2022年梯形钢屋架课程设计汇总.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 山东建筑高校课程：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同学姓名：项瑜学 号：1313011005 指导老师：焦红1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 . 结构形式与选型采纳槽钢檩条,檩条间距为 1500mm 屋架形式及几何尺寸如下列图依据厂房长度 150m>60m 、跨度及荷载情形,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；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 梯形钢屋架支撑布置如下列图：3 . 荷载运算屋面活荷载 0.2KN/m 2进行运算；荷载运算表荷载名称标准值（ KN/m2）设计值（ KN/m2）波形瓦自重0.12 0.12× 1.350.162 屋架及支撑自重0.3 0.3× 1.350.405 檩条0.1 0.1× 1.350.135 永久荷载总和0.52 0.702 可变荷载总和0.2 0.2× 1.4 0.28 3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 荷载组合方法：4. 1、全跨永久荷载1F 全跨可变荷载F 2F 半跨屋面活荷载2F2、全跨永久荷载1F 半跨可变荷载F 23、全跨屋架（包括支撑）自重3F 半跨屋面板自重内力运算运算简图如下4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 屋架构件内力组合表杆杆单位荷载静载作用（ KN/m2）活载（ KN/m2）0.7 杆件内力组 合组 合计 算件件F 1 在全全部屋架大型屋面板1.89 在在全组 合内力名编在称号左右跨恒载支撑在左在右全部左右部一二三0.00 3.578 0.608 上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 弦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 杆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 下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 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 弦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 杆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 腹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 杆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 竖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 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 杆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、 上弦杆整个上弦采纳等截面,按FG 杆件的最大设计内力设计,即N=210.32KN 上弦杆运算长度：在屋架平面内：l0xl01.508m ,l0y2 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AN210.32 1031327.4mm2f0.807×215需要回转半径：ixl0x1.508m25.1mm60iyl0ym50.3mm3.016605 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 查表选用 2110× 70× 6 y6xyx110× 70× 6上弦截面验算 x l 0x1508 m75.0mmi x 20.1 y l 0y3016 m85.2mmi y 35.4满意长细比要求, y x 查表 0.6553N210.32×10151.5M P < 215M P a y A 0.655×2120满意要求其余运算结果见下表6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 屋架杆件截面挑选表杆杆内力运算长度 cm 截面规格截面回 转 半 径长细比y容许长稳固系数y计 算 应 力件件（KN）l0xl0y面积（ cm）x细比XN名编（ cm2xiyi yA称号）（ N/mm2）上弦FG -210.32 150.8 30.16 2110× 70× 6 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× 80× 1034.40 2.53 4.63 118.58 191.14 150.00 0.447 0.204 -114.88 斜腹aB -150.49 253 253 2100× 63× 1031.00 1.74 4.86 145.40 52.06 150.00 0.322 0.847 -150.76 竖杆Bb 108.19 209.04 261.3 290× 56× 514.42 1.59 4.32 131.47 60.49 350.00 0.383 0.807 195.89 bD -79.09 229.12 286.4 290× 56× 514.42 1.59 4.32 144.10 66.30 150.00 0.329 0.774 -166.71 Dc 42.27 229.12 286.4 270× 45× 511.22 1.28 3.14 179.00 91.21 350.00 0.227 0.614 165.96 Cf -16.41 249.92 312.4 2100× 63× 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 2100× 63× 619.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -32.50 Aa -11.55 159.2 199 2 63× 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× 45× 511.22 1.28 3.41 143.13 67.16 150.00 0.333 0.769 -56.69 Ec -21.66 207.2 259 275× 50× 1023.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 Gd 19.58 231.2 289 2 70× 45× 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w 用 E43 型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值 ff160MPa；N=108.19KN 2 70× 45× 5 N=79. 09KN N=21.18KN2 90× 56× 56 670 502 100× 80× 10N=80.62KN2 90× 56× 56 50 6 50149N=29.44KN613314515512536下弦节点 "b"7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - a.下弦节点“b” ,设“Bb” 杆的肢背和肢尖焊缝为h 6mm；所需的焊缝长度为肢背：l 'w 0.75N2h f f w2 0.7 0.75 108190××× ×6 160 60.37 mm,取 70mm；肢尖：l ''w 0.25N2h f e f w2 0.7 0.25 108190××× ×6 16020.12 mm,取 50mm；设“bD” 杆的肢背和肢尖焊缝为 h 6mm；所需的焊缝长度为肢背：l 'w 0.75N2h f f w2 0.7 0.75 79090××× ×6 160 44.13 mm,取 50mm；肢尖：l ''w 0.25N2h f e f w2 0.7×0.25×× ×790906 16014.71 mm,取 50mm；“ Cb” 杆内力很小,取 h 6mm ；综合取节点板尺寸 300mm× 230mm 下弦与节点板连接的焊缝长度为 30.0cm,h 6mm；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 : f2 0.7×0.75 110060× ××6 300 12 34.1MPa <160MPa 焊缝强度满意要求2.上弦节点“B”“ Bb” 杆与节点板的焊缝尺寸同上；110175145680BN=0KNN=143.84KN2 110× 70× 6 6 70 6 506 670 50 100× 63× 1022 90× 56× 5N=150. 49KNN=108. 19KN上弦节点 "B"8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设“aB” 杆的肢背和肢尖焊缝h 8mm 和 6mm,所需焊缝长度为肢背：l'0.75N0.75 150490×2 0.7×× ×8 16062.98 mm,取 70mm w2h f e fw肢尖：l''0.25N0.25 150490×2 0.7×× ×6 16027.99 mm,取 50mm w2h f e fw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运算,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运算如下：' h =6mm,'' h 8mm 2上弦与节点板焊缝长度为290mm,就k N1N 2P 2 1.22×0.75 143840×22 1.22 23101×2 0.7 6 290×× ×1253.49MPa < 0.8f f w128MPa2 0.7h l×'f'w上弦肢尖角焊缝的切应力为k N 21N 22P 2 1.22×0.25 143840×22 1.22 23101×2 0.7 6 290×× ×1253.49MPa < 0.8f f w128MPa22 0.7h l×'' ''w3. 上弦节点“C”设“Cb” 杆的肢背和肢尖焊缝为 h 6mm；所需的焊缝长度为肢背：l ' w 0.75N 2h f e f w 2 0.7 0.75××× ×21180 6 160 11.8 mm,取 50mm；肢尖：l '' w 0.25N 2h f f w 2 0.7×0.25×× ×21180 1603.9 mm,取 50mm；验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为 173mm,就k N 12 0.7h l×N 2' ' w 2 1.22×P 0.75 02 0.7 6 173××× ×2 2 1.22 23101×12 27.00MPa < 0.8f f w128MPa9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 上弦肢尖角焊缝的长度为 126mm 的切应力为k N1N 2P 2 1.22×0.25 143840×22 1.22 23101×2 0.7×× ×6 126 129.8MPa < 0.8f fw128MPa22 0.7h l×'' ''w4.屋脊节点“K”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝 缝）fh 8mm,就所需焊缝运算长度为（一条焊150 1501212N=210. 32KN 50 70 1302 110× 70× 66 2 70× 45× 5屋脊节点 "G"lw=210320 4 0.7 8 160×× ×58.68mm拼接角钢长度ls2lw2h +弦杆杆端间隙20,拼接角钢长度取180mm；上弦与节点板之间的槽焊缝,假定承担节点荷载,验算如下设“FG” 杆的肢背和肢尖焊缝为 h 8mm 和 6mm；所需的焊缝长度为肢背：l'w0.75N2h f fw2 0.7 8 1600.75 210320××× × 88.02 mm,取 110mm；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 肢尖：l''0.25N0.25 210320×2 0.7×× ×6 16039.12 mm,取 60mm；w2h f e fw验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm,就23101 2 1.22×122 117 615k N 2 P2 1.22×2 0.7h l×' 'w0.75×21032022 0.7 8 150×× ×102.24MPa <0.8ff w128MPa上弦肢尖与节点板的连接焊缝,应按上弦内力的15运算,lw96mm,焊缝应力为 Nf 0.15 210230×39.15 MPa2 0.7 6 96×× × Mf 6 0.15 210230 54.3×××2 132.71MPa2 0.7 6 96× × ×M f N 2 1.22 f 2 39.15 2 132.711.22 2 115.61MPa 160MPa <4. 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=11.55KN13010 13061156625 306025670502406 664003516012025152702a2510115120b212011 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）支座底板的运算；支座反力R 23101× 6（竖向支座反力单位系数）138606N；设支座地板的平面尺寸采纳240× 360mm,现仅考虑有加劲肋部分的底板承担支座反力,就承压面积为280× 23064400mm2；验算柱顶混凝土强度：R1386062.15MPa<fc12.5MPaAn64400支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩运算,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M= 2 a 20.0566×2.15×15923076.44N mm·1/4,底板厚度t6M=6 3076.44×9.27mm,取 t16mm f215（2）加劲肋与节点板的连接焊缝运算；假定加劲肋受力为屋架支座反力的即 138606/4=34651.5N, 就焊缝内力为V=34651.5N M=34651.5 × 50=1732575N ·mm 设焊缝 h 6mm,焊缝长度 wl4002012368mm,焊缝应力为2 0.7 6 386×34651.5× × 22 0.7 6 386×1732575× ××2×61.22 212.6MPa < 160MPa（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝运算；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h f R / 2 69303 1.1mm,故取 h 6mm；0.7×l w× ×1.22 0.7 456 160 1.22×××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h 34651.50.7 156 160 1.22×××1.62mm,故取h 6mm；12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页