27米钢结构屋架课程设计

1、实用文档、设计资料梯形钢屋架长度为72m,跨度为27m.车间内设有两台中级工作制桥式吊车. 该地区冬季最低温度为-20 Co屋面采用1.5mx 6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为 i=1:10.上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等.屋面活荷载标准值为0.7kN/itf,雪荷 载标准值为0.3kN/nf,积灰荷载标准值为0.6kN/m2o屋架采用梯形钢屋架,具两端钱支于钢劲混凝土柱上.柱头截面为400mmX 400mm,所用混凝土强度等级为 C20.根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用Q235级,其设计强度f=215kN/*焊条采用E43型,手工焊接.构件采用钢板及热轧钢劲,构

2、件与支撑的连接用M20普通螺栓.屋架的计算跨度：Lo=27000 2X150=26700mm,设计为无楝屋盖方案,采 用平坡梯形屋架,取屋架在 27米轴线处的端部高度：h=2000mm 轴线处, h=2021mm 计算跨度处.二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示.Booo e图1屋架形式及几何尺寸文案大全实用文档屋架支撑布置见图2所示L 60005.产 Q屋架上拓支撑布置图6000文案大全屋架下弦支撑布置图GGGGGGL言然K«53/2 LG08 oog寸 XUE口0目.4寸 eli口口 RtJTGGL CC3 GG1GGLGG1垂直支撑1TGG2 CC4 GU2LG2LG

3、2垂直支撑/2符号说明：GWJ-钢屋架；SC-上弦支撑CC-GG1GG2 CC2LG2:XC-下弦支撑；垂直支撑；GG-刚性系杆；LG-柔性系杆 图2屋架支撑布置图实用文档三、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.永久荷载标准值放水层三毡四油上铺小石子0.35kN/nf找平层20mm厚水泥砂浆0.02X 20=0.40kN/m2保温层120mm厚泡沫混凝土0.12X6=0.70kN/nf预应力混凝土大型屋面板1.40kN/ m2钢屋架和支撑自重0.12+0.011 X 27=0.417kN/ m2管道设备自重0.10 kN/m2W3.387kN/m2可

4、变荷载标准值雪荷载0.3kN/ m2积灰荷载0.60kN/itf0.90kN/m2永久荷载设计值1.35X 3.387=4.572 kN/m2 由可变荷载限制可变荷载设计值1.4 X 0.9=1.26kN/ m22 .荷载组合设计屋架时,应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=4.572+1.26 X 1.5X 6=52.488 kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P1 =4.572 X 1.5 X 6=41.148 kNP2=1.26X 1.5X 6=11.34 kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载P3

5、=0.417X 1.2X 1.5X 6=4.5 kNP4=1.4X 1.35+0.7 X 1.5X6=23.31 kN3 .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由表内三种组合可见：组合一,对杆件计算主要起限制作用；组合三,可能引起 中间几根斜腹杆发生内力变号.如果施工过程中,在屋架两侧对称均匀铺设面板, 那么可防止内力变号而不用组合三.文案大全实用文档杆件名称全朦D左半蹴外右半喙幻队Pl Ml 1 P2Plx 1 P2x(3)P3 乂 1 P4x P3M1) 1 P4x(s)计算内力(KN)ABd oo0. ()0(L ona ooa oo0. (X)(L

6、00a oo0,00BCD二 11.118.013.74- 583.14-547.99490. 572 236. 71137.17-533.14DF-17.S9-12.2G-6. 79-BS9.01-875J 7-313. 14-3fi(k29-2S8l 7801El-Ci-18.4712.84-6,79909.4SD05l 61-837.00-382.42- 341.39-9&9. 45GHU-20.14-12.19-9.44-1057. 11-S66l 962935. 77-374. 78siaea-1057. 11flrb4.371.相311.2525H. 56265.44128

7、,5570.74311.25b-c14.5M10. 525. 33784.177版05675.19312.45191.477B4.17c-d21.OK1X4(49J61106.45102a97L27AVB. 083(K一1 I0a 45(IrC1& 259.809,809OT.918电08的2.09310. 56310.56957.91Aa.-0.50-0, 500.00-2fi.34-苏四-20.57-13.91-2.25-2fi.为1Ba-11. 16-8.22-3.51-585一 77-552 43-499.36-34LH：1-132.74一汨377Bb8.VG6.293.214

8、70.29440. 01405.09186. 94115.15470.29Cb-LOO1.000. 00-949-52.4941,15-27.81-52.妁Dh-7.44-4. 88f 08-390, 51-361.48-341.07-147. 23-105l27-390, 51De5.4S3.212.73287.63261.89256, 4599.4983.30287.63Ec-1.501.5.0. 00-78. 73-78. 73-fik72-41. 7275-78.73Hla 730.73OLOQ38.323B.323d 0420.303,29弭32cl-4.561.78-3.35239

9、.35-207.82-225. 52 62.0158.61239.35Fl-1.00-LOOa 00一阻49-32,49-4L1S-27.MJ-4, 50-皿4gG1-3.76-0. 98-3,35-197.35T65l 83-192. 71-39. 76-95.01-197, 35Gd-2.2fi-2.93OlHI-118.62-I26l22-37.21-744T1,721.72 -126.22Hdd 000. ()0(L ORa 00a 000. (X)(L 00a 000,00H20.000.000. 00aoo0.000.00aooaooaoo120.000,00OlOOOlOO0.0

10、00.00aoo0.000.00J2d2.693.50-a 61141.19150. 38103.7793.692.1115a 38 -2. 11Je(JlOO0.000L000l00aoo0.00aooaooOliOO注：表内负责表示压力；正值表示拉力a b cd 2图3 屋架接点图四、杆件截面设计腹杆最大内力,N=-585.77KN,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=-1057.11KN文案大全实用文档计算长度：屋架平面内取节间轴线长度1 Ox =150.8cm屋架平面外根据支撑,考虑

11、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：10y =4500cm由于31ox = 1oy,故截面直选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见图 4y图4上弦截面设'二60,查轴心受力稳定系数表,=0.807 . *需要截面积A3N 1057.11 10Qf 0.807 黑 2152=6093mm需要回转半径i1508 , =2.51 cm60iv lox 4500 -y = 2=7.50 cm60. _ * :根据需要的A、ix*iy查角钢型钢表,初选2 L 160父100父14,A=6940 mm2 ,ix=2.80cm , iy =7.86m.按所选角钢进行验算ix

12、2.8=52.9< 入=150v loy 450y -iy7.86=57<入=150只需求出中min =% ,查轴心受力稳定系数表,邛x = 0.823xA1 057. 1 =1(85N/mm2 <215 N/mm2 所选截面适宜. 0. 8 23 69402 .下弦杆文案大全实用文档整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=1106.45kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox =4500mm屋架平面外根据支撑布置取10y =13350mmN计算需要净截面面积A =» f一一_ 31106.45 102=5146.3mm选用 2 L140 9021514

13、短肢相并,见图5.图5下弦截面2 A=6940 mm , ix=2.51cm, iy=6.93cm.按所选角钢进行截面验算,取 A = A假设螺栓孔中央至节点板边缘距离大于 100mm,那么可不计截面削弱影响N 1 1 06. 453An 一6100=1%1.4N/ mm2 <215 N/ mm2x = b -450=179.3< ' =250i 2.511 Yy loy 1335'=iy 6.93= 192.6< =350所选截面满足要求3.端斜杆Ba N = -585.77kN, lOx = 10y = 253.9cm由于lOx = lOy,故采用等肢角钢

14、,使 U选用角钢2 L 100 12,见图6文案大全实用文档图6端斜杆Ba2L .一A = 4560mm , ix = 3.03cm, y = 4.64cm截面刚度和稳定验算I oxix253.93.03= =83.8<' =150'y _ loy iy_ . 4-0.475b'yz - 'y(1 1 - 2 .2- 10yt)=54.7(1 0.475 10422253.92 1.22)=57.5253.9=54.7<=1504.64由于 b /t =10/1.2=83.3 <0.58loy/ b =0.58 X253.9/10 =14.73

15、min = x =0.6624N585 77M10322 一一一=193.9N/mm <215 N/mm所选截面满足要求.xA 0.6624 4560填板放两块,a =84.6 cm< 40ix =40X3.03=121.2 cm4 .斜不干Bb N=470.29kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lOx =0.8X l=0.8X 2622=2097.6mm屋架平面外根据支撑布置取10y =2622mm选用2 L100M6,见图7.实用文档图7斜才:F Bb2一一A=2386mm , ix=3.10cm, iy=4.44cm.N 470.29 10322=198.6N/mm

16、<215 N/mmA 2368209.763.10=67.7< 1 =350'y _ loy _ 262.2 iy 一 4.44=59.1 < =350所选截面满足要求小板放两块,a =87.4cm< 80)=80X 3.10=248cm5 .再分腹杆c1GNi = Nc1=-239.35kN,N2 = Ngi =-197.35kN, 1 =4174 mm计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度1ox =0.8X l= 0.8X 2087=1669.6mm屋架平面外根据支撑布置取10yl1 (0.75+0.259 =4174 975+0.25絮)=4396mm选用2

17、 L100M6,见图8图8再分腹杆c1GA=2386 mm2 , ix=3.10cm, iy=4.44cm.文案大全实用文档H = 166.96 =53.9< . =350 ix 3.10'y = W =439.6 =99< ' =350 iy 4.44由于 b /1 =10/ 0.6 =16.7 <0.58loy /b =0.58x439.6/10=25.50.475b0.475 104yz ='y(1 2 2 )=99(1 -22)=105.8l； t2439.62 0.62min = yz =0.51823N= 239.35x10 =195.6N

18、/mm2<215 N/mm2 所选截面满足要求 yzA 0.5128 2386填板放两块, a =109.9cm<40ix=40X 3.10=124cm6 .中竖杆Je N = 0, l0 =0.9l =0.9 父335= 301.5cm中间竖杆选用2 L75M6的角钢,并采用十字形截面,见图 92一A=17.6 cm ,ix0 =2.45 cm,b=H=%=103.6<九=150所选截面满足要求ix02.91填板放五块,a =60.3cm<40ix0 =40 X 2.45=98cm其余各杆件截面选择过程不一一列出,计算结果见表 2文案大全实用文档杆件 名称内力设计值N

19、(KN )计算长度(cm)选用或卸一 ,2、A ( cm )回转半径(cm)m max入中.min计算应力,一2(N/mm)l 0xl 0yixi y上弦杆-1057.11150.8300短肢相并 2L160*100*1469.42.807.8653.91500.8384-192下弦杆1106.454501335短肢相并 2L140*90*14612.516.93179.3350/191.7Aa-26.24201.5201.5T型截面2L50*517.61.532.53131.71500.3795-41.5Ba-585.77253.9253.9T型截面2L100*1245.63.034.648

20、3.81500.6624-205Bb470.29209.76262.2T型截面2L100*623.863.104.4467.7350/208.3Cb-52.49184230T型截面2L50*59.61.532.53120.31500.6624-136.1Db-390.51229.84287.3T 型fW 2L100*1245.63.034.4675.91500.7146-125.7Dc287.63229.84287.3T型截面2L75*617.62.313.5399.5350/172.7Ec-78.73208260T型截面2L75*617.62.313.5397.71500.5701-82.9

21、E138.32151.2189T型截面2L50*59.61.532.5398.8350/42.21F1-52.49104130T型截面2L50*59.61.532.53681500.763-75.7cl-239.35166.96439.6T型截面2L100*623.863.104.44105.81500.5182-204.6G1-197.35Gd1.72-126.22261.2326.5T型截面2L75*617.62.313.53113150250/0.4751.34-165.7Hd0.00244305T型截面2L75*617.62.313.531051500.5230.00H20.00162

22、.8203.5T型截面2L50*59.61.532.53106.41500.5140.00I20.00137.25152.5T型截面2L50*59.61.532.5379.71500.6880.00J2-d2150.38179.92449.8T型截面2L75*617.62.313.53129.6350/93.5-2.111500.688-4.2Je0.00301.5301.5十字型截面2L75*617.6i min=2.91imin=2.91103.6150/0.00文案大全实用文档五、节点设计用E43焊条时,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f：=160N/mm2各杆件内力由表2查得,最小焊

23、缝长度不应小于8hf1 .下弦节点b见图10图10下弦节点b(1)斜才f Bb与节点的连接焊缝计算：N=470.29kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm和5mm.所需焊缝长度为:2 470.29 103肢背：lw +12=245.3mm,取 lw = 270mm2 0.7 6 1601 3470.29 103肢尖：lw =3 +10=150mm,取 lw = 170mm2 0.7 5 160(2)斜才f Db与节点的连接焊缝计算：N=390.51kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm和5mm.所需焊缝长度为2 390.51 103肢背:+12=205.7,取 lw=250mm=32 0.

24、7 6 16013390.51 103肢尖：lw =- +10=126.2,取 lw = 150mm2 0.7 5 160(3)竖杆Cb与节点板连接焊缝计算：N = 52.49kN因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸 hf=5mm焊缝长度lw至40mm,取lw=60mm文案大全实用文档(4)下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=784.17-311.25= 472.92KN ,设肢尖与肢背的焊脚尺寸为 6mm,所需焊缝长 度为：2 472.92 103肢背：lw 3-+12=247mm,取 lw = 270mm2 0.7 6 1601 3-472.92 103

25、肢尖：lw 3- +12=129,取 lw = 150mm2 0.7 6 160(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 11所示图11节点板b尺寸2 .上弦节点B图12上弦节点B(1)斜杆Bb与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,N=585.77kN.设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为10mm和6mm.所需焊缝长度为文案大全实用文档肢背:肢尖:(3)2 八-3-585.77 1033+20=194,2 0.7 10 1601 c_3-585.77 1033 +

26、12=157,2 0.7 6 160上弦杆与节点板连接焊缝计算:取 1w = 200mm取 1w = 180mm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弦坡度的影响,而假定集中荷载P与上弦垂直.假定集中荷载P由槽焊缝承受,P=52.488kN,焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为：P52.488 10+10=+10=56.9mm,取 1w=65mm2 07 hff：2 0.7 5 160上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差N=583.14-0.0= 583.14kN偏心距e =100-2

27、4.3= 75.7mm设肢尖焊脚尺寸8mm,设需焊缝长度为470mm,那么N2h； lw583.14 1032 0.7 8 (470-16)= 114.7N/mm2Wf6 583.14 103 68.8._、22 0.7 8 (470-16)2= 104.3N/mm2(1.22)2 ( f)2(104.3/ 1.22114.72= 143.1N/mm2 ：二 160N/mm2(4)节点板尺寸：方法同前,如图13所示图13节点板B尺寸文案大全实用文档3 .屋脊节点J见图14图14 屋脊节点J(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

28、便于施焊,需将拼接角钢进行切肢、 切棱.拼接角钢的这局部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.N=1057.11KN,设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm,那么需焊缝长度为3lw = +16=.+16 = 311mm , 取 lw=375mm4x0.7xhf x f：4M0.7父8M160拼接角钢长度取2 375+50= 800mm(2)弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝,假定承受节 点荷载上弦肢尖与节点板用角焊缝,按上弦杆内力的15%计算.N=1057.11m 15%=158.6kN,设焊脚尺寸为8mm,弦杆一侧焊缝长度为250 mm,N2he- lw158

29、.6 1032 0.7 8 (230-16)2=66N / mm3CT2= 127.6N / mm2M 二 6 158.6 1068.8Wf2 0.7 8 (230-16)2二 f 22127.6 2222()2 +(if )2 =J()2 +662 =123.7N/mm2 <160N/mm21.22.1.22(3)中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0kN此杆内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸hf=5mm焊缝长度lw之40mm,取lw=60mm(4)斜杆J2与节点板连接焊缝的计算文案大全实用文档N=150.38KN,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm和5mm,所需焊缝长度为:2

30、 150.38 103肢背：lw + 12 = 86.6mm,取 lw=100 mm2 0.7 6 16013150.38 103肢尖：lw =-+10 = 54.8mm,取焊缝长度 lw=60mm2 0.7 5 160(4)节点板尺寸：方法同前,如图15所示2404 .下弦跨中节点e见图16图16下弦跨中节点e(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,传递内力 N=957.91kN设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm,那么需焊缝长度为文案大全实用文档N957.91 10可 +1 6=+16 = 275.3mm , 取 1 w=300mm4 0.7 hfffw4 0.7 8 160拼

31、接角钢长度不小于2 300+12=612mm(2)弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算.N =957.91 15% =143.7kN设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm,弦杆一侧需焊缝长度为2 143.7 103肢背：1w=+12 = 83.3mm,取 1w=90mm2 0.7 6 160131 143.7 103肢尖1w=g+12 = 47.6mm：,按构造要求,取焊缝长度1w "8mm,2 0.7 6 160取 iw =60mm(4)节点板尺寸：方法同前,如图17所示 J |d*' Tnq 一.150 de图17节点板e尺寸5 .端部支座节点a文案大全实用文档加劲肋

32、O O0JO O njQbO O加劲肋140140节点板t = 14mm底板42?515 42?5 V = 0.25R图18支座节点a(1)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160mm.在节点中央线上设置加劲肋,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.支座底板计算：支座反力R = 52.488 18.9 0,5 2 52.488 1/2 = 522.26kN取加劲肋的宽度为80mm,考虑底板上开孔,按构造要求取底板尺寸为280mm400mm,偏平安地取有加劲肋部份的底板承受支座反力,那么承压面积为2Ac =280 ( 2 80 12) =59920mm验算柱顶混凝土的抗压强度:R _ 522.26 103An59920= 8.7N/mm2 ： fc =9.6N/mm2c(满足)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