梯形钢屋架钢33米课程设计报告计算书模板

1、WORD 完美格式钢结构课程设计、设计资料1、已知条件：梯形钢屋架跨度33m，长度 120m ，柱距 6m 。屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用单层彩色钢板波形瓦，屋面坡度i1/10 。屋面活荷载标准值为 0.7 kN/m 2，屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm ，混凝土标号为 C20。钢材采用 Q345B 级，焊条采用 E50 型。2、屋架计算跨度：Lo=33 2× 0.15=32.7m ，3、跨中及端部高度：端部高度： h=1900mm （轴线处），h=1915mm （计算跨度处）。屋架的中间高度h=3400mm ，屋架跨中起拱按Lo/500考虑

2、，取60mm 。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1 所示，支撑布置见图2 所示。图 1屋架形式及几何尺寸技术资料专业整理WORD 完美格式符号说明： GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）： XC-（下弦支撑）；CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图 2屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1. 荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值钢屋架和支撑自重0.12+0.011 × 30=0.45kN/单层彩色钢板波形瓦0.12kN/ 总计0.57kN/ 可变荷载标准值屋面活荷载0.70 kN/ 总计0.7kN/ 永久荷载设计值1.

3、2×0.57=0.684kN/ 可变荷载设计值1.4×0.7=0.98kN/ 2. 荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：全跨永久荷载 +全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(0.684+0.98) × 1.5 ×6=14.97kN 全跨永久荷载 +半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=0.684×1.5 × 6=6.156kN技术资料专业整理杆件名称上弦下弦斜腹杆竖杆WORD 完美格式半跨节点可变荷载：F2=0.98 ×1.5 ×6=8.82 kN 全跨屋架及支撑自重 +屋面板重 +半跨屋面活荷载全跨节点

4、屋架及支撑自重：F3 =0.45 ×1.2 ×1.5 × 6=4.86kN半跨大型屋面板重及活荷载：F4=(1.4×0.12+0.7 × 1.4) ×1.5 ×6= 10.33kN3. 内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。内力系数（ F=1）第一种组第二种组合第三种组合计算杆左半跨右半跨合 F*内力全跨F1*+F2*F1*F3*F3*（KN)+F2*+F4*+F4*AB00-0.010.000.00-0.160.00-0.26-0.BC-11.35-8.49-3.45-631.39-58

5、4.54-501.99-281.38-151.20-631CDDE-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011.EFFG-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-495.40-336.29-1197.GHHJ-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243.IJ-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264.JKab6.334.941.8335

6、2.13329.36278.42162.2381.89352bc15.3611.34.98854.46787.96684.44375.90212.65854cd20.2114.147.431124.261024.84914.93475.78302.471124de22.1214.449.391230.511104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.6811.681181.001024.571024.57417.82417.821181aB-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630Bb8.81

7、6.472.87490.09451.76392.79215.31122.32490bD-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-420Dc5.393.392.44299.84267.08251.52117.0592.51299cF-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235Fd2.620.882.13145.75117.25137.7237.0669.35145dH-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93.He0.29-1.

8、251.8916.13-9.0942.34-30.7050.4150-27.eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115-50.gK2.164.07-2.32120.16151.4446.78116.94-48.11151-48.gI0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328Aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30.Cb-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55.Ec技术资料专业整理WORD 完美格式Gd-0.98-0.980-

9、54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54.Jg-0.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48.Ie-1.42-1.430-78.99-79.16-55.73-44.70-7.77-79.Kf0.02001.110.780.780.110.111四、杆件截面设计腹杆最大内力， N=-630.83KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取 14mm ；其余节点板与垫板厚度取 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=-1264.45KN计算长度：屋架平面内取节间轴线长度l Ox =1507mm屋架平面外根

10、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：lOy =4521mm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，见图 3图 3 上弦截面设 =60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积 A*=N=1246.45 * 10 =7287.7 mm 2. f需要回转半径 i x*= l ox1.50725.1mmi y*= l ox4.52475.4mm6060根据需要的 A* 、 ix*、 i y*查角钢型钢表，初选 2 L 180110 14，A=7793 mm 2 ， i x =308mm ， i y=88mm。按所选角钢进行

11、验算：x = l ox=150748.96 =150i x308技术资料专业整理WORD 完美格式l oy=4524 =150y =51.41i y88由于yx ，只需求出y ，查轴心受力稳定系数表，y 0.847N1264.65 103191.59 MPa<215MPa 所选截面合适。y A0.84777932 . 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算， N=1230.51KN 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lOx =3000mm屋架平面外根据支撑布置取lOy =29700/2=14850mm计算需要净截面面积 A*= N1230510 =5723.30 mm 2，选用

12、 2 L180 11012，f215因为lOy>lOx, 故用不等肢角钢，短肢相并，见图 4。图 4下弦截面A=6742 mm 2 ，i x =31mm ， i y =87.4mm 。x = l ox300096.77 <=350i x31y = l oy14850<=350所选截面满足要求。i y87.4169.913. 端斜杆 Ba已知 N-630.83kN ， l Ox l Oy 2456mm 。因为 lOx lOy ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使i x i y ，选用角钢 2 L 140 90 10A4452.2 mm2 ， ix 44.7mm ， i y 87.4

13、mm截面刚度和稳定验算：技术资料专业整理WORD 完美格式x=l ox2456=150i x54.94 <44.7=l oy2456=150yi y65.66 <37.4因为yx只需求y ，查表得 y =0.764N630.83 103185.46MPa<215 MPa 所选截面满足要求。y A0.7644452.24. 再分腹杆 eg-gK此杆在 g 节点处不断开，采用通长杆件。拉力： N gk151.44 KN， N eg115.74kN压力：N eg50.52 kN，N gk48.11KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lOx =0.8×2250=0.8

14、×2250=1800mm屋架平面外根据支撑布置取：lOy= 1（0.75+0.25N148.11）=4446.3mmN2）=450×（ 0.75+0.2550.52选用 2L63，见图5。5图 5 再分腹杆 egK图 6 中竖杆 KfA=1228.6 mm 2 ，i x =19.4mm ， i y =30.4mm 。x = l ox180092.78 =53.9<=150i x19.4l oy4446.3146.25< =150y=30.4i y因为 yx 只需求y ，查表得y =0.32 ，则技术资料专业整理WORD 完美格式N50.52 103y A 0.3

15、2128.5 MPa<215 MPa1228.6拉应力： N151.44103123.26MPa215MPa 所选截面满足要求A1228.65. 竖杆 IeN-79.16KN ， l0 x0.8l 0.83052 2442mm ， l 0 yl 3052mm由于杆件内力较小，按=150选择，需要的回转半l ox244.21.63cmi yl oy305.2cmi x150 2.03150查型钢表，选用 2 L 63× 5, 其几何特性为A=1228.6 mm 2i x19.4mmi y 30.4mmxl ox244.2125.881 5 0i x1.94cmyl oy305.2

16、100.39cm 1 5 0i y3.04因为 xy只需求x ，查表得x =0.406 ，则N79.16 103158.7MPa215MPax A0.406 1228.6其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2技术资料专业整理WORD 完美格式杆件编内力计算长度（ cm)截面面回转半径（ cm)长细比容许长细稳定系数计算应名称截面规格号（ KN）l 0xl0 y积（ cm2 ）i xi y比 力 Mpaxyxy上弦IJ JK-1264.45150.8452.42L180 × 110 × 1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦

17、de1230.5130014852L180 × 110 × 1267.423.18.7496.77169.91350182.51Aa-30.61991992L63 ×512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83253.4253.42L140 ×90 × 1044.5224.473.7456.7167.781500.764185.46Bb490.09208.6260.82L100 × 623.8643.14.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.22292L50

18、 ×59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bD-420229.52872L100 × 727.5923.094.5374.363.31500.724210.25Dc299.84228.7285.82L70 ×616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.22592L50 ×59.6061.532.53135.4102.41500.363159.54cF-235.31250.8312.62L90 ×621.2742.794.1389.8975.693500.6211

19、78.12Fd145.75249.5311.82L50 ×59.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.22892L50 ×59.6061.532.53151.1114.21500.304186.67腹杆dH-93.99271.6339.52L70 ×616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He50.41270.8338.42L63 ×512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62-27.55Ie-79.16255.2319.12L63 

20、15;512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74230.1453.732L63 ×512.2861.943.04118.6149.251500.31117.54-44.78gk151.44230.1453.732L63 ×512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96-42.26Kf1.12314.1314.12L63 ×512.2862.452.45128.2128.22000gI28.08165.9207.42L50 ×59.6061.532.53108.782.23

21、5029.23Jg-48.1127.6158.92L50 ×59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架杆件截面选择表技术资料专业整理WORD 完美格式五、节点设计用 E50 焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f fw160 MPa各杆件内力由表1 查得1. 下弦节点 b（ 1）斜杆 Bb 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：0.7N0.7490090182.3316198.33 mm ，取 l w 200mml w20.781602he f fw肢尖： 0.3N0.3490090109.412

22、mm ，取120mml w20.76160121.4l w2he f fw（ 2） 斜杆 Db 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： l w0.742000020.78164.06 16 180.06mm，取 l w 180mm160肢尖： l w0.3420000 =93.75+12=105.75mm ，取 l w 110mm20.76160（ 3）竖杆 Cb 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h f =5mm 。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，

23、从而确定节点板尺寸为 457mm ×340mm 。（ 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=854.16-352.13=502.33KN ，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为 6mm，所需焊缝长度为 457mm, 受力较大的肢背处的焊缝应力为：f0.75 502.33103M P a<160MPa20.76(457100.7912)（ 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等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如图7 所示技术资料专业整理WORD 完美格式图 7 节点板 b 尺寸2.上弦节点 B（ 1）斜杆 Bb 与

24、节点板连接焊缝计算，与下弦节点b 中 Bb 杆计算相同。（ 2）斜杆 Ba 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10mm 和 6mm 。所需焊缝长度为肢背： l w0.7N20.7630830183 20203mm ，取 l w 210mm2he f fw0.7 10160肢尖：0.3N0.3630830164.28mm，取180mml w2he f fw20.7616012 176.48l w（ 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，计算时可略去屋架上

25、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h f1节点板厚度1126mm，h f10mm22上弦与节点板间焊缝长度为470mm ，则2P25562914 MPa<0.8f f f w156 MPa0.7h fl w10.76 470上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=631.39-0.26=631.13KN偏心距e =110-25.9 84.1mm设需焊缝长度为 470mm ，则fN631130100.18MPa2hel w20.7 10 (47020)f6 M663113084.1112.33MPa20.7h f l w220.710(47

26、0 20) 22(f )2( f ) 2(112.33) 2100.182140.62MPa160MPa1.221.22（ 4）节点板尺寸：方法同前，如图8 所示技术资料专业整理WORD 完美格式图 8节点板 B尺寸3.屋脊节点 K（ 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，则需焊缝长度为l wN1264450=300mm4 0.7 hff fw282.24 20 302.24 mm ，

27、取 l w40.710 160拼接角钢长度取2(300+20)+24 664mm( 2 ) 斜杆与节点板连接焊缝的计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm ，所需焊缝长度为：0.71514401290.88mm，取 l w =100 mm肢背： l w0.761602肢尖： l w0.31514401050mm ，取焊缝长度 l w =60mm20.75160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 500mm ×240mm 。( 3 )弦杆与节点板的连接焊缝计算：取 节 点 板 的 长度 为 500m

28、m ， 则 节点 一 侧 弦 杆 焊 缝 的 计 算 长 度为 500 / 2 10 20 220 mm 。上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载P5562918.06MPa 0.8f f fw156.16MPa2 0.7 h f l w2 0.7 10220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 。f0.15N12644500.1561.58MPa2he l w20.7102206M601f2he l w22 0.710 220 2141.24MPa(f2(f )2(141.24261.582M P a

29、M P a)1.22)131.131 6 01.22（ 4）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h f =5mm（ 5）节点板尺寸：方法同前，如图9 所示技术资料专业整理WORD 完美格式图 9节点板 K尺寸4 . 下弦跨中节点 f（ 1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算拼接角钢与下弦杆截面相同，设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm ，则需焊缝长度为l wf67.42100215=404+16=420mm4 0.7 h ff fw4 0.78404mm ，取 l w160拼接角钢长度 2420+20=860mm（ 2）弦杆与节点板连接焊缝计算按下弦杆内力的 15%计算，

30、设肢背、肢尖焊脚尺寸为 6mm ，弦杆一侧需焊缝长度为肢背： l w0.711810000.15 12104.27 mm ，取 l w =110mm20.76160肢尖 l w0.311810000.151251.54mm ，取 l w =60mm20.76160（ 3）节点板尺寸：方法同前，如图10 所示图 10节点板 f 尺寸5 . 端部支座节点 a技术资料专业整理WORD 完美格式图 11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，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为14mm 。（

31、1） 支座底板计算支座反力 R5562910556290 N取加劲肋的宽度为 110mm ，考虑底板上开孔，锚栓直径取d=25mm ，锚栓孔直径为60mm，则所需底板面积：R锚栓孔缺口面积5562903.14602/447329.2mm2 按构造要求取底f c12.5板尺寸为 280mm400mm ，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积：Ac280(2 11014)65520mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：R5562908.49MPaf c 12.5MPa 满足An65520底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算 , 节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为M2