2022年梯形钢屋架课程设计汇总 .pdf

1 山东建筑大学课程：建筑施工与组织院 （部） ：成教学院专业：土木工程班级：13 级函授专升本土木工程学生姓名：项瑜学号：1313011005 指导教师：焦红精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页2 1 设计资料：1、 车间柱网布置：长度150m ；柱距 6m ；跨度 18m 2、 屋面坡度： 1：10 3、 屋面材料：单层彩色钢板波形瓦4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重0.3KN/m 2，波形瓦自重0.12 KN/m 2，檩条 0.1KN/ m 2。2） 活载：雪压0，屋面活荷载0.2 KN/m 2。5、 材质Q235 钢，焊条E43XX 系列，手工焊。2 . 结构形式与选型采用槽钢檩条，檩条间距为1500mm 屋架形式及几何尺寸如图所示根据厂房长度 (150m60m) 、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3 道，下弦由于跨度为 18m 故不设下弦支撑。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页3 梯形钢屋架支撑布置如图所示：3 . 荷载计算屋面活荷载0.2KN/m 2进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（ KN/m2）设计值（ KN/m2）波形瓦自重0.12 0.121.350.162 屋架及支撑自重0.3 0.31.350.405 檩条0.1 0.11.350.135 永久荷载总和0.52 0.702 可变荷载总和0.2 0.21.4 0.28 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页4 荷载组合方法：1、全跨永久荷载1F全跨可变荷载2F2、全跨永久荷载1F半跨可变荷载2F3、全跨屋架（包括支撑）自重3F半跨屋面板自重4F半跨屋面活荷载2F4. 内力计算计算简图如下精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页5 屋架构件内力组合表杆件名称杆件编号单位荷载F1 静载作用（ KN/m 2）活载（ KN/m 2）0.7 杆件内力计 算内力在左在右全跨全部恒载3.578 屋架支撑0.608 大型屋面板1.89 在左在右全部组 合一组 合二组 合三在左在右全部上弦杆AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC -4.69 -2.16 -6.23 -22.28 -3.79 -8.86 -4.09 -11.77 -3.28 -1.51 -4.36 -143.84 -138.02 -86.01 -143.84 CD -4.68 -2.16 -6.22 -22.25 -3.78 -8.85 -4.08 -11.75 -3.28 -1.51 -4.35 -143.63 -137.83 -85.89 -143.63 DE -6.21 -3.93 -9.00 -32.19 -5.47 -11.73 -7.42 -17.01 -4.34 -2.75 -6.30 -207.85 -197.30 -116.34 -207.85 EF -6.20 -3.92 -8.99 -32.17 -5.47 -11.72 -7.42 -16.99 -4.34 -2.75 -6.29 -207.70 -197.15 -116.26 -207.70 FG -5.32 -5.32 -9.10 -32.57 -5.54 -10.06 -10.06 -17.21 -3.73 -3.73 -6.37 -210.32 -196.02 -104.32 -210.32 下弦杆ab -1.21 -2.82 -3.49 -12.49 -2.12 -2.29 -5.34 -6.60 -0.85 -1.98 -2.44 -80.62 -72.00 -28.38 -80.62 bc 1.87 -0.83 1.01 3.60 0.61 3.53 -1.57 1.90 1.31 -0.58 0.70 23.25 26.51 29.44 29.44 cd 2.07 0.72 2.31 8.26 1.40 3.91 1.36 4.36 1.45 0.51 1.62 53.33 52.43 36.52 53.33 斜腹杆aB -5.06 -2.05 -6.51 -23.31 -3.96 -9.56 -3.87 -12.31 -3.54 -1.43 -4.56 -150.49 -144.99 -92.14 -150.49 Bb 3.38 1.83 4.68 16.76 2.85 6.39 3.46 8.85 2.37 1.28 3.28 108.19 103.28 62.69 108.19 bD -2.15 -1.79 -3.42 -12.25 -2.08 -4.06 -3.39 -6.47 -1.51 -1.25 -2.40 -79.09 -74.28 -41.31 -79.09 Dc 0.73 1.55 1.83 6.55 1.11 1.38 2.93 3.46 0.51 1.08 1.28 42.27 38.11 16.21 42.27 Cf 0.38 -1.54 -0.71 -2.54 -0.43 0.72 -2.90 -1.34 0.27 -1.07 -0.50 -16.41 -12.29 2.99 -16.41 Fd -1.45 1.36 -0.48 -1.73 -0.29 -2.73 2.56 -0.91 -1.01 0.95 -0.34 -11.16 -14.81 -21.82 -21.82 竖杆Aa -0.50 0.00 -0.50 -1.79 -0.30 -0.95 0.00 -0.95 -0.35 0.00 -0.35 -11.55 -11.55 -8.63 -11.55 Cb -0.93 0.03 -0.91 -3.27 -0.56 -1.77 0.06 -1.73 -0.65 0.02 -0.64 -21.10 -21.18 -16.07 -21.18 Ec -0.95 0.03 -0.93 -3.34 -0.57 -1.80 0.05 -1.77 -0.67 0.02 -0.65 -21.58 -21.66 -16.42 -21.66 Gd 0.08 0.08 0.85 3.03 0.52 0.15 0.15 1.60 0.06 0.06 0.59 19.58 16.68 3.90 19.58 5.杆件设计1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=210.32KN 上弦杆计算长度：在屋架平面内：0 x0ll1.508m，0yl2 1.5083.016m上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N= 115.16 KN ，中间节点板厚度选用6mm，支座节点板厚度选用8mm 设60，0.807，截面积为32N210.32 10A1327.4mmf0.807215需要回转半径：0 xx0yyl1.508im25.1mm60l3.016im50.3mm60精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页6 查表选用2 110706 上弦截面110706xxyy6验算0 xxx0yyyl1508m75.0mmi20.1l3016m85.2mmi35.4满足长细比要求，yx查表y3y0.655N210.3210aaA0.6552120 151.5MP 215M P满足要求其余计算结果见下表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页7 屋架杆件截面选择表杆件名称杆件编号内力（KN ）计算长度 cm 截面规格截面面积（ cm 2）回 转 半 径（cm ）长细比容许长细比稳定系数计 算 应 力yNA（ N/mm 2）0 xl0ylxiyixyXy上弦FG -210.32 150.8 30.16 2110706 21.2 2.01 3.54 75.0 85.2 150.00 0.720 0.655 151.55 下弦ab -80.62 300 885 2100 801034.40 2.53 4.63 118.58 191.14 150.00 0.447 0.204 -114.88 斜腹aB -150.49 253 253 2100 631031.00 1.74 4.86 145.40 52.06 150.00 0.322 0.847 -150.76 Bb 108.19 209.04 261.3 290 56514.42 1.59 4.32 131.47 60.49 350.00 0.383 0.807 195.89 bD -79.09 229.12 286.4 29056 514.42 1.59 4.32 144.10 66.30 150.00 0.329 0.774 -166.71 Dc 42.27 229.12 286.4 27045511.22 1.28 3.14 179.00 91.21 350.00 0.227 0.614 165.96 Cf -16.41 249.92 312.4 210063 619.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -24.44 Fd -21.82 249.92 312.4 210063619.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -32.50 竖杆Aa -11.55 159.2 199 263 40 58.12 1.14 3.09 139.65 64.40 150.00 0.349 0.786 -40.76 Cb -21.18 183.2 229 2 70 45511.22 1.28 3.41 143.13 67.16 150.00 0.333 0.769 -56.69 Ec -21.66 207.2 259 27550 1023.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 Gd 19.58 231.2 289 27045 511.22 1.28 3.14 180.63 92.04 350.00 0.225 0.608 77.56 6、 节点设计1.下弦节点用 E43 型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值wff160MPa。125155145133361496670502100801029056527045529056566 50506N=29.44KNN=80.62KNN=108.19KNN=21.18KNN=79.09KN 下弦节点 b精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页8 a.下弦节点“ b” ，设“ Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为fh 6mm。所需的焊缝长度为肢背：wwef0.75N0.75 108190lmm2h f2 0.76 160 60.37，取 70mm。肢尖：wwe f0.25N0.25 108190lmm2h f2 0.76 160 20.12，取 50mm。设“ bD”杆的肢背和肢尖焊缝为fh6mm。所需的焊缝长度为肢背：wwef0.75N0.75 79090lmm2h f2 0.76 160 44.13，取 50mm。肢尖：wwe f0.25N0.2579090lmm2h f2 0.76 160 14.71，取 50mm。“Cb”杆内力很小，取fh6mm。综合取节点板尺寸300mm230mm 下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，fh6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 N110.06KN ，受力较大处的肢背出的焊缝应力为: f0.75 11006034.1MPa2 0.76 (30012) 160MPa 焊缝强度满足要求2.上弦节点“ B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。 上弦节点 BN=108. 19KNN=150. 49KNN=143.84KNB62 905655070662 10063106670502 11070611080N=0KN145175精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页9 设“ aB”杆的肢背和肢尖焊缝fh 8mm 和 6mm，所需焊缝长度为肢背：wwe f0.75N0.75 150490lmm2h f2 0.78 160 62.98，取 70mm 肢尖：wwe f0.25N0.25 150490lmm2h f2 0.76 160 27.99，取 50mm 节点板上边缘缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8 的折减系数。 假定集中荷载P 与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：fh=6mm，fh8mm 上弦与节点板焊缝长度为290mm，则222112fwwfP23101k (NN )()(0.75 143840)()2 1.222 1.222 0.7h l2 0.7 6 (29012)53.49MPa0.8f128MPa 上弦肢尖角焊缝的切应力为222212 fwwfP23101k (NN )()(0.25 143840)()2 1.222 1.222 0.7h l2 0.7 6 (29012)53.49MPa0.8f128MPa 3.上弦节点“ C”设“ Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为fh6mm。所需的焊缝长度为肢背：wwe f0.75N0.7521180lmm2h f2 0.76 160 11.8，取 50mm。肢尖：wwef0.25N0.2521180lmm2h f2 0.76160 3.9，取 50mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为173mm，则222112fwwfP23101k (NN )()(0.75 0)()2 1.222 1.222 0.7h l2 0.7 6 (17312)7.00MPa0.8f128MPa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页10 上弦肢尖角焊缝的长度为126mm 的切应力为222212 fwwfP23101k (NN )()(0.25 143840)()2 1.222 1.222 0.7h l2 0.76 (12612)9.8MPa0.8f128MPa 4.屋脊节点“ K”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝fh8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）N=2 10. 32KN 屋脊节点 G1212501501502 110706627045570130w210320l58.68mm4 0.7 8 160 =拼接角钢长度swfl2(l2h )+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取180mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“ FG”杆的肢背和肢尖焊缝为fh8mm 和 6mm。所需的焊缝长度为肢背：wwef0.75N0.75 210320lmm2h f2 0.7 8 160 88.02，取 110mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页11 肢尖：wwe f0.25N0.25 210320lmm2h f2 0.76 160 39.12，取 60mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm，则2221fwwfP23101k N()(0.75210320)()2 1.222 1.222 0.7h l2 0.7 8 (15012)102.24MPa0.8f128MPa 上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算，wl 117 61596mm，焊缝应力为Nff2N2222ff0.15 210230MPa2 0.7 6 966 0.15 210230 54.3132.71MPa2 0.7 6 96132.71()()(39.15)()115.61MPa 160MPa1.221.22 MM39.154.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高度相等，厚度10mm。N=11.55KN66507066666120153524016040027013013010120120252b2a602525103011511525精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页12 （1）支座底板的计算。支座反力R 231016（竖向支座反力单位系数）138606N。设支座地板的平面尺寸采用240360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为28023064400mm2。验算柱顶混凝土强度：cnR1386062.15MPaf12.5MPaA64400支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为2M=a0.05662.15(159)3076.44N mm222底板厚度6M6 3076.44t9.27mmf215=，取 t16mm （2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算。假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，即 138606/4=34651.5N, 则焊缝内力为V=34651.5N M=34651.5 50=1732575N mm 设焊缝fh6mm，焊缝长度wl4002012368mm，焊缝应力为22234651.517325756()()12.6MPa160MPa2 0.7 6 3862 0.7 6 3861.22 （3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。设焊缝传递全部支座反力R=138606N ， 其中每块加劲肋各R/434651.5N， 节点板传递R/269303N。节点板与底板的连接焊缝长度wl2（24012） 456mm，所需焊脚尺寸为fwwfR / 269303h1.1mm0.7lf1.220.7 456 160 1.22 ，故取fh6mm。每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为wl2（110 2012） 156mm 所需焊缝尺寸为fh34651.51.62mm0.7 156 160 1.22 ，故取fh6mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页