2022年梯形钢屋架课程设计计算书_土木工程.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 梯形钢屋架课程设计计算书名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录一、设计资料 . 3二、屋架几何尺寸及檩条布置 . . . . . . . . . . 31、屋架几何尺寸 .32、檩条布置 .4三、支撑布置 . 51、上弦横向水平支撑 .52、下弦横向和纵向水平支撑 . .5 3、垂直支撑 .5 4、系杆 .5 四、荷载与内力运算 . 6 1、荷载运算 .6 2、荷载组合 .6 3、内力运算 .7 五、杆件截面设计 . 7 1、节点板厚度 .72、杆件运算长度系数及截面形式.93、上弦杆 .9 4、下弦杆 .9 5、再分式腹杆 Ig-gf .10 6、竖腹杆 Ie.10 六、节点设计 . 1316f ”1、下弦节点 “b”. .132上弦节点 “B” . “3有工地拼接地下弦节点. . .18“K”4屋脊节点 . .195支座节点“a”. . . .16 七、填板设 计 . .21名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、设计资料 :1. 车间平面尺寸为 144m×30m,柱距 9m,跨度为 30m,柱网采纳封闭结合 . 车间内有两台15t/3t 中级工作制软钩桥式吊车 .2. 屋面采纳长尺复合屋面板,板厚 50mm,檩距不大于 1800mm.檩条采纳冷弯薄壁斜卷边Z 形钢 Z250×75× 20× 2.5 ,屋面坡度 i=l/10.3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上,柱顶标高 9.000m,柱上端设有钢筋混凝土连系梁 .上柱截面为 400mm×400mm,所用混凝土强度等级为 C30,轴心抗压强度设计值 fc 14.3N/mm2. 抗风柱地柱距为 6m,上端与屋架上弦用板铰连接 .4. 钢材用 Q235-B ,焊条用 E43 系列型 .5. 屋架采纳平坡梯形屋架,无天窗,形状尺寸如下图所示i =1/100H150 1485015000图 1 屋架形状尺寸及腹杆布置形式Ho=1650mm 6. 该车间建于深圳近郊 .7. 屋盖荷载标准值：名师归纳总结 l 屋面活荷载0.50 kN/m2 第 3 页,共 28 页2 基本雪压 s0 0 kN/m 2 3 基本风压 w0 0.75 kN/m2 4 复合屋面板自重 0.15 kN/m2 5 檩条自重 0.084kN/m6 屋架及支撑自重0.12+0. 011L kN/m2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 8. 运输单元最大尺寸长度为15m,高度为4.0m. 二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸屋架上弦节点用大写字母 A, B, C连续编号,下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母 a, b, c连续编号 .由于梯形屋架跨度,为防止影响使用和外观,制造时应起拱 屋架运算跨度起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 架） . 图 2 屋架几何尺寸 2 所示（其中虚线为原屋架,实线为起拱后屋运输单元地最大尺寸为长度 15m,高度 4m.此屋架跨度 30m,高度 3.3m,所以可将屋架从屋脊处断开,取一半屋架作为运输单元,长度为 15m,高为 3.3m.两个运输单元分别在工厂里面制作完成后,再运输至施工现场进行拼接 . 2、檩条布置采纳长尺复合屋面板,单坡内不需要搭接,在屋架上弦节点设置檩条,水平檩距为 1.5m. .檩条跨度,在跨中三分点处设置两道拉条,为檩条供应两个侧向支撑点由于风荷载较大,故在屋檐和屋脊处都设置斜拉条和刚性撑杆,以将拉条地拉力直接传递给屋架. 名师归纳总结 檩条、拉条和撑杆地设置如图 3 所示 .第 4 页,共 28 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 三、支撑布置1、上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑应设置在厂房两端地第一个柱间,且间距不宜超过 60m.本车间长度为 144m,因此需要布置四道横向水平支撑,如图 4 所示 . 图 4 上弦横向水平支撑2、下弦横向和纵向水平支撑屋架跨度,且车间内有两台 15t/3t 中级工作制软钩桥式吊车,故应设置下弦横向和纵向水平支撑.下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间,如图 5 所示 . 3、垂直支撑名师归纳总结 垂直支撑必需设置.对于本屋架结构,在跨度中心设置一道中间垂直支撑,在屋架两端 6 所示 . 第 5 页,共 28 页各设置一道垂直支撑.垂直支撑只设置在有横向水平支撑地同一柱间地屋架上,如图- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4、系杆没有设置横向水平支撑地屋架,其上下弦地侧向支撑点由系杆来充当 .上弦平面内,屋脊和屋檐处需要设置刚性系杆,其它支撑点处设置柔性系杆 .本屋盖结构中,檩条长细比故可兼充上弦平面地刚性和柔性系杆 .下弦平面设置两道柔性系杆（图 5）,可采纳 地单角钢 .四、荷载与内力运算1、荷载运算（1）永久荷载2复合屋面板自重 0.15kN/m2檩条自重 0.084kN/m2屋架及支撑自重 0.45kN/m永久荷载总和： 0.684kN/m2（2）可变荷载（a）屋面活荷载 0.5kN/m21.0 ,w 00.450.75kN/m2（b）风荷载：wkbzszw0其中z1.0 ,z迎风面s0.6,背风面s0.5 .故迎风面w kkN/m2,背风面kw0.375kN/m2.2、荷载组合设计屋架时,应考虑以下四种组合：（1）组合一：全跨永久荷载全跨活荷载永久荷载与活荷载大小接近,活荷载起掌握作用,荷载设计值为q1.2 0.684 1.4 0.5 1.52kN/m2屋架上弦节点荷载为P q（2）组合二：全跨永久荷载半跨活荷载全跨永久荷载：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - q 11.2 0.66 0.792kN/m21Pq 1kN/m2半跨活荷载：q 21.4 0.5 0.7kN/m2kN/m22Pq 2（3）组合三：全跨屋架及支撑自重半跨屋面板重半跨施工荷载全跨屋架及支撑自重：q 31.0 0.45 0.45kN/m208kN/m23Pq 3半跨屋面板重半跨屋面活荷载：q 41.2 0.15 0.084 1.4 0.5 0.9808kN/m2q 4kN/m24P（4）组合四：全跨永久荷载风荷载迎风面：q 51.0 0.684 1.4 0.45÷kN/m2背风面：q 61.0 0.684 1.4 0.375÷kN/m20 可见,风吸力不会引起屋架杆件内力由拉力变为压力,不需要考虑该组合. 上述各组合中,端部节点荷载取跨中节点荷载值地一半. 3、内力运算本设计采纳数值法运算杆件在单位节点力作用下各杆件地内力系数（单位节点力分别 作用于全跨、左半跨和右半跨）,内力运算结果如表 1 所示 .五、杆件截面设计1、节点板厚度对于梯形屋架,节点板厚度由腹杆最大内力（一般在支座处）按下表取用：本屋架中腹杆最大内力,因此中间节点板厚取 8mm,支座节点板厚名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取10mm. 表1 屋架内力组合表名师归纳总结 杆件名称内力系数（ P1）组合一组合二组合三运算内力第 8 页,共 28 页全跨 左半跨右半跨 P×P1×P1×P3×P3×（kN）+P2×+P2×+P4×+P4× AB0.000.000.000.0000.000.000.000.00BC-13.18-9.54-3.64-270.47-231.21-175.43 -206.48 -128.32-270.47CD-13.18-9.54-3.64-270.47-231.21-175.43 -206.48 -128.32-270.47DE-20.80-14.33-6.47-426.88-358.01-283.76 -316.22 -212.19-426.88上弦EF-20.80-14.33-6.47-426.88-358.01-283.76 -316.22 -212.19-426.88杆FG-24.27-15.63-8.64-497.96-407.33-341.30 -354.46 -261.94-497.96GH-24.27-15.63-8.64-497.96-407.33-341.30 -354.46 -261.94-497.96HI-24.89-14.54-10.35-510.68-403.65-364.12 -343.77 -288.38-510.68IJ-25.42-15.06-10.35-521.54-414.31-369.78 -353.99 -291.60-521.54JK-25.42-15.06-10.35-521.54-414.31-369.78 -353.99 -291.60-521.54ab7.135.271.86146.21126.0193.80113.0667.92146.21下弦 杆bc cdde17.5412.405.13359.84304.85236.12 270.86 174.56359.8422.8415.267.59468.76388.61316.13 340.91 239.35468.7624.7515.259.50507.87408.98354.56 352.46 276.21507.87ef23.3611.6811.68479.29360.29360.29 296.65 296.65479.29aB-11.88-8.78-3.10-243.68-210.01-156.33 -188.43 -113.21-243.68Bb9.366.602.75192.01162.53126.14 144.3393.34192.01斜腹 杆bD Dc cF-7.61-5.01-2.60-156.05-128.68-105.93 -112.52 -80.65-156.055.443.192.25111.7188.4179.5475.3562.93111.71-4.05-1.88-2.16-83.00-61.08-63.71-49.53-53.22-83.00Fd2.460.551.9150.4631.5344.3322.2640.2050.46dH-1.240.61-1.85-25.49-7.53-30.770.51-32.05-32.05/0.51- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - He0.03-1.631.660.55-15.1015.94-21.3922.09-21.39/22.09竖杆eg2.044.04-2.0041.8459.972.9365.85-14.07-14.07/65.85gK2.804.80-2.0057.5075.3411.0980.59-9.43-9.43/80.59gI0.690.690.0014.1813.927.3913.354.2014.18Aa-0.50-0.500.00-10.26-10.08-5.35-9.66-3.04-10.26Cb-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Ec-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Gd-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Ie-1.50-1.500.00-30.78-30.23-16.05-28.98-9.12-30.78Jg-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.002、杆件运算长度系数及截面形式（1）上弦杆面内运算长度系数yx4依据上弦横向水平支撑地布置方案（图 4）,面外运算长度系数y4.0 .x,依据等稳固原就,采纳两不等边角钢短肢相并组成地T 形截面 .（2）下弦杆l0y与上弦杆类似,面内运算长度系数x1.0 ,由图 5 可知,面外运算长度 T 形截面 .6m .下弦杆受拉,不需要考虑稳固性,因此下弦杆采纳两等肢角钢组成地（3）支座腹杆（ Aa、aB）面内和面外运算长度系数都为 1.0,采纳两等肢角钢组成地 T 形截面 . 0.9. ,依据等稳固原就,（4）再分式腹杆（eg、gK ）面内运算长度系数x1.0 ,面外运算长度系数y=20.750.25N220.750.259.431.831.0N114.07采纳两不等边角钢短肢相并组成地 T 形截面 . （5）跨中竖腹杆（Kf ）采纳两个等肢角钢组成地十字形截面,斜平面内运算长度系数为（6）其它腹杆面内运算长度系数x0.8 ,面外运算长度系数y采纳两等肢角钢组成地 T 形截面 .3、上弦杆上弦杆需要贯穿,各杆截面相同,按 IJ、JK 杆地最大内力设计,即名师归纳总结 运算长度l 0xl1508mm ,l0yl6032mm .截面选用 2140 第 9 页,共 28 页2 ,xi,短肢相并,肢背间距 a=8mm,所供应地截面几何特性为：A2.56cm ,yi6.69cm .- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1刚度验算xl0x150.858.91150ix2.56,满意yl0y603.290.16150iy6.69（2）整体稳固验算b 1/t140/10140.56 l0y/b 10.566032/14024.1,因此绕 y 轴弯扭屈曲地换算长细比yzy90.16yzx,上弦杆绕y 轴弯扭屈曲,按b 类截面查得稳固系数=0.62,就N521.543 10102188.94N/mm2f215N/mm2,满意A0.6244.5224、下弦杆下弦杆需要贯穿,各杆截面相同,按 de 杆地最大内力设计,即运算长度l0xl00mm ,l0 y6000mm . 截面选用2.44cm ,肢背间距a=8mm,所提cm2,xiyicm供地截面几何特性为：（1）刚度验算xl0x300122.953502.44ix,满意l 0 y 600y 165.75 350i y 3.62（2）强度验算3N 507.87 102 206.44N/mm 2f 215N/mm 2, 满意A 24.606 105、再分式腹杆 eg-gK再 分 式 腹 杆 在 g 节 点 处 不 断 开 , 采 用 通 长 杆 件 . 最 大 拉 力 N eg 65.8 kN ,N gK kN ；压 力 N eg kN ,N gK 9.43kN. 计 算 长 度 l 0x l 2179mm ,l 0y 1.83 l 3987.57mm .截面选用 2 90 56 5 , 短肢相并,肢背间 距2a=8mm,所供应地截面几何特性为： A 14.424 cm,xi,yi（1）刚度验算xl0x217.9137.04150ix1.59,满意yl0y398.890.63150iy4.40（2）强度验算名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - N3 80.59 102 55.87N/mmf2 215N/mm,满意A2 14.424 10（3）整体稳固验算b 1/t90/5180.56 l0y/b 10.563987/9024.808,因此绕 y轴弯扭屈曲地换算长细比yzy90.630.357,就2850mm,yzx,上弦杆绕 x轴弯曲屈曲,按b类截面查地稳固系数N14.0710310227.32N/mm2f215N/mm2满意A0.35714.4246、竖腹杆 Ie 度l杆件轴力为-30.78kN,计算长l0xlmm,l0y A l9.61cm2mm.截面选用250,肢背间距a=8mm,所供应地截面几何特性为：,xi,yi（1）刚度验算xl0x2.28149.02150ix1.53,满意yl0y2.85119.75150iy2.38（2）整体稳固验算b 1/t50/5100.56 l0y/b 10.562850/5031.92,因此绕 y 轴弯扭屈曲地换算长细比名师归纳总结 yzy119.7520.31,就第 11 页,共 28 页yzx,上弦杆绕 x轴弯曲屈曲,按b类截面查地稳固系数N30.781032103.32N/mm2f215N/mm,满意A0.319.61 10其余杆件地截面设计过程不再一一列出,详见表 2 所示 . - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 28 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2 杆件截面验算表名师归纳总结 杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算过程0.62 应力比结论第 13 页,共 28 页截面规格A（cm2xiyi运算内Lxyxyyz力上弦杆IJ、JK（cm）（ cm）（mm）满意（ kN ）0.88 2140× 90×10*44.52 2.56 6.69 -521.54 1508.00 1.00 4.00 58.91 90.16 90.16 下弦杆de280× 824.61 2.44 3.62 507.87 3000.00 1.00 2.00 122.95 165.75 -0.96 满意aB280×618.79 2.47 3.58 -243.68 2254.00 1.00 1.00 91.26 62.96 69.66 0.61 0.98 满意Bb245×610.15 1.36 2.20 192.01 2338.00 0.80 1.00 137.53 106.27 -0.88 满意bD263×614.58 1.93 2.91 -156.05 2586.00 0.80 1.00 107.19 88.87 91.63 0.51 0.98 满意Dc245×58.58 1.37 2.18 111.71 2576.00 0.80 1.00 150.42 118.17 -0.61 满意斜腹杆cF Fd256×510.83 1.72 2.62 -83.00 2835.00 0.80 1.00 131.86 108.21 110.72 0.38 0.94 满意245×58.58 1.37 2.18 50.46 2825.00 0.80 1.00 164.96 129.59 -0.27 满意dH256×510.83 1.72 2.62 -32.05 3094.00 0.80 1.00 143.91 118.09 120.40 0.33 0.42 满意He256×510.83 1.72 2.62 -21.39 3083.00 0.80 1.00 143.40 117.67 119.99 0.33 0.28 满意eg,gK290×56×5*14.42 1.59 4.40 -14.07 2179.00 1.00 1.83 137.04 90.63 90.63 0.36 0.13 满意gI245×58.58 1.37 2.18 14.18 1965.00 1.00 1.00 143.43 90.14 -0.08 满意Aa245×58.58 1.37 2.18 -10.26 1665.00 1.00 1.00 121.53 76.38 78.52 0.43 0.13 满意Cb245×58.58 1.37 2.18 -20.52 1950.00 0.80 1.00 113.87 89.45 91.28 0.47 0.24 满意竖杆Ec Gd245×58.58 1.37 2.18 -20.52 2250.00 0.80 1.00 131.39 103.21 104.80 0.38 0.29 满意245×58.58 1.37 2.18 -20.52 2550.00 0.80 1.00 148.91 116.97 118.37 0.31 0.36 满意Ie250×59.61 1.53 2.38 -30.78 2850.00 0.80 1.00 149.02 119.75 121.50 0.31 0.48 满意Jg245×58.58 1.37 2.18 -20.52 1425.00 1.00 1.00 104.01 65.37 67.88 0.53 0.21 满意注：带 * 号地截面为短肢相并不等边双角钢截面,不带*号地为长肢相并不等边双角钢截面或等边双角钢截面. 其中 Kf 杆取 250× 5（ui =1.92,u=147.66<=150 ）,按压杆构造选取- - 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