学士普通钢桁架设计计算书

普通钢桁架设计说明PAGEPAGE15目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc171858177"一、设计资料1HYPERLINK\l"_Toc171858178"二、设计步骤1HYPERLINK\l"_Toc171858179"三、设计内容2HYPERLINK\l"_Toc171858180"1.杆件尺寸2HYPERLINK\l"_Toc171858181"2.结构形式与布置2HYPERLINK\l"_Toc171858182"3.屋架荷载计算3HYPERLINK\l"_Toc171858183"4．内力计算45.杆件的截面选择56.节点计算97.节点尺寸及受力10HYPERLINK\l"_Toc171858184"四、参考文献：18

普通钢桁架设计一、设计资料1.设计一房屋跨度为24m的钢屋架，房屋平面尺寸为24m54m，地区雪压0.7KN/m2，基本风压为0.45KN/m2，分项系数为1.4，冬季室外计算温度为-20，不考虑地震设防。2.钢材选用Q235-B•F，焊条采用E43型，手工焊；上弦坡度i=1/10，端部高度H0=2m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱50mm.3.荷载恒荷载标准值：SBS沥青改性卷材0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m2吊顶0.4KN/m2屋架支撑自重为0.120.011L00.384KN/m2活荷载标准值：屋面活荷载（雪载）0.7KN/m2二、设计步骤1.确定屋架的形式和几何尺寸，确定节点尺寸以及计算各杆件长度；绘制屋架的几何尺寸图；2.屋架杆件的内力组合；荷载组合，计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数；并绘制内力系数图；3.杆件截面选择，按轴心受力构件（拉或压）进行设计；4.焊缝计算，焊缝在轴心力作用下的强度计算；5.节点设计，根据节点板的几何尺寸，计算焊缝的实际长度，根据计算焊缝的实际长度绘制节点图；6.绘制屋架施工图。设计内容1.杆件尺寸桁架计算跨度:跨中及端部高度桁架的中间高度：在23.7m的两端高度：在24m轴线处端部高度：桁架跨中起拱50mm（）。2.结构形式与布置桁架形式与几何尺寸如图1所示。图1桁架形式及几何尺寸3.桁架荷载计算永久荷载：SBS沥青改性卷材0.35KN/m21.35=0.4725KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m21.35=0.54KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.35=0.54KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m21.35=2.16KN/m2吊顶0.4KN/m21.35=0.54KN/m2屋架支撑自重0.120.011L00.384KN/m21.35=0.5184KN/m2共4.771KN/m2可变荷载：屋面活荷载0.7KN/m21.4=0.98KN/m24.内力计算内力分析中，通常作如下假定：1)所有荷载都作用在节点上；2)所有杆件都是等截面直杆；3)各杆轴线在节点处都能相交于一点；4)所有节点均为理想铰接。设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：全垮恒荷载＋全垮活荷载：全跨节点永久荷载及可变荷载 （2）全垮恒荷载＋半跨活荷载全跨节点永久荷载：半跨节点可变和载：(3)全垮屋架包括支撑重＋半跨屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点和桁架自重：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。各荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1。5.杆件的截面选择(表2）1）上弦杆整个上弦采用等截面，按最大内力N=-1008.28kN计算。L0x=1206mm,L0Y=3618mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=150。因L0Y/L0x=3，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，整体稳定系数按b类查。经计算选用规格为18012512（A=75.824mm2,ix=35．7mm,iy=96.1mm）可得到x=1206/35．7=33.78<=150y=3618/96.1=37.65<=150由max=37.65,查得b类=0.870，即代入稳定条件=N/(A)=1008280/(0.8707582．4)=152.85N/mm2<215N/mm2满足要求。2)下弦杆整个下弦采用等截面，按最大内力N=969150N计算。L0x=3000mm,L0Y=14850mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350。因L0Y>>L0x，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，不考虑空洞削弱，整体稳定系数按b类查。需要的净截面面积为An=N/f=969150/215=4508mm2选用规格为18011012（A=6742mm2,ix=31.0mm,iy=87.6mm）可得到x=3000/31.0=97<=350y=14850/87.6=170<=350满足要求。3)腹杆①aB杆NaB=-548710N,L0x=L0Y=2535mm选用1409010（A=4452mm2,ix=44.7mm,iy=33.74mm），长肢相拼可得到x=2535/44.7=56.71<=150y=2535/33.1=67.78<=150由max=67.78,查得b类=0.795，即代入稳定条件=N/(A)=548710/(0.7954452)=155N/mm2<215N/mm2满足要求。②Bb杆N=+468.53kNL0x=2087mm,L0Y=2609mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=439.9103/215=2046mm2选用708（A=2134mm2,ix=21.3mm,iy=33.0mm）可得到x=2087/21.3=98<=350y=2609/33=79<=350满足要求。③bD杆N=-383.18kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用908（A=2788mm2,ix=27.6mm,iy=40.9mm），可得到x=2288/27.6=83<=150y=2860/40.9=70<=150由max=83,查得b类=0.668，即代入稳定条件=N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199N/mm2<215N/mm2满足要求。④Dc杆N=290.84kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=280.7103/215=1306mm2选用705（A=1376mm2,ix=21.6mm,iy=32.4mm）可得到x=2288/21.6=106<=350y=2860/32.4=88.3<=350满足要求。⑤cF杆N=-228.52kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用906（A=2128mm2,ix=27.9mm,iy=40.5mm），可得到x=2495/27.9=89<=150yy=31199/40..5=777<==150由max=889,查得b类=0.6628，即代入入稳定条件件==N/(AA)=2666.41103/(0..62821288)=2002N//mm2<2155N/mmm2满足要求。⑥Fd杆N=+1153.888kNL0x=24955mm,L0Y=31199mm.QQ235钢f=2115N/mmm2，压杆=3350需要的净截面面面积为An=N/ff=1533.11003/2155=7122mm22选用636（A=14558mm22,ix=19.33mm,iiy=29.88mm）可得到x=24955/19..3=1229<=3500yy=31199/24..5=1005<=3500满足要求.⑦dH杆N=-995.5kkNL0x=27088mm,L0Y=33855mm.QQ235钢f=2115N/mmm2，压杆=3350选用706（A=16332mm22,ix=21.55mm,iiy=32.66mm），可得到x=27088/21..5=1226<==150yy=33855/32..6=1003<=1500由max=1126,查得b类=0.4406，即代入入稳定条件件==N/(AA)=1444.91103/(0..40616322)=2118N//mm2=2155N/mmm2满足要求。⑧He杆N=-227.9kkNL0x=27088mm,L0Y=33855mm.QQ235钢f=2115N/mmm2，压杆=3350选用635（A=12228mm22,ix=19.44mm,iiy=29.66mm），可得到x=27088/19..4=1339<==150yy=33855/29..6=1114<=1500由max=1139,查得b类=0.3349，即代入入稳定条件件==N/(AA)=0..4381103/(0..34912288)=1..02NN/mm22<2155N/mmm2满足要求.⑨eg杆N=++132..09kNNL0x=29266mm,L0Y=36577mm.QQ235钢f=2115N/mmm2，压杆=3350需要的净截面面面积为An=N/ff=1322090//215==614mmm2选用635（A=12228mm22,ix=19.44mm,iiy=29.66mm）可得到x=29266/19..4=1551<=3500yy=36577/29..6=1224<=3500满足要求。⑩gK杆N=-447.433kNL0x=29266mm,L0Y=36577mm.QQ235钢f=2115N/mmm2，压杆=3350选用705（A=10880mm22,ix=21.66mm,iiy=32.44mm），可得到x=29266/21..6=1335<==150yy=36577/32..4=1113<=1500由max=1135,查得b类=0.3365，即代入入稳定条件件==N/(AA)=477430//(0.336510800)=1220.311N/mmm2<215N/mmm2满足要求.节点计算（表表3、4、5）1）杆件件与节点板板的焊缝计计算2)节点点设计钢桁架一般在在节点处设设置节点板板，把汇交交于节点的的各杆件都都与节点板板相连接，形形成桁架的的节点，各各杆件把力力传给节点点板并互相相平衡。一一般杆件把把全部内力力N传给节点点板，而在在节点处连连续的杆件件则把两侧侧的内力差差传给节点点板；当节节点上作用用有荷载时时，则传给给节点的力力为N或与P。有局部部弯矩的杆杆件则还要要传递弯矩矩和剪力。7..节点尺寸寸及受力1))节点A（如图2）因为AB杆内内力为0，所以按按构造要求求设计焊缝缝。按画图图时为满足足腹杆焊缝缝长度所确确定的节点点板实际宽宽度设计焊焊缝长度l=1500mm,焊脚尺寸hf=5mm.0KN0KN-25.88KN┗160×100×14┗63×5图22))节点B（如图3）弦杆肢背为塞塞焊缝，节节点板厚度度为10mm塞焊缝强度验验算：设焊焊脚尺寸弦杆杆肢尖角焊焊缝强度验验算：设焊脚尺寸且N=246685300N图33))节点C（如图4）因为节点C两两侧为0，所以按按构造要求求设计焊缝缝。按画图图时为满足足腹杆焊缝缝长度所确确定的节点点板实际宽宽度设计焊焊缝长度l=1700mm,焊脚图44）节节点K(屋脊节点)（如图5）图5竖杆Kk杆端端焊缝按构构造取为5mm和80mmm。上弦与与节点板的的连接焊缝缝，角钢肢肢背采用塞塞焊缝，并并假定仅受受屋面板传传来的集中中荷载，一一般可不作作计算。角角钢肢尖焊焊缝应取上上弦内力的的15%进行计算算，即N=。产生生的偏心弯弯矩：M=Ne==158..9103380=1127122000NNmm现现取节点板板尺寸如图图所示。设设肢尖焊脚脚尺寸hf2=10mmm,则焊缝计计算长度lw2=2000-2110-5==175mmm。验算算肢尖焊缝缝强度：==159NN/mm22<=160NN/mm22((满足)拼接角钢一侧侧的焊缝长长度按弦杆杆所受内力力计算。设设角焊缝焊焊脚尺寸hf=t-22=10--2=8mmm。则接接头一侧需需要的焊缝缝计算长度度为：==295..6mmm拼接角钢的总总长度为mm取。拼接角钢竖肢肢需切去的的高度为取，即竖肢余余留高度为为75。5）节节点a(支座节点)（如图6）根据端斜杆和和下弦杆杆杆端焊缝，节节点板采用用─。为便于施施焊，取底底板上表面面至下表面面的距离为为160。且在支座座中心线处处设加劲肋肋─，高度与节节点板相同同，亦为440。⑴底底板计算支座反力，根据构造造需要，取取底板尺寸寸为。柱采用混凝凝土N//mm2。作用于于底板的应应力为N/mm22<N/mmm2底板被节点板板和加劲肋肋分成4块两相邻邻边支撑板板，计算底底板单位宽宽度上的最最大弯矩需要底板板厚度：，取20⑵⑵加劲肋计计算设，取角焊缝缝最大计算算长度（实实际焊缝长长度）⑶⑶加劲肋、节节点板与底底板的连接接焊缝计算算取8mm.焊焊缝的总计计算长度为为取800mmm.图677）节点c（如图7）N=867..5-639..86=227..64kNN肢背焊缝取肢尖焊缝取 图7表1杆件件内力组合合表（KN）杆件组合一内力设计值跨恒活荷载kN1=50..4k上弦杆AB00BCCD-9.0522-468.553DEEF-14.9884-775.557FGGH-18.9005-978.552HI-19.0772-987.222IJJK-19.488-10008.28下弦杆ab4.705+243.553bc12.3622639.866cd16.76867.5de18.7244969.155ef18.30559947.47斜杆aB-10.6001-548.771Bb8.732451.977bD-7.4033-383.118Dc5.619290.844cF-4.4155-228.552Fd2.973153.888dH-1.8455-95.5He0.65444.19eg1.122124.8gK1.798111.611gI0.613331.73竖杆Aa-0.5-25.888CbEc-1.0-51.766GdJg-1.0-51.766Ie-1.5-77.644Kf00表2杆杆件截面选选择表杆件内力设计值/kN截面形式与规格截面面积/mm2回转半径/mm长细比稳定系数应力设计值NN/mm22ixiyxyxy弦杆JKIJ-1008..38160110014469402878.653.838.30.838152.855de969.15514099012528025.468.9118172210斜杆Aa-25.88812588010394039.833.163.4676.