mi土木工程钢结构研发m总长m梯形屋架

1、5 钢结构课程设计-21m 跨钢屋架设计计算书1 设计资料某厂房总长度 90m，跨度 L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距 6m。l.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡 度 i=L/10; L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地 震设防，屋架下弦标高为 18m；2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载 P=1.0 作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：用 Q345 钢，焊条为E50 型。3.屋盖结构及荷载无檩体系：采用 1.5）6.0m 预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷 载：1屋架及支

2、撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L, L 为屋架跨度，以 m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以 kN/m2为单位；2屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为So=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰 荷载 0.6kN/m2。3屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/nf2保温层0.7kN/m一毡二油隔气层0.05kN/nf水泥砂浆找平层0.3kN/nf预应力混凝土屋面板1.45kN/m22 结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图 7.30 所示。屋架支撑布置如

3、图 7.31 所示。图 7.30 屋架形式及几何尺寸3 荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故 取屋面活荷载计算。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m。荷载永久荷载：预应力混凝土屋面板屋架及支撑自重三毡四油（上铺绿豆砂）防水层水泥砂浆找平层保温层一毡二油隔汽层水泥砂浆找平层总计 4.929可变荷载：屋面活荷载积灰荷载总计 1.82设计屋架时，应考虑以下 3 种荷载组合：（1）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：（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+半跨屋面

4、板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：半跨节点屋面板自重及活荷载：（1）、（ 2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。 4 内力计算屋架在上述 3 种荷载组合作用下的计算简图见图 7.32 所示。由已知得 F=1 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），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表7.6。（a）（b）（c）屋架支撑布置如图 7.31 所示。符号说明：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 7.31 屋架支撑布置杆件名称内力系数（F=1）第 1 种组合F 1第 2 种组合第 3 种组合计算杆 件内力（kN

5、）全跨左半跨右半跨+|+上弦AB000000000BC/CD-7.472-5.31-2.162-453.84928-418.43572-366.87148-172.272-89.0388-453.85DE 、EF-11.262-7.339-3.923-684.05388-619.79514-563.84106-242.087-151.768-684.05FG/GH-12.18-6.861-5.319-739.8132-652.68798-627.43002-233.365-192.594-739.81下弦ab4.13.011.09249.034231.1798199.730297.07546.

6、3102249.03be9.7446.6633.081591.85056541.38378482.71062217.7376123.0295591.85cd11.9627.3264.636726.57188650.6342606.572244.7293173.6057726.57dd11.7685.8845.884714.78832618.4084618.4084205.7752205.7752714.79斜腹杆aB-7.684-5.641-2.043-466.72616-433.26182-374.32658-181.928-86.7969-466.73Bb5.8083.961.848352

7、.77792322.50768287.91312129.479373.63805352.78bD-4.409-2.633-1.776-267.80266-238.71178-224.67412-88.4253-65.7662-267.8Dc2.7921.2221.57169.58608143.86948149.5697244.2203553.42147169.59cF-1.572-0.047-1.525-95.48328-70.50378-94.71342-7.94883-47.0272-95.48Fd0.328-1.0391.36719.92272-2.4687436.94154-26.07

8、1937.5427337.54dH0.7131.913-1.243.3076262.9636211.9726853.62138-28.686362.96竖直杆Aa-0.5-0.50-30.37-30.37-22.18-15.353-2.133-30.37Cb/Ec-1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74Gd-1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74注：=60.74kN ; =44.36kN ；=16.38kN ; =4.26kN ; =26.44kN。5 杆件设计（1）上弦杆整个上弦米用等截面，安 FG、GH

9、 杆件之最大设计内力设计。N=-739.810kN= -739810N，上弦杆计算长度 cm在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况。 因为，故截面宜选用两个等肢角钢短肢相并（图7.35）。腹杆最大内力 N= -486.09kN，查表 7.5,节点板厚度选 10mm 支座节点板厚度用 12mm。设，查附录中附表 2.2 得。需要截面积需要得回转半径：根据需要的 A、查角钢规格表（附表 6）,选用，A=36.076, =2.59cm, =6.73cm,按所选角钢进行验算：满足长细比的要求。由于，只需求。查表得。所需截面合适。（2）下弦杆整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的eg 杆计算。,103

10、5cm所需截面为选用，因为，故选用不等肢角钢短肢相并。A=36.07624.93, =2.59cm, =6.73cm,（3）端斜杆 aB杆件轴力计算长度，因为，故采用不等肢角钢长肢相并，使。选用，贝U,因为，只求=0.645。所需截面合适。(4)竖杆 Gd,lox=289X0.8=231.2cm, loy=289cm内力较小，按入=150 选择，需要的回转半径为：ix=lox/入=231.2/15O=1.54cmiy=loy/入=289/150=1.93cm查型钢表，选截面的回转半径较计算的要略大些，选用2L56X52ix=1.72cm，iy=2.69cm, A=1083mm入x= bx/ i

11、x=231.2/1.72=134.42 150入y= by/ iy=289/2.28=107.43入y，只求x=0.3682 2=N/xA=60740/(0.368X1083)=152.4 N/ mm 310 N/ mm其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，现将计算结果列于表2 中应5599| ooooro |11数系定稳yx010匕田B纟长许容00000000000001比细长y入8878401500887445x入8811827555881155994488转miy9494434343转（ix3121412141312142算m算（ly335933l0880积面面截66695862586

12、269586格规面截8 XO9 U418 XO9 U41588 U958 U955555 XK_55(力内算计1-一4/nwo-8r7h4/nwo-5 59-4/nwo-708h件杆F号扁G、GHa ABab Bb cD bOJJFCdlrd GH d称名弦上杆腹杆件截面选择表杆件截面选择表6 节点设计下弦节点“ b”(图 7.37)用焊条为 E50 型的抗拉， 抗压， 抗剪强度为 仁=200 N/ mm2。 设“ Bb”杆的肢背 和肢尖焊缝 hf=8mn和 6mn，则所需的焊缝长度为：肢背:lw=0.7N/2 hefWf=0.7X325780/ (2X0.7X8X200) =102mm 取

13、12cm肢尖：lw =0.3N/2hef=0.3X325780/ (2X0.7X6X200) =58.2mm 取 7 cm设“bD杆的肢背和肢尖焊缝 hf=8m 神 6mm 则所需的焊缝长度为：肢背:lw=0.7N/2 hefw=0.7X267800/ (2X0.7X8X200) =83.7mm 取 10cm 肢尖：|w =0.3N/2hefw=0.3X267800/ (2X0.7X6X200) =47.8mm 取 6cm“ Cb杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf=5mm.根据上面的计算结果及相应的构件之间应有的制作和装配误差，确定节点板的尺寸为 260 mnX350 mm.下弦与节点

14、板的焊缝长度为 250 mm hf=6mm 焊缝所受的力为左右两下弦杆的 内力差N=591.85-249.03=342.82KN，受力较大的肢背处的焊缝应力为f=0.75X342820/(2X0.7X6X(350-12)=90.6 N/ mm2200 N/ mm2上弦节点“ B” (图 7.38)“ Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“ b”相同。“aB”杆的肢背和肢尖焊缝 hf=10mm 和 8mm，则所需的焊缝长度为：肢背:lw=0.7N/2hefWf=0.65X466730/ (2X0.7X10X200) =108.3mm 取 13cm 肢尖:lw=0.3N/2hefWf=0.35X466

15、730/ (2X0.7X8X200) =72.9mm 取 10cm 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8.用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。曹焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值剩 以 0.8 的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载p 与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝的内应力为hf= 1/2X节点板厚度=1/2X10=5mm,hf=10mm上弦与节点板间焊缝长度为480mm.2w2=125.02N/ mm 0.8 ff=0.8200=160 N/ mm上弦肢尖角焊缝的剪应力为22=21.83N/ mm22X132.11mm=264.22mm.上弦与节点板

16、之间的槽焊，假定承受节点荷载，上弦肢尖与节点板的连接焊缝，按上弦内力的 15%计算。设肢尖焊缝 hf=10，节点板长度为 45cm，则节点 一侧弦杆焊缝的计算长度为 lw=45/2-1-2=19.5cm ，焊缝应力为：40.65N/ mm22= 100.06N/ mm222=91.54N/ mm27.10N/ mm2底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成 4 块， 每块板为两相邻边支撑而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩 为2M=0.0548X7.10X167.22=10877.06mm/mm两支撑边之间的对角线长度， =167.2mm 为系数，查第四章表 4.6.其中查表得 =0.0548底板厚度：=14.51mm 取 t=16mm.2加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。偏于安全的假定一个加劲肋 的受力为屋架支座反力的 1/4，即则焊缝