27米钢结构屋架课程设计(精品文档)_共19页

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。屋面采用 1.5m6.0m 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/ ，雪荷载标准值为 0.3kN/ ，积灰荷载标准值为 0.6kN/。屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm400mm，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，构件与

2、支撑的连接用 M20 普通螺栓。屋架的计算跨度： Lo=27000 2150=26700mm，设计为无檩屋盖方案，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=2015mm （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。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。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 屋架支撑布置图文案大全实用文档三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与雪荷载不会同时

3、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）找平层（ 20mm 厚水泥砂浆）保温层（ 120mm 厚泡沫混凝土）预应力混凝土大型屋面板0.35kN/0.0220=0.40kN/0.126=0.70kN/1.40kN/钢屋架和支撑自重 0.12+0.01127=0.417kN/管道设备自重可变荷载标准值 雪荷载积灰荷载永久荷载设计值 可变荷载设计值 2.荷载组合总计总计 1.353.387=4.572 kN/（由可变荷载控制） 1.40.9=1.26kN/0.10 kN/3.387kN/0.3kN/0.60kN/0.90kN/设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一

4、组合二组合三全跨永久荷载 +全跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P=(4.572+1.26) 1.56=52.488 kN全跨永久荷载 +半跨可变荷载P =4.572屋架上弦节点荷载 1 1.56=41.148 kNP2 =1.26 1.56=11.34 kN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 =0.417 1.2 1.56=4.5 kNP4 =(1.41.35+0.7) 1.56=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，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹

5、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，则可避免内力变号而不用组合三。文案大全实用文档注：表内负责表示压力；正值表示拉力图 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.上弦杆文案大全*. f 0.807 215=3A* ix i i x 2.8i y 7.86Oy =4500cm=60实用文档整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算， N=-1057.11KN计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 l Ox =150.8cm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面

6、板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度： l因为 3lOx lOy ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图 4图 4 上弦截面设 =60，查轴心受力稳定系数表， =0.807需要截面积 A =3N 1057.11 10 =6093mm 2需要回转半径 i = lox 1508 =2.51 cm60i lox 4500 =7.50 cm*根据需要的 、 、 查角钢型钢表，初选 2 L 160 100 14， A=6940mm 2， ix =2.80cm ， iy =7.86m。按所选角钢进行验算x = lox = 150.8 =52.9=150y = loy = 450 =5

7、7=150由于x y，只需求出miny ，查轴心受力稳定系数表， x 0.823NxA2 .下弦杆文案大全1057.11 10 =185N/ mm 2 215 N/ mm 2 所选截面合适。0.823 6940* N103i y 6. 93=181.4N/ mm3i x 2.51y loy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 l Ox =4500mm屋架平面外根据支撑布置取计算需要净截面面积 A = flOy =13350mm1106.45 =5146.3mm 2215选用 2 L140 90 14 （短肢相并） ，见图

8、5。图 5 下弦截面A=6940 mm 2， ix =2.51cm， iy =6.93cm。按所选角钢进行截面验算，取 An A（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于 100mm，则可不计截面削弱影响）N 1106.45 10 2 215 N/ mm 2An 6100 x = lox 450 =179.3 =250= 1335 192.6 =350 所选截面满足要求。3. 端斜杆 Ba已知 N -585.77kN， l Ox lOy 253.9cm因为 l Ox l Oy ，故采用等肢角钢，使 ix iy选用角钢 2 L 100 12,见图 6文案大全=253. 93. 03253 . 93ll实

9、用文档图 6 端斜杆 BaA 4560mm2， ix 3.03cm， iy 4.64cm截面刚度和稳定验算x = lox i xy l oyi y=83.8 =150=54.7 =1504 .64由于 b / t 10/ 1.2 83.3 0 .58loy / b 0.58 253.9/ 10 =14.73yz y( 10 .475b4) lyt 2min x 0.6624N 585.77 10 xA 0.6624 456054 . 7( 1253 .9 1.20 .475 1042 2 ) 57 . 5193.9N/mm 2 215 N/ mm 2 所选截面满足要求。填板放两块， a =84

10、.6 cm40ix =403.03=121.2 cm4. 斜杆 Bb已知 N=470.29kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度屋架平面外根据支撑布置取选用 2 L100 6，见图 7。文案大全Ox =0.8l=0.82622=2097.6mmOy =2622mm209.763.10=N 252 99N2 208.63实用文档图 7 斜杆 BbA=2386 mm 2， ix =3.10cm， iy =4.44cm。N 470.29 10 =198.6N/mm 2 215 N/mm 2A 2368x = l ox i x=67.7 =350y loyi y262.24.4459.1 =350

11、所选截面满足要求。填板放两块， a =87.4cm80 ix =803.10=248cm5.再分腹杆 c1GN1 Nc1 =-239.35kN， N2 N G1=-197.35kN， 1 =4174 mm计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 l Ox =0.8l=0.82087=1669.6mm屋架平面外根据支撑布置取lOy = 1 （0.75+0.25 1 ） =4174（0.75+0.25 . ） =4396mm选用 2 L100 6，见图 8。图 8 再分腹杆 c1G 图 9 中竖杆 JeA=2386 mm 2， ix =3.10cm， iy =4.44cm。文案大全166.96=3l

12、o 301 5x = l ox i x实用文档=53.9 =3503. 10y loyi y439. 64.4499 =350由于 b / t 10/ 0.6 16.7 0.58loy / b 0.58 439.6/ 10=25.5yzminNyz Ay( 10 .475b4lyt 2)yz 0.5182239.35 100.5128 238699( 10.475 1042 2 ) 105.8439 .6 0 .6195.6N/ mm 2 215 N/ mm 2 所选截面满足要求填板放两块， 6.中竖杆 Jea =109.9cm40ix =403.10=124cm已知 N 0， l 0 0 .

13、9l 0.9 335301.5cm中间竖杆选用 2 L75 6 的角钢，并采用十字形截面，见图 9A=17.6 cm 2 , ix 0 2 .45 cm,ox ix0 2. 9.1 =103.6 =150 所选截面满足要求填板放五块， a =60.3cm40 ix0 =402.45=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-192191.7-41.5-205208.3-136.1-125.7172.7-82.942.21-75.7-204.61.34-165.70.000.000.0093.5-4.20.0053.9179.3131.783.867.7120.375.

14、999.597.798.868105.8113105106.479.7129.6103.6150350150150350150150350150350150150150250150150150350150150实用文档杆件名称上弦杆下弦杆AaBaBbCbDbDcEcE1F1c1G1GdHdH2I2J2-d2Je内力 设计值 N （ KN ）-1057.111106.45-26.24-585.77470.29-52.49-390.51287.63-78.7338.32-52.49-239.35-197.351.72-126.220.000.000.00150.38-2.110.00计算长度（ c

15、m）l 0 x l 0 y150.8 300450 1335201.5 201.5253.9 253.9209.76 262.2184 230229.84 287.3229.84 287.3208 260151.2 189104 130166.96 439.6261.2 326.5244 305162.8 203.5137.25 152.5179.92 449.8301.5 301.5选用截面短肢相并 2L160*100*14短肢相并 2L140*90*14T 型截面 2L50*5T 型截面 2L100*12T 型截面 2L100*6T 型截面 2L50*5T 型截面 2L100*12T 型截

16、面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面T 型截面2L75*62L75*62L50*52L50*52L100*62L75*62L75*62L50*52L50*52L75*6十字型截面 2L75*6截面积A （ cm2）69.46117.645.623.869.645.617.617.69.69.623.8617.617.69.69.617.617.6回转半径（ cm）i x i y2.80 7.862.51 6.931.53 2.533.03 4.643.10 4.441.53 2.533.03 4.462.31 3.532.31 3.531.53 2

17、.531.53 2.533.10 4.442.31 3.532.31 3.531.53 2.531.53 2.532.31 3.53i min imin=2.91 =2.91max min计算应力（ N/ mm2 ）0.8384/0.37950.6624/0.66240.7146/0.5701/0.7630.5182/0.4750.5230.5140.688/0.688/文案大全1601603=5mm fh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各杆件内力由表 2 查得，最小焊缝长度不应小于 8hf 1. 下弦节点 b 见图 10f fw 160N / mm2

18、图 10 下弦节点 b（ 1） 斜杆 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：肢背： lw肢尖： l2470 .29 32 0 .7 61470 .29 32 0 .7 510+12=245.3mm，取 lw 270mm103+10=150mm，取 l 170mm（2） 斜杆 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。所需焊缝长度为肢背： lw肢尖： l （3）竖杆232132390 .51 0 .7 6 390 .510 .7 5160160310+12=205.

19、7，取 lw 250mm103+10=126.2，取 l 150mmCb 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，取焊脚尺寸焊缝长度 lw 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=784.17-311.25472.92KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为 6mm，所需焊缝 长度为：肢背： lw肢尖： l2472 .92 32 0. 7 6160310+12=247mm，取 lw 270mm1320 .7 6 160472 .92 103+12=129，取 l 150mm（5）节点板尺寸：

20、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。文案大全2 0 .7 10 160fF6 583 . 14 10 68 .8114 .7N / mm HYPERLINK l _bookmark2 231 .22104 31 .222 0. 7 hf f fw 2 0 .7 5 1603实用文档设肢背与与肢尖的焊脚尺

21、寸分别为 10mm 和 6mm。所需焊缝长度为肢背： lw肢尖： l2 3585 .77 103 +20=194，取 lw 200mm1320 .7 6 160585 .77 10 3+12=157，取 l 180mm（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 :lw P +10= 52 .488 10 +10=5

22、6.9mm ,取 lw =65mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差偏心距 e =100-24.375.7mm设肢尖焊脚尺寸 8mm，设需焊缝长度为N=583.14-0.0583.14kN470mm，则f 2 heMWN 583 . 14 10lw 2 0 .7 8 (470 HYPERLINK l _bookmark1 16)3104 . 3N / mm22 0.7 8 (470 16) 2( f ) 2( f ) 2 ( . )2 114 .72 143 .1N / mm2 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l w 1631

23、 .22 1 .22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。N=1057.11KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为 8mm，则需焊缝长度为N 1057. 11 104 0. 7 hf f fw 4 0 .7 8 16016 311mm ，取 lw =375mm拼接角钢长度取 2 375+50800mm （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

24、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=1057.11 15% 158.6kN，设焊脚尺寸为 8mm，弦杆一侧焊缝长度为 250 mm，WNf 2 he lwM6fF233158 . 6 102 0 .7 8 (230158 . 6 10 68. 80.7 8 (230 16) 266 N / mm2 16)127 . 6N / mm2( f ) 2 ( f ) 2 ( 127 .6) 2 66 2 123 .7N / mm2（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，取焊脚尺寸文案大全160N / mm2hf =5

25、mm16016033实用文档焊缝长度 lw 40mm，取 lw=60mm（4）斜杆 J2 与节点板连接焊缝的计算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：肢背： lw肢尖： l232132150 .380 .7 6150 .380 .7 51012 86.6mm，取 lw=100 mm1010 54.8mm ，取焊缝长度 l =60mm（4）节点板尺寸：方法同前，如图 15 所示图 15 节点板 J 尺寸4 .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，传递内力文案大全2 0 .

26、7 6 1602 0.7 6 1601实用文档N=957.91kN设肢尖、肢背焊脚尺寸为 8mm，则需焊缝长度为lwN4 0 .7 h f f fw3957 .91 1016 164 0 .7 8 160拼接角钢长度不小于 2 300+12=612mm （2）弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的275 .3mm ，取 lw =300mm15%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 3143 .7 10肢背： lw 3 12 83.3mm ，取 lw=90mm143 .7 103肢尖 l 3 12 47.6mm ：，按构造要求

27、，取焊缝长度 l48mm，取 l =60mm（4）节点板尺寸：方法同前，如图 17 所示图 17 节点板 e尺寸5 .端部支座节点 a文案大全实用文档图 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。支座底板计算：支座反力R 52.488 18.9 0.5 2 52.488 / 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，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为Ac 280 ( 2 80 12 ) 59920mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：文案大全An 599203f32522 .26 103140 100166.4实用文档R 522 .26 10 8 .7N / mm2 fc底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算9 .6N / mm2 (满足),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M式中22-底板下的平均应力，2 -两边支承对角线长，=8.7N/ mm 22 = (140 14/ 2 )2 1002 166.4mm-系数，由