钢结构课程设计完整版跨度30米长

1、钢结构课程设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013年 12月 30日梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号72，屋面坡度1：10，跨度30m，长度102m，地点：哈尔滨，基本风压：0.45kN/m,基本雪压：0.45 kN/m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000m。（2） 采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kPa，血荷载标准值为0.1 kN/m，积灰荷载标准值为0.6 kN/m。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400m

2、m。（3） 混凝土采用C20，钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（4） 屋架计算跨度：=30m-2×0.15m=29.7m（5） 跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度,屋架的中间高度h=3.710（为lo/8）。屋架跨中起拱按考虑，取60mm。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、 荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m）

3、设计值（kN/m）预应力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35=1.89三毡四油防水层0.40.4×1.35=0.54找平层(厚20mm)0.2×20=0.40.4×1.35=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.08×6=0.480.48×1.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011×030=0.450.45×1.35=0.608管道荷载0.10.1×1.35=0.135永久荷载总和3.234.361屋面活荷载0.70.7×1.4=0.98积灰荷载0.60.6×1.4=0.84

4、可变荷载总和1.31.82设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载：（2） 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：（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：半跨接点屋面板自重及活荷载：（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨左半跨和右半跨).然后进行组合,如下表: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件内力(kN)全跨左半跨右半跨

5、F1×+F2×F1×F2×F3×F4×F3×F4×上弦AB0.030.030.001.671.671.180.940.161.67BC、CD-10.21-7.67-2.82-567.97-526.37-446.92-253.96-128.69-567.97DE、EF-16.63-11.98-5.18-925.11-848.94-737.56-400.41-224.77-925.11FG、GH-19.87-13.51-7.08-1105.35-1001.07-895.85-457.65-291.57-1105.35H

6、I-20.78-13.01-8.64-1155.97-1028.70-957.12-449.71-336.84-1155.97IJ、JK-21.24-13.49-8.62-1181.56-1054.61-974.84-464.63-338.84-1181.56下弦ab5.404.131.42300.40279.59135.20136.2266.22300.40bc13.8210.184.05768.79709.17608.76338.54180.21768.79cd18.5012.976.151029.14938.56826.84436.21260.051029.14de20.4813.417

7、.861139.281023.48932.57458.41315.051139.28ef19.8110.919.911102.01956.23939.85390.17364.341102.01斜腹杆aB-10.95-8.39-2.85-609.14-567.20-476.46-276.61-133.51-609.14Bb8.876.532.60493.43455.10390.73217.19115.68493.43bD-7.44-5.18-2.52-413.88-376.86-333.29-174.50-105.79-413.88Dc5.563.542.25309.30276.21255.08

8、121.8588.53309.30cF-4.31-2.34-2.20-239.76-207.49-205.20-84.02-80.40-239.76Fd2.831.041.98157.43128.11143.5142.3466.62157.43dH-1.680.08-1.95-93.46-64.63-97.88-2.12-59.56-97.88He0.48-1.121.7826.700.4948.00-26.3048.6048.60-26.30eg1.383.27-2.0976.77107.7319.9392.01-46.44107.73-46.44gK2.093.96-2.0976.7710

9、7.7319.9392.01-46.44107.73-42.55gI0.660.68-0.0336.7237.0425.4121.172.8437.04Aa-0.50-0.500-27.81-27.81-19.62-15.65-2.74-27.81竖杆Cb、Ec-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Gd-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Jg-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Ie-1.51-1.530-84.00-84.33-58.94-47.78-7.74-84

10、.33Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.005、 杆件设计（1） 上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即 N= -1181.56kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即=3×1.507=4.521m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：腹杆最大内力N= -609.14kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设=60，查Q235钢

11、的稳定系数表，得（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），则需要的截面积为:需要的回转半径： 根据需要A、查角钢表，选用2180×110×14，肢背间距a=12mm，则：A=7800，=30.8mm，=88.0mm验算： 由于=150，所以满足细长比要求。 因为，只需求，查表得=0.847，则故所选截面符合要求。（2） 下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算. N=1139.28kN,(因跨中有通长系杆),所需截面为:选用2180×110×12,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图 故所选截面符合要求。(3) 端斜杆aB杆件轴力: N=

12、-609.14kN计算长度: 因为,故采用不等肢角钢,长肢相并,使.选用2140×90×10,则 A=44.6cm， 因为，只需要求，查表得0.764，则所以所选截面符合要求。（4）腹杆此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力： 最大压力： 在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度：选用263×5，查表有：因>，只需求，查表得=0.31，则符合要求（5）竖杆由于杆件内力较小，按选择，则需要的回转半径为查型钢表，选截面的和较上述计算的和略大。选用263×5，其几何特征为因>，只需求，查表得=0.38，则符合要求。其余各杆见下

13、表：杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力xyxyxyxyIJ、JK-1181.56150.8452.42180×110×1477.933.088.848.9651.411500.847179.00de1139.2830014852180×110×1267.423.18.7496.77169.91350168.98Aa-27.81199199263×512.2861.943.04102.6065.461500.53842.07aB-609.14253.5253.52140×90&#

14、215;1044.5224.473.7456.7167.781500.764179.08Bb493.43208.64260.82100×623.8643.14.5167.3057.83350206.77Cb-55.63183.2229250×59.6061.532.53119.7490.511500.439131.92bD-413.88229.52286.92100×727.5923.094.5374.2863.331500.724207.18Dc309.30228.72285.9270×616.322.153.33106.3885.86350189.5

15、2Ec-55.63203.84254.8250×59.6061.532.53133.23100.711500.363159.54cF-139.76250.32312.9290×621.2742.794.1389.7275.761500.621105.79Fd157.43249.44311.8250×59.6061.532.53163.03123.24350168.89Gd-55.63231.2289250×59.6061.532.53151.11114.221500.304190.50dH-97.88271.6339.5270×616.322.

16、153.33126.33101.951500.304197.29He48.60-26.30270.8338.5263×512.281.943.04139.59111.351500.34761.72Ie-84.33255.2319263×512.281.943.04131.55104.931500.381180.24eg107.73-46.44230.6449.95263×512.281.943.04118.87148.011500.31121.99gK146.90-42.55230.6449.95263×512.281.943.04118.87148.0

17、11500.31111.77Kf0.00349349263×512.282.452.45142.45142.452000gI37.04166.32207.9250×59.6061.532.53108.7182.1735038.56Jg-55.63120.64150.8250×59.6061.532.5378.8559.601500.66587.096、节点设计(1) 下弦节点b用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算） 设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度

18、为“Cb”杆的内力很小（-55.63kN），按构造确定焊缝，取=5mm。按比例绘出详图，从而确定节点板尺寸为：329mm×458mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为45.8cm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为焊缝强度满足要求。节点图如下：（2）上弦节点“B”设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）为了在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊逢作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集

19、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460mm，则上弦肢间角焊缝的切应力为<160MPa节点详图如下：（3） 屋脊节点“K”设拼接角钢与收压弦杆之间的角焊缝，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢的长度+弦杆杆端空隙，拼接角钢角度取620mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B”处槽焊缝验算方法类似，此处演算略。上弦脂尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝，取节点板长度为500mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为，焊缝应力为因屋架的跨度很大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点下弦中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板连接用工厂焊