18m跨三角形钢桁架课程设计

1、一、设计题目18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度8度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。2、荷载标准值如下：（1）、永久荷载（沿屋面分布）屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2钢屋架及支撑等自重 0

2、.35KN/m2（2）、可变荷载屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2三、要求设计内容1、屋盖结构布置2、屋架杆件内力计算和组合3、选择杆件截面型号，设计节点4、绘制施工图四、课题设计正文（一）屋盖结构布置：上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图： （二）、屋架杆件

3、内力计算和组合1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载及节点荷载表荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）P丿/KN节点荷载（设计值）P=2 P丿/KN备 注恒载5.8411.68P丿=1.2×0.55×1.555×3/10×6=5.84KN活荷载6.2012.4P丿=1.4×0.5×1.555×3/10×6=6.20KN恒载+活荷载12.0424.08P丿=5.84KN+6.20KN=12.04KN3、上弦节点风荷载设计值如图所示。（1）按照规范可知风荷载体形系数：

4、背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN4、内力计算（1）杆件内力及内力组合如下表：（2）上弦杆弯矩计算。端节间跨中正弯矩为M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/10×1.555m）=3.553kNm中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为M2=0.6M0=0.6×1.862kNm=1.1172kNm（三）杆件截面选择、设计节点（1）上弦杆截面 整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆1内力N=-

5、175.6kN，M1x=1.49kNm，M2x=1.117kNm。选用270×6,A=16.32cm2,W1x=38.74cm3，W2x=14.96cm3。ix=2.15cm，iy=3.11cm。长细比 x=<=150y=<=150<0.58×=0.58×=12.9yz=由x y查表得（b类截面）， 塑性系数 1) 弯矩作用平面内的稳定性。此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数用跨中最大正弯矩验算，代入公式得对于这种组合T形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑

6、性区的发展而导致构件失稳，补充验算如下：=6.3N/mm2<f=215N/mm2显然另一侧不控制构件平面内的失稳。故平面内的稳定性得以保证。2）弯矩作用平面外的稳定性。由于 ，所以梁的整体稳定系数可由下式计算等效弯矩系数。用跨中最大正弯矩验算，代入公式得=166.2N/mm2<f=215N/mm2根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。因此，可不必验算节点处的平面外稳定，只需验算其强度。3）强度验算。上弦节点2处（见节点编号图）的弯矩较大，且W2x又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（An=A） （2）下弦杆截面 下弦杆也不改变截面，按最大

7、内力计算。杆7的轴心力选用256×4,A=8.78cm2 ix=1.73cm，iy=2.52cm。长细比 x=<=400y=<=400强度验算 （3）腹杆截面 杆10内力N=-13.54kN。选用36×4，A=2.756cm2，iy=0.7cm。长细比 y=<=200<0.54×=0.54×=14.9yz=<=200由x y查表得（b类截面）， 上式中0.812为单面连接单角钢的折减系数。上述计算也可采用表格形式进行。现将上述计算以及其他腹杆的计算一并列如下表：屋架杆件截面选用表杆件名称杆件编号内 力计算长度/截面规格/长细

8、比稳定系数计算应力/N/mm2N/kNM1/kN·ml0xl0yxx(yz)M2/kN·m上弦杆1-418.753.55 2.665155.5155.5280×863.743.8（56.6）0.9370.8250.915199.4下弦杆7397.32245.8885250×88325.08245.8885250×49216.72393.4885250×4228351腹杆10-32.270.9×110=99250×4430.3410.294113.211-68.630.8×156=124156250

9、5;4138104（105）0.353124.31272.240.8×246=197246280×8219165.143.513108.36246492250×427333076.414180.6246492250×4273330121.3150.000.9×295=266+50×41934、节点设计节点编号如图所示。（1） 一般杆件连接焊接 设焊缝厚度hf=4,焊缝长度可由公式计算列于下表。（2） 节点“1”1） 支座底板厚度。支座底板尺寸如图7-40所示。支座反力为R =6P+1.15×1.74×6=6

10、5;10.098kN1.15×0.74×6kN=65.69kN屋架杆件连接焊缝表杆件名称杆件编号杆件内力/KN肢背焊缝肢尖焊缝备 注下弦杆7166.621504704 焊缝长度已考虑施焊时起弧或落弧的影响；杆件10的焊缝，已按规范规定考虑了焊缝强度折减系数0.85腹 杆10-13.5445445411-28.784544541230.294544541345.445044541475.74754454设a=b=12cm，a1=1.414×12cm=16.9cm， b1=a1/2=8.45cm底板的承压面积为An=24cm×24cm-3.14×4

11、cm2-2×4cm×5cm=523cm2 板下压应力为b1/a1=0.5，查表得则所需底板厚度为t2） 支座节点板与底板的连接焊缝。设hf=8mm，lw=（240-10）mm×2+（120-4-10-10）mm×4=844mm，按下式计算 支座节点板与加劲助的连接焊缝厚度计算从略。 3） 上弦杆与节点板的连接焊缝。N=175.6kN，设焊缝厚度为4mm，焊缝计算长度lw=（160+360-10）=510mm，如图所示：假定杆件轴心力N全由角钢肢尖焊缝传递，并考虑传力的偏心影响，其中偏心矩e=（70-20）=50mm则（3）节点2、3如图所示，节点荷载P假

12、定由角钢肢背的塞焊缝承受，按构造要求节点板较长，故焊缝强度可以满足，计算从略。节点两侧上弦杆轴心力之差，假定由角钢肢尖焊缝承受，并考虑偏心力矩的影响，计算结果如下表所示：节点名称节点号上弦节点1162.88175.612.724501201.2243.21602166.01169.253.244505301.221.21160（4）节点4，如下图所示，节点荷载P，假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求考虑，即可满足，计算从略。1）上弦杆拼接角钢的连接焊缝以该节点的最大轴力N计算。设hf=4mm，则有2）上弦杆角钢与节点板的连接焊缝以上述轴心力的15%按下式计算。设hf=4mm=50mm，l丿m按构造要求为220mm，取lw=（220