梯形屋架课程设计

1、梯形钢屋架课程设计计算1. 设计资料：1、车间柱网布置：长度 90m ;柱距6m ;跨度24m2、屋面坡度：1： 103、屋面材料：预应力大型屋面板4、荷载1）静载：屋架及支撑自重0.45KN/m2;屋面防水层 0.4KN/m2 ;找平层 0.4KN/m 2;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m 2。2）活载：屋面雪荷载 0.3KN/m2 ;屋面检修荷载 0.5KN/m 25、材质 Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。2 .结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示1-0 110L3000n n o n/2*凯）007根据厂房长度（90m>60m）、跨度及荷载情况，设置上弦横向水

2、平支撑3道，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。梯形钢屋架支撑布置如图所示:L -iP I11 t： 一3 .荷载计算屋面活荷载0.7KN/m 2进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（KN/m2）设计值（KN/m2）预应力混凝土大型屋面板自重1.41.4X 1.35 = 1.89屋架及支撑自重0.450.15X 1.35 = 0.608屋面防水层0.40.4 X 1.35 = 0.54找平层0.40.4 X 1.35 = 0.54永久荷载总和2.653.578屋面检修荷载0.50.5X 1.4= 0.7可变何载总和0.50.7荷载组合方法:1全跨永久荷载F +全跨可变荷载F22、全跨永久荷载F

3、+半跨可变荷载F23、 全跨屋架（包括支撑）自重Fa +半跨屋面板自重 F4 +半跨屋面活荷载 F24. 内力计算计算简图如下(a)(b)(c)F/2JF2 J F2 JJFJFJF2 r F2 丿FjFJ-，7NF2 1 F2 T F匕 一- ； r AF2 丿 F2 1 門Fj 7F2 J F2 T fF1二 一 _KabcdJfJF/2fJ FjF/2fJ F2I Fd F2J f2,M F1F!FiXI* J%/2O 2 F ff/1 F2L£F31 J J IF2UTF3 J J T Y 庆k邑f2巳F32 2F/F/屋架构件内力组合表杆 件 名 称杆 件 编 号单位荷载F

4、= 1静载作用（KN/m2）活载（KN/m2） 0.7杆件内力计算 内力在左在 右全跨全部恒载3.578屋架支撑0.608大型屋面板1.89在左在 右全 部组合组合组合在左在右全部上弦杆AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00BC-4.69-2.16-6.23-22.28-3.79-8.86-4.09-11.77-3.28-1.51-4.36-143.84-138.02-86.01-143.84CD-4.68-2.16-6.22-22.25-3.78-8.85-4.08-11.75-3.28-1.51-4.35

5、-143.63-137.83-85.89-143.63DE-6.21-3.93-9.00-32.19-5.47-11.73-7.42-17.01-4.34-2.75-6.30-207.85-197.30-116.34-207.85EF-6.20-3.92-8.99-32.17-5.47-11.72-7.42-16.99-4.34-2.75-6.29-207.70-197.15-116.26-207.70FG-5.32-5.32-9.10-32.57-5.54-10.06-10.06-17.21-3.73-3.73-6.37-210.32-196.02-104.32-210.32下弦杆ab-1.

6、21-2.82-3.49-12.49-2.12-2.29-5.34-6.60-0.85-1.98-2.44-80.62-72.00-28.38-80.62be1.87-0.831.013.600.613.53-1.571.901.31-0.580.7023.2526.5129.4429.44cd2.070.722.318.261.403.911.364.361.450.511.6253.3352.4336.5253.33斜腹杆aB-5.06-2.05-6.51-23.31-3.96-9.56-3.87-12.31-3.54-1.43-4.56-150.49-144.99-92.14-150.4

7、9Bb3.381.834.6816.762.856.393.468.852.371.283.28108.19103.2862.69108.19bD-2.15-1.79-3.42-12.25-2.08-4.06-3.39-6.47-1.51-1.25-2.40-79.09-74.28-41.31-79.09De0.731.551.836.551.111.382.933.460.511.081.2842.2738.1116.2142.27Cf0.38-1.54-0.71-2.54-0.430.72-2.90-1.340.27-1.07-0.50-16.41-12.292.99-16.41Fd-1.

8、451.36-0.48-1.73-0.29-2.732.56-0.91-1.010.95-0.34-11.16-14.81-21.82-21.82竖杆Aa-0.500.00-0.50-1.79-0.30-0.950.00-0.95-0.350.00-0.35-11.55-11.55-8.63-11.55Cb-0.930.03-0.91-3.27-0.56-1.770.06-1.73-0.650.02-0.64-21.10-21.18-16.07-21.18Ee-0.950.03-0.93-3.34-0.57-1.800.05-1.77-0.670.02-0.65-21.58-21.66-16.

9、42-21.66Gd0.080.080.853.030.520.150.151.600.060.060.5919.5816.683.9019.585. 杆件设计1、上弦杆整个上弦采用等截面，按 FG杆件的最大设计内力设计，即N= 210.32KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：l0x l0 1.508m , l0y 2 X1.508 3.016m上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N= 115.16 KN，中间节点板厚度选用 6mm，支座节点板厚度选用8mm设入=60 ,©= 0.807，截面积为 A3210.32 X00.807 X215=1327.4mmh 1.508

10、” 彳ix=m = 25.1mm需要回转半径：X60l°y 3.016iy=m=50.3mmy X60查表选用4厂110X 70X 6TX11Xy 110X 70X6上弦截面验算1 0xlx% = 75.0mm20.1l0y呱=85.2mm iy 35.4满足长细比要求，Xy入x查表©厂 0.6553= 210.32 X10 = 151.5MPa<215MPa ©yA0.655 X2120满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表杆 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(en)长细比容许长细比入稳定系数计算应

11、力N© yA(N/mn2)l 0xbyixiy心入y©X© y上弦FG-210.32150.830.162厂 110X 70 X 621.22.013.5475.085.2150.000.7200.655151.55下弦ab-80.623008852厂 100X 80 X1034.402.534.63118.58191.14150.000.4470.204-114.88斜腹aB-150.492532532nr 100X 63 X 1031.001.744.86145.4052.06150.000.3220.847-150.76Bb108.19209.04261.3

12、2nr 90 X 56 X 514.421.594.32131.4760.49350.000.3830.807195.89bD-79.09229.12286.42nr 90 X 56 X 514.421.594.32144.1066.30150.000.3290.774-166.71De42.27229.12286.42nr 70 X 45 X 511.221.283.14179.0091.21350.000.2270.614165.96Cf-16.41249.92312.42nr 100 X 63 X 619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-24.

13、44Fd-21.82249.92312.42nr 100 X 63 X 619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-32.50竖杆Aa-11.55159.21992nr 63 X 40 X 58.121.143.09139.6564.40150.000.3490.786-40.76Cb-21.18183.22292 n r 70X 45 X 511.221.283.41143.1367.16150.000.3330.769-56.69Ee-21.66207.22592nr 75 X 50 X 1023.601.383.72150.1469.62150.0

14、00.3080.757-29.80Gd19.58231.22892nr 70 X 45 X 511.221.283.14180.6392.04350.000.2250.60877.566、节点设计1.下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值= 160MPa。N108N=21.18KN厂70X 45x5>2r90X 56X56145j155 I2nr90X 56-KX56 706 502nr 100X 80X 10N=80.62KNN=29.44KN卜弦节点"ba.下弦节点“ b”，设“ Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为 hf = 6mm。所需的焊缝长度为肢背：0.75

15、N0.75X08190lw 2heffW2X.7X X60 = 60.37mm，取 70mm。肢尖：，”0.25N0.25X08190“ “亓l v-= 20.12mm，取 50mm。2heff-2X.7XX60设"bD”杆的肢背和肢尖焊缝为 hf = 6mm。所需的焊缝长度为肢背：0.75N0.75X9090一亓l- 2heff- 2X.7XX60 44'3mm，取 50mm。肢尖：0.25N0.25 X9090l -w= 14.71mm，取 50mm。2heff- 2X.7XX60"Cb”杆内力很小，取 hf = 6mm。综合取节点板尺寸 300mm x 230

16、mm下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm, hf = 6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 N = 110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为Tf0.75X100602X.7XX300 12)34.1MPa <160MPa焊缝强度满足要求2. 上弦节点“ B”“ Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸同上。175 ,45fB厂N=0KN2n 厂 110X 70X68)N=143.84KN66 706 502n 厂 100X63X 102n 厂 90X 56X5 /N=108. 19KNN=150. 49KN上弦节点"B"设"aB”杆的肢背和肢尖焊缝 h

17、f = 8mm和6mm，所需焊缝长度为肢背:0.75N2f0.75X504902>0.7 >8X60=62.98mm，取 70mm肢尖：|0.25N2heffw°.25X50490 = 27.99mm，取 50mm2X.7XX60节点板上边缘缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以 0.8的折减系数。假定集中荷载P与上 弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：hf =6mm , hf = 8mm上弦与节点板焊缝长度为 290mm，则I2 PI2231012少小1 N2)(2X2)_ 丫(0.75>43840)

18、(2X101)2X.7hflw2X.7X >90 12)=53.49MPa V0.8ffw=128MPa上弦肢尖角焊缝的切应力为k2Z N2)2' P(2X.22)2X.7h；l：(°.25X43840)2 (黑)22X.7X >90 12)= 53.49MPa<0.8ffw = 128MPa3. 上弦节点“ C”肢背：0.75N0.75X11802heffw2X.7X >60 - 11.8mm，取 50mm。设"Cb ”杆的肢背和肢尖焊缝为 hf = 6mm。所需的焊缝长度为肢尖：Iw0.25N3.9mm，取 50mm。2heffw0.25

19、X11802X.7X X60验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为173mm，则(晟)=2X.7hflwkZ N2)2(0.75X)2 (X2)22X.7X >73 12)= 7.00MPaV0.8ffw=128MPa上弦肢尖角焊缝的长度为 126mm的切应力为（P ）（2X.22）=2>°.7h；l'wlk2（NiN2）2（°.25X4384°）2（IU02）22>0.7>6 不126 12）= 9.8MPa<°.8ffW = 128MPa4屋脊节点“ K设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf = 8mm，则所需焊缝计

20、算长度为(一条焊缝)15° 15°1 12N=21°. 32KNk2n11°X 7°X6II2厂 70X 45X5屋脊节点"G"2103204X.7X X058.68mm拼接角钢长度Is 2(l w2hf)+弦杆杆端空隙20,拼接角钢长度取180mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“ FG”杆的肢背和肢尖焊缝为 hf = 8mm和6mm。所需的焊缝长度为肢背：lw °.75N °75乡挈=88.02mm，取 110mm。 2heff2>0.7>8 用0肢尖：，”0.25

21、N0.25X10320“ “亓lw 2heffW2X.7XX60 = 39.12mm，取 60mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为 150mm，则冷2 為)_J(075勿0320)22X).7hflw2X).7沁 用50 12)=102.24MPa < 0.8ffw=128MPa上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15% 计算，|w = 117 6 15 =96mm，焊缝应力为0.15X10230 ,39.15MPa2X.7X X6 6X.15X10230X4.3 .2132.71MPa2X.7X X62N TfM f 、2f (需)2(39.15)2 ()2115.61MPa<160MPa4.支座节点“ A ”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。N=11.55KN1-1 120 |120（1）支座底板的计算。支座反力R= 23101 X 6 （竖向支座反力单位系数）=138606N。设支座地板的平面尺寸采用240X 360mm,现