.52.566.6958.6767.35

15、1500.77193.24187050BC187050CD1818060DE1818060EF1825090FG1825090GH18280100HI18280100IJ18280100JK18280100下弦杆ab66230003000148502 125×80×8322.286131.58247.5350206.89185050bd1813050df1822080fh1827090hj18280100jk1827090受压腹杆Aa-1961500150015002 75×50×818.92.352.1963.8368.491500.76136.352

16、89050Bb-19.61568125415682 56×36×47.181.791.6170.0697.391500.5747.73345050Cb-2152223177822232 75×50×818.92.352.1975.66101.511500.55207.92389050Dd-19.61718137417182 56×36×47.181.791.6176.76106.711500.5153.27345050Ed-1392336186923362 75×50×818.92.352.1979.53106.6

17、71500.51142.68386050Ff-19.61868149418682 56×36×47.181.791.6183.46116.021500.4659.66345050Gf-75.22454196324542 70×45×49.092.261.9286.86127.811500.4207.69447050Hh-19.62018161420182 56×36×47.181.791.6190.17125.341500.4166.81445050Ih-36.12573205825732 70×45×49.092

18、.261.9291.06134.011500.37107.35445050Ij-31.42573205825732 70×45×49.092.261.9291.06134.011500.3793.26445050Kj-16.82697215826972 70×45×49.092.261.9295.49140.471500.3453.83445050Kk02243179422432 56×36×47.181.791.61100.22139.321500.350.00445050受拉腹杆Ab2402018161420182 50×

19、;611.41.522.4106.1884.08350210.872614050Cd1712225178022252 50×611.41.522.4117.1192.71350150.132610050Ef1042335186823352 45×46.971.382.16135.36108.10350148.97249050Gh45.72454196324542 45×46.971.382.16142.25113.6135065.56245050Ih8.672573205825732 45×46.971.382.16149.13119.1235012.4

20、4245050Ij25.52573205825732 45×46.971.382.16149.13119.1235036.63245050jK54.32697215826972 45×46.971.382.16156.38124.8635077.85245050jK,Ij,Ih 为既受拉又受压杆件，截面根据所得的截面面积最大值取值3、填板设置根据要求，双角钢杆件不论是T形截面或是十字形截面，角钢的两背面部分分别贴在节点板上，为了使两角钢整体工作，在节点与节点之间的两角钢必须设置填板。填板的间距不应超过下列数值：受压构件40i 受拉构件80i受压构件在两个侧向支撑点之间的填板

21、不少于2个，每块填板尺寸：厚度t=节点板厚度 宽度b=5080 mm b 8hf+2hf 高度 h= 角钢连接边宽度+2（1015）mm 当为十字形截面时，填板不伸出角钢轮廓以外，每边缩进1015mm杆件杆件长度角钢连接边宽度填板厚度填板宽度填板高度i(cm)数量实际间距允许间距上AB1352908601106.69113522676弦杆其余上弦杆1502908601106.69115022676下ab300080860100613000 3200弦bd300080860100613000 3200杆df300080860100613000 3200fh300080860100613000 3

22、200hj300080860100613000 3200jk300080860100613000 3200受Aa150075860952.192750 876压Bb156856860761.613523 644腹Cb222375860952.193741 876杆Dd171856860761.613573 644Ed233675860952.193779 876Ff186856860761.613623 644Gf245470860901.924614 768Hh201856860761.614505 644Ih257370860901.924643 768Ij257370860901.924

23、643 768Kj269770860901.924674 768Kk224356860761.614561 644受Ab201850860702.421009 1920拉Cd222550860702.421113 1920腹Ef233545860652.1621168 1728杆Gh245445860652.1621227 1728Ih257345860652.1621287 1728Ij257345860652.1621287 1728jK269745860652.1621349 1728jK,Ij,Ih 为既受拉又受压杆件，填板根据最大者取值六、节点设计1.计算各腹杆及弦杆端部所需的焊脚尺寸及焊缝长度采用E43型焊条（1）上弦杆两端所需的焊脚尺寸及焊缝长度上弦所用角钢t=10mm ，节点板厚度t=8mm最小最大 取 （AB杆） 肢背：，实际取 肢尖：，实际取 （JK杆）