27M钢屋架课程设计

1、录、设计资料1、钢材和焊条的选用1三、屋架形式和几何尺寸 1四、屋盖支撑布置2五、荷载计算4、亠八、内力计算5七、杆件设计71、上弦杆72、下弦杆83、斜杆9.4、腹杆9.5、竖杆Hd10八、节点设计131、下弦节点“b ”132、上弦节点“B”143、屋脊节点“J”154、下弦跨中节点a”e175、端部支座节点a”a18九、附图20梯形钢屋架课程设计-一一 梯形钢屋架课程设计-一一 梯形钢屋架设计设计资料北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m,长度84米，柱距6m,厂房高度为15.70。车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，计算温度高于-20C。采用三毡四油，

2、上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层,1.5mX 6m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载为0.35kN/ rf,屋面活荷载为0.45kN/ rf,雪荷载为0.4kN/叭 风荷载为0.45 kN/ rf。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mmX 400mm,混凝土标号为C20。设计荷载标准值见表1 （单位：kN/ rf）。防水层找平层保温层找平层混凝土屋面板0.40.40.10.51.4表1钢材和焊条的选用根据北京地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用Q235BF钢，要求保证屈服强度fy、抗拉强度fu、伸长率S和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C

3、）三项化学成分的合格含量。焊条采用E43型，手工焊。屋架形式和几何尺寸由于采用1.5m*6m预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系,故选用平坡梯形钢屋架。屋面坡度i =1/10。-一一一_梯形钢屋架课程设计 7-梯形钢屋架课程设计 #7-屋架计算跨度丨0 =丨-2x150 =27000 -2x150 = 26700mm。屋架端部高度取：H 0 = 2000mm。跨中高度：H =H0+ m.i=2000 + 26700/2x0.1 = 3335 上 3350mm。2屋架高跨比蛊=80屋架跨中起拱f =丨/500 =54mm,取50mm。为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采

4、用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为1.5m,屋架几何尺寸如图1所示。Cat?1350LT*F5066-o58 p-rL315013500Fee图1： 27米跨屋架几何尺寸四、屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端5.5m开间内布置上下弦横向水平支撑,在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系 杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支 座出的系杆为刚性系杆（图 2），安装螺栓采用 C级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径: d0=21.5mm。梯形钢屋架课程设计梯形钢屋架课程设计2feo

5、oaCClCC2LG2003GG3cce1 r1m1 oLGE3L3住竝GCeLG2LGXXGGICCS GGI600陶gGGI CC3GGICCl GGIGGIffl2：關上蕨支魅16000CClcc?GG3CClksI 5cIfiTIT匚匚1GGIGGI CC3GG3GG3LGBLG2&63&3GGIX述XGGICClGGICClas.GGICC3 GGICClGGlr77GGlGG2CC2LGEGClC匚3GGI1l/1 1GOlGGI图4：垂直婶1-1GGCC4GG2XX超3：飜用麴梶LG2LG3GGICCl因5：垂直支律2-2INNK7V1GGIGG2LGEucz梯形钢屋架课程设计

6、7-梯形钢屋架课程设计 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）五、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取活 荷载0.45kN/m2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式 g =（0.12 +0.011 kN/m 2计算，跨度L单位为m,荷载计算结果见表2。荷载名称标准值（kN/ m2）设计值（kN/ m2）预应力混凝土大型屋面板1.41.4X 1.2= 1.68三毡四油上铺小石子防水层0.40.4X 1.2= 0.48水泥砂浆找平层0.40.

7、4X 1.2= 0.48厚泡沫混凝土保温层0.10.1X 1.2= 0.12找平层0.50.5X 1.2= 0.6屋架和支撑自重0.12+0.011X 27=0.4170.417X 1.2= 0.50永久荷载总和3.2173.86屋面活荷载0.20.2X 1.4= 0.28积灰荷载0.60.6X 1.4= 0.84可变荷载总和0.81.12荷载计算表表2设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况: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:卩全=(3.86+1.12)咒1.5咒6 = 44.82kN2.全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载:卩全=3.86x2.5x6 =34.74kN

8、半跨节点可变荷载:P 半=1.12x1.5x6 =10.08kN3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载：全跨节点屋架自重:卩全=0.50 x1.5x6 = 4.5kN半跨节点屋面板自重及活荷载:P 半=1.68 +0.56x1.5x6 =10.5kN1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。八、内力计算3。由图解法或数解法解得 P= 1的屋架各杆件的内力系数（P= 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，计算结果见表屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（P=1）内力组合值计算杆内力（kN）在左半跨（1）在右半跨（2）全跨（3）组合（1）组

9、合（2）组合（3）N=P X(3)N左=卩全X( 3) +P 半X( 1 )N右=卩全X( 3) +P 半X( 2)N左=卩全X( 3)+P 半X( 1)N右=卩全X( 3)+P 半 X( 2)上弦AB00000 1 0000BC-7.19-2.79-9.98-447.30-419.18-374.83-120.41-74.21-447.3CD-7.19-2.79-9.98-447.30-419.18-374.83-120.41-74.21-447.3DE-10.75-5.06-15.81-708.60-657.60-600.24-184.02-124.28-708.6EF-11.33-5.06

10、-16.39-734.60-683.60-620.39-192.72-126.89-734.6FG-11.33-5.06-16.39-734.60-683.60-620.39-192.72-126.89-734.6GH-11.05-7.62-18.67-836.79-759.98-725.41-200.04-164.03-836.8HI-11.05-7.62-18.67-836.79-759.98-725.41-200.04-164.03-836.8IJ-11.54-7.62-19.16-858.75-781.94-742.43-207.39-166.23-858.8下弦ab3.961.415

11、.37240.68226.47200.7765.7538.97240.7be9.343.9713.31596.55556.54502.41157.97101.58596.6cd11.426.8218.24817.52748.77702.40201.99153.69817.5de8.98.917.8797.80708.08708.08173.55173.55797.8斜腹杆aB-7.42-2.63-10.05-450.44-423.93-375.65-123.14-72.84-450.4Bb5.572.387.95356.32332.33300.1794.2660.77356.3bD-4.18-

12、2.29-6.47-289.99-266.90-247.85-73.01-53.16-290.0De2.592.024.61206.62186.26180.5147.9441.96206.6ef-1.01-2.49-3.5-156.87-131.77-146.69-26.36-41.90-156.9fG-0.21-2.49-2.7-121.01-95.91-118.90-14.36-38.30-121.0Ef0.7300.7332.7232.7225.3610.953.2932.7Gd-0.931.660.7332.7215.9942.09-6.4820.72-6.542.1dg3.13-1.

13、971.1651.9971.8520.4438.09-15.4738.120.4gJ3.87-1.971.985.16105.0246.1549.19-12.1449.246.1Hg0.6700.6730.0330.0323.2810.053.0230.0竖杆Aa-0.50-0.5-22.40-22.41-17.37-7.50-2.25-22.4Cb-10-1-44.80-44.82-34.74-15.00-4.50-44.8Ee-1.50-1.5-67.20-67.23-52.11-22.50-6.75-67.2Ff-10-1-44.80-44.82-34.74-15.00-4.50-44.

14、8Hd-1.50-1.5-67.20-67.23-52.11-22.50-6.75-67.2Ig-10-1-44.80-44.82-34.74-15.00-4.50-44.8Je000000000梯形钢屋架课程设计1508i 梯形钢屋架课程设计1508i 七、杆件设计1、上弦杆整个上弦米用等截面，按 HI、IJ杆件的最大设计内力设计。N = -858.8kN上弦杆计算长度:在屋架平面内：为节间轴线长度IOX=l0=1508mm在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力变化情况，取loy为支撑点间的距离，即l oy= 1509x2 +1508 = 4

15、526mm根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N = -450.4kN，查表得，中间节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度选用 14mm。设几=60，查Q235钢的稳定系数表，可得W =0.807 （由双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类），则需要的截面积:需要的回转半径:ixl ox150860858.8X1030.807X215=25.1mm,i=49.5cm2loy4950060=82.5mm根据需要A、ix、iy查角钢规格表，选用2L160X 100X 10,肢背间距 a= 12mm,则 A =50.63cm，ix =2.85cm，iy=

16、7.78cm按所选角钢进行验算:OX28.5= 52.9，l oy4950077.8= 63.6满足长细比兰k = 150的要求。梯形钢屋架课程设计.梯形钢屋架课程设计.858.8 灯03由于b i，只需求Wy，查表Wy = 0.791,则恥 0.791 倔63 MPX214.4MP心15MPa所选截面合适，上弦截面如图所示:图6:上弦截面2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd杆计算。N=817.5kNlox = 4500mm，loy = l0 = 26700 / 2 = 13350mmN 817.5X103A = 一 =所需截面积为（因跨中有通长系杆）2 2=3802.3mm

17、 = 38.02cm215选用2L140*90*10,因lOyl0 x,故用不等肢角钢，短肢相并。2A = 44.522cm ， ix = 2.56cm， iy=6.85cmoxix貉175.8350，対l oyiy下弦截面如图:1409010梯形钢屋架课程设计- 7-梯形钢屋架课程设计- 7-图7.下弦截面3、斜杆按端斜杆aB最大设计内力设计。杆件轴力:计算长度:N = -450.4kNlox =loy = 2535mm因为lox=loy，故采用等肢角钢，使ixy。选用2L100X 10。则:2A = 38.5223m , ix=3.05cm , iy = 4.60cm丘=竺=83.1,ix

18、 30.5rA. =G 2535 =55.146.0iy450.4 X103由于Ay吒Zx，只需求W x。查表W x = 0.668则:= 175.0MPa 215MPa ,故所选截面合适。0.668x3852.2端斜杆截面如图:图8.端斜杆截面4、腹杆腹杆cf-fG在f节点处不断开，采用通长杆件。Ncf =T56.9kN,NfG =T21.0kNlox = 2087mm，在再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距桁架平面外的计算长度:梯形钢屋架课程设计 梯形钢屋架课程设计 0y= 1,0.75 +0.25N1)=4174x(0.75 +0.25x121.0156.9)=39

19、35.2mm选用2L110X 10，查角钢规格表得2A = 45.522cm , ix=3.38cm，iy=5.00cm由于几yr1 oxfx =一ix208733.8=61.7 150,1 oy3935.250.0=78.7 c 150,只需求x。查表X = 0.701,则:156.9 X103再分腹杆截面如图:5、竖杆HdN = -67.2 kN，lOX0.701x4552.2= 49.2 MP a 215 MPa图9:再分腹杆截面= 0.81 =0.8X3040 = 2432mm , g=3040 mm由于杆件内力较小，按几=可=150选择，需要的回转半径为OX2432查型钢表,勾150

20、=16.2mm， ioy3040可150=20.3mm选截面的ix和iy较上述计算的ix和iy略大些。选用2L63X 5,其几何特性为:A = 12.286cm2, ix=1.94cm ,=3.04cmox243219.4只需求= 125.4 150 ,。查表I oy304030.4=100150=0.411,则:梯形钢屋架课程设计,梯形钢屋架课程设计,竖杆截面如图:WxA67.2 X1030.411x1228.6= 133.08MP ac215 MPa4。其余各杆件的截面选择结果见表一-一一一.J梯形钢屋架课程设计梯形钢屋架课程设计屋架杆件截面选择表号计其民*上m鹫爸菽Off耳轉出駆rmJL

21、0ii.4q上HT. 11-S59215 as452.6-incox 100 x1050-652-S5-J85Z9162-60150.791*214.5下K匚dSIP4501335IL140X90X1044.5222.566居517 5.SO194.903500J9T1*6aB-450.4253.5253.5ILIOOX 103S.5223.054-683.1155.111500.66S-15.0Bb3阪3260.S260. Si厂lOOX 103S.522yOD4.6Sd.5156.701刃0.655141.2bD-2902S6.9286.9r IOO X 103S.5223.054.694

22、.062.371500.594-126 De206.62S5.9285.9nr100X1038,5223.054,693462,151500,594Ct-156.920 S.-393.52nrBOX 1045.5225-3Sn61.s.-o1500.701-492tG-12120S.-393.52nrnox w45.5225dS561.-078.70150a-Qi-37.9Ef32-1S53183.3-ir65X51Z2S61.943.C494.4a60.30150a 59444.S杆Gd-6-5325.1525.1nr65X512.2S61.945.04S3.1155.111500.6685

23、1.342.1电3S.1224.9425.963X512.2S61.945.0483.1155.111501.6681S.620A-ir492224.9425.9nr65X51Z2S61.943.04S3.1155411502.66815.046.1Hg30202.7202.7nr63X512.2S61.945.04104.4855.111500.52946.2Aa-22.4159-2199nr63X512.286L945-0482.0665.46150OQo-27.0Cb-44.8isyz229i厂63X512.2S61.94jM94.4375.331500.594-61.4Ec-67.22

24、07.2259nr63X512.2S61.945.C4106 808501500上广-lOoi.S杆Ft-44. S104130nr65X512.2S61.94jM53.6142-61500.S42-433H且-67.2245-2504nr63X512.2S61.943.04125.56loaoo150.+11-135.1Ig-44.8121.6152-ir63X512.2861.943.0462.6850.001500.仔-45.8梯形钢屋架课程设计一 一 梯形钢屋架课程设计一 一 梯形钢屋架课程设计 八、节点设计采用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw= 160Mpa。1

25、下弦节点“ b”设bB杆的肢背和肢尖焊缝 hf =8mm和6mm，所需焊缝长度为:KiN肢背 l1 : l0.7hf1ffw+ 2hf。.砂35如 103o8 = 145.23mm2x 0.7x8x160K2N肢尖 l2: l2=fW+2hf0.35X 356.3X1032x0.7x6x160+ 2x6=104.79mm取 h =160mm I2 =120mm设bD杆的肢背和肢尖焊缝 hf=8mm和6mm，所需焊缝长度为:K1N肢背 h : I10.7hf1ffW+ 2hf0.65 X 290 心032X0.7X8X160+ 2咒8 =121.19mmK2N肢尖l2: l20f2hf0.35X

26、290X103 丄 c ccrLc+26 = 87.52 mm 2X0.7X6X160取 h =130mm I2 =90mmbC杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf = 5mm。根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图（见图11），从而确定节点板的尺寸为280X 340mm。下弦与节点板连接到焊缝长度为340mm, hf =5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差 N = Nbc-Nab= 596.6-240.70.65 X 355.9 X103=355.9kN。验算肢背焊缝的强度: 2 2Tf =1=_ 1 = 100.1N /mm 2X 26

27、0=520mm上弦与节点板间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝 应按上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝hf -10mm,节点板长度为500mm,节点一侧弦杆焊 缝的计算长度为 Iw =(500/2 -10 -20) = 220mm。焊缝应力为:N 0.15x858800仁=41.8M Pa2x0.7x10咒 2206x0.15x858800 x78.1” 厂“亠仆2X0.7X10X2202= 89.1MPa 160MPaf 11 9 22g 十 418=84.1M ZWPa节点形式如图：SCO3no图12:屋脊节点“ J”一一二二梯形钢屋架课程设计 梯形钢屋架课程设计

28、#2L140X4、下弦跨中节点“ e”跨中起拱50mm,下弦接头设于跨中节点处，连接角钢取与下弦杆相同截面90X 10, hf =8mm，焊缝长度:4 77 汁存 f fW +16 = 4薦豊他+心 254.4mm，取 Iw=300mm拼接角钢长度I =2x300 + 10 = 610mm。弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。N =797.8x15% = 119.7kN设肢背、肢尖焊脚尺寸为8mm,弦杆一侧需焊缝长度为肢背:Iw130.65X119.7X103277140 +12=78.2mm，取 Iw1=90mm肢尖I w230.35X119.7X10297心140 +12=

29、47.63mm，按构造要求，取焊缝长度Iw50mm，取Iw2=60mm节点板宽度是由连接竖杆的构造要求所决定的，按比例绘出节点详图，从而确定节点0.65x797800板尺寸。2x0.7冥6(600 12) _105MPa 吒 ff _160Pa焊缝强度满足要求。节点形式如图：图13:下弦跨中节点“ e”梯形钢屋架课程设计 r-梯形钢屋架课程设计 r-5、端部支座节点“ a”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取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等，厚度14mm。(1)支座底板的计算支座反力：P= 44820N设支座底板的平面尺寸采用280mmx

30、 400mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280 x234 = 65520mm2。验算柱顶混凝土的抗压强度:CT = = 477810 =7.29MPa V 仁=9.6MPa An65520式中：fc 混凝土强度设计值，对 C20混凝土， fc=9.6MPa。支座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为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板， 每块板的单位宽度的最大弯矩为：M式中：b底板下的平均应力，即b=8.49MPa。a2 两边支承之间的对角线长度，即 a2 = J(140 -14)2 +1102 =172.6mm02 系数，由/比查表确定。b2为两边支承的相交点到对角线a2的垂直距离。由此得:110133b2b2=2F=84.8mm =84.8 =0.49 a2172.6查表得”2 = 0.0546则单位宽度的最大弯矩为:=0.05468.49咒