钢结构屋架设计

普通钢屋架设计焊接梯形钢屋架设计-、设计资料1、 某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。2、 厂房柱距6m,钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mmX400mm,屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。3、 车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。4、 荷载标准值（按水平投影面计）：（1）永久荷载： 二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m水泥砂浆找平层 0.4KN/m2保温层 0.5KN/m2一毡二油隔气层 0.05KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2屋架及支撑自重 0.384KN/m2（2）可变荷载：屋面活荷载标准值 0.7KN/m2荷载标准值 0.35KN/m2积灰荷载标准值 1.3KN/m25.屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示1350.50 」C1500*8=12000□ -■ & I:::由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000—2X150=23700mm,端部高度：h=1990mm（轴6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m，运输高度3.85m,工地有足够的起重安装条件。二、设计内容一）、屋盖的支撑系统布置（1）屋架上弦支撑系统的具体布置对上弦平面,横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内,为了增加屋盖的刚性,两道横向支撑的间距不宜超过60m。所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度LW30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。上弦支撑具体布置图如下11 |（2）下弦平面支撑系统布置同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。其具体支撑布置如下：1——1剖面图如下：注：SC—屋架上弦横向水平支撑 XC—屋架下弦横向水平支撑LG—系杆 zc—屋架上弦纵向水平支撑cc—垂直支撑 GWJ—钢屋架二） 荷载计算项目荷载标准值（KN/m2）荷载设计值（KN/m2）永久荷载三毡四油防水层0.40.48水泥砂浆找平层0.40.48保温层0.50.6一毡二油隔气层0.050.06预应力混凝土大型屋面板1.41.68钢屋架和支撑自重0.3840.4608总计3.1343.7608可变荷载屋面活荷载0.70.98雪荷载0.350.49积灰荷载1.31.82总计2.02.80

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算荷载组合组合一：全跨的永久荷载+全跨可变荷载(如图a)P=(3.7608+2.8)X1.6X5=52.4864KN/m2组合二：全跨的永久荷载+半跨可变荷载(如图b)P1=(3.7608+2.8)X1.6X5=52.4864KN/m2P2=3.7608X1.6X5=30.0864KN/m2如)P2=0.4608X1.5X6=4.1472KN/m2四)内力计算表杆件名称杆件内力系数(P=l)第一种组合第二种组合选定内力设计值(KN)左半跨右半跨全跨PX(3)kNPX(1)+PX(2)2(KN)PX(2)+P2X(1)(KN)(1)(2)(3)上弦杆AB0.000.000.000.000.000.000.00BD-6.25-2.48-8.73-458.21-402.65-318.21-458.21DF-9.05-4.49-13.54-710.67-610.09-507.95-710.67FH-9.17-6.09-15.26-800.94-664.53-595.53-800.94HI-7.39-7.39-14.77-755.22-610.21-610.21-755.22

下ac3.481.254.73248.26220.26170.31248.26弦ce8.003.5311.53605.17526.09425.97605.17eg9.345.3114.64768.40649.98559.71768.40杆gi8.446.7315.17796.22645.47607.16796.22aB-6.54-2.34-8.89-466.60-413.66-319.59-466.60斜Be4.762.116.87360.58313.32253.96360.58De-3.41-2.04-5.45-286.05-240.36-209.66-286.05腹De1.901.793.70194.20153.57151.11194.20eF-0.71-1.75-2.46-129.12-89.92-113.21-129.12杆Fg-0.441.561.12114.3423.8468.6468.64Hg1.55-1.530.021.0535.32-33.6762.58Hi-2.461.38-1.08-56.69-87.60-1.58-56.69Aa-0.500.00-0.50-26.24-26.24-15.04-26.24竖Ce-1.000.00-1.00-52.49-52.49-30.09-52.49腹Ee-1.000.00-1.00-52.4952.49-30.09-52.49杆Gg-1.000.00-1.00-52.49-52.49-30.09-52.49Ii1.031.032.06108.1285.0585.05108.12内力图如下（杆件轴线长度mm）五）杆件截面选择和检算1、节点板厚最大腹板内力N=—466.60KN,查表9—1并考虑构造要求,选用节点板厚t=12mm,支座节点板厚t=14mm。2、上弦杆整个屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦FG、GH的最大内力设计。计算内力：N=-800.94KN计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度lox=1508mmox屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化，取l=3l=1508X3=4524mmoyox截面选择：由于1=3lox选用不等边角钢，短边相接。oy ox，设九=70,查表得申=0.751，需要的界面尺寸A=Ngf=800940/(0.751X215)=49.60cm2。i二l/九二1508/70二2.15xoxi二l/九二4524/70二6.46yoy根据需要的A,i,i,由型钢表，选用2L180X110X10，其截面特性：xyA=56.8cm2,i=3.13,i=8.70xy截面验算：九二l/i二1508/3.13二48.2xoxx九二l/i二4524/8.70二52yoyy由九=52，查表得申二0.847，所以yy◎二N/甲A二800940/(0.847*5680.0)二166.48<f=215N/mm2Y3、下弦杆整个屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi得最大计算内力设计。计算内力：N=796.22KN=895750N计算长度：l=300cm,l=L/2=1185cmoxoy截面选择：A=N/f=796220/215=3703=37.03cm2，选用2L140X90X10不等边角钢，短边相连，截面特性：A=44.6cm2,i=2.56,i=6.84xy截面验算：X=l/i=300/2.56=117xoxxX=l/i=1185/6.84=173<[X]=350y oyyb=N/A=796220/4460=179<f=215N/mm24、端斜杆aB

计算内力： N=—466.60KN=—466600N计算长度： l二l二2535mm二253.5cmoxoy选用长度2L140X90X10，长边相连，A=44.522cm2,i二4.47,i二3.81xy截面验算：九二//i=253.5/4.47二57x oxx九二//i二253.5/3.81二67y oyy查表得申=0.769,y◎=N/pA=466600/(0.769*4460)=136<f=215N/mm25、腹杆5、腹杆Be计算内力计算长度截面选择N=360.58KN=360580N/二0.8/二0.8x2608二208.64cmox/二/二260.8cmoyA=N/f=360580/215=16.77cm2选用2L100X10,,截面特性为：A=19.261cm2,i二3.05,i二4.06xy截面验算：九二//i二208.64/3.05二68xoxx九二//i二285.9/5二57yoyx所以◎二N/A二360580/1926二187<f二215N/mm26、腹杆cD计算内力：N=-268.05KN=-268050N计算长度：/二计算长度：/二0.8x2859二228.72cmox/二2859二285.9cmoy选用2L110X10,截面特性:A=21.261cm2,i二3.3&i二5xy截面验算：查表得p=0.763x九二//i查表得p=0.763xx oxx九二//i二285.9/5二57y oyy所以Q二N/9A二268050/(0.763x2126.1)二165<f二215N/mm2x竖杆Aa和Ii按构造要求，分别选用2L110X10T型截面和十字形截面，所有杆件的截面选择如下表:计算内力(KN)截面规格截面面积(cm2)计算长度(cm)回转半径(cm)长细比容许长细比k]稳定系数应力b(N/mm2)loxloyixiy九x九y9x9y-800.94-II-56.8150.8452.43.138.7048.2052.001500.847166.48180x110x10

796.22_11_140x90x1044.630011852.566.84117173350179-26.24[—110x1021.261199.00199.003.385.0058.8839.80150.000.81417.06-466.60U40x90x10r44.6253.50253.504.473.8156.7166.541500.769136360.58[—100x1019.3208.64260.803.054.6068.4156.70350187-52.49「00x1019.261183.20229.003.054.6060.0749.781500.80737.99-286.05[—110x1021.3228.72285.903.385.0067.6757.181500.763165192.40[—100x1019.261228.72285.903.054.6074.9962.15350113.43-52.49[_100x1019.261207.20259.003.054.6067.9356.301500.76340.18-129.12[—110x1021.261250.32312.903.385.0074.0662.581500.72694.1168.64p00x1019.261249.52311.903.054.6081.8167.8035040.09-52.491 110x1021.261231.20289.003.385.0068.4057.801500.76136.50-61.61H110x1021.261271.68339.603.385.0080.3867.921500.68542.30-103.67[—110x1021.261269.60337.003.385.0079.7667.401500.68970.77108.12110x1021.261l二0.91二287.1oi二2.26127200142.32六）节点设计设计的节点为D、C两个节点（如下图），其余节点设计类同。

86^.■- 86^.■-j-m 1、下弦节点C先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，最后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。Bc焊缝计算N=360.58KN,角焊缝的设计值fw=160N/mm2,由构造要求设焊缝hf=7mm,则焊缝所需长度为ff肢背l'=0.7N/(2xhexfw)=0.7x360580/(2x0.7x7x160)=161mmwf取l=180mmw肢尖l'=0.3N/2hefw=0.3x360580/(2x0.7x7x160)=69mm取wfl=90mmwDe杆焊缝计算N=-3286.05KN，同上设h=7mm，以下h都取7mm。肢背l'=0.7N/2hefw=128mm取l=140mmw f w肢尖l'=0.3N/2hefw=0.3x286050/(2x0.7x7x160)=55mm取wfl=70mmwCe杆件焊缝计算N=-52.49KN，肢背l'=0.7x52490/(2x0.7x7x160)=23mm 口w 取l=45mmw肢尖l'=0.3x52490/(2x0.7x7x160)=10mm *w 取l=30mmw

下弦杆焊缝验算下弦杆与节点连接焊缝承受两相邻下弦杆内力之差。AN二605.17-248.26二356.91KN根据节点放样得节点板尺寸为600X400肢背焊缝验算：t=0.75AN/(2x0.7hl)=0.75x356910/(2x0.7x7x600—12)=45.62<fw=160N/mm2f fw f其节点图如下：L-!2L1XX102LWOXOOL-!2L1XX102LWOXOOL.<C>：yOXL2、上弦节点DDe杆焊缝计算与下弦节点“c”相同。(1)De杆焊缝计算N=194.20KN,设h=7mm,肢背/'肢背/'=0.65xN//2x0.7hfw=0.65x1942002x0.7x7x160=81mm取l=110mm肢尖w肢尖/'=0.35N/2x0.7hfw=43mm,取/=70mm2)上弦杆焊缝验算肢背处用槽焊缝连接，槽焊缝按两条焊缝计算，h'=t/2=12/2=6mm，焊缝设计强度应f乘折减系数0.8。节点板尺寸为380X310,设肢尖焊缝hf=7mm'假设集中荷载P与上弦杆垂直，忽略屋架上弦坡度影响。

肢背焊缝验算:t于=AN》+(P/2x1.22\0x0.7h于l'=,•(°.755356910)2+(52.4864/2)x].22)2,(220.7x66(380-⑵x补)=86.6<0.8fw=128N/mm2肢尖焊缝验算：Y(0.25x356910)2+氐2.4864/2)x1.22】x0.7x7x(380-12)x=44.17<fw=160N/mm2其节点图如下：零件截面长度数量重量（Kg）零件截面长度数量重量（Kg）钢结构课程设计土木07034107034135王旭号（mm）正反每米小计共计1L180xll0xl012