24米梯形钢屋架设计计算书.docx
钢结构课程设计指导老师2022年8月10日故所选截面符合要求。(2)下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算.N=322.55kN葭=3m，鼠=12.35 (因跨中有通长系杆)，所需截面为:A=*f = 1235°= 1500.220722215选用2L90X10X 10,因loy»小，故用不等肢角钢，短肢相并,如下图A = 1717cm2> 57.31cm23.98cm=109.49 <350= 310.30 <350QJLPO1故所选截面符合要求。(3)端斜杆aB杆件轴力:N= -417.19kN计算长度：lox l（）y 2535mm因为鼠门故采用不等肢角钢，长肢相并，使产.选用2L140X90X10,A=44. 6cm 2, g = 4.47cm ,iy= 3J3cm2=仁5671* ¥0067.96因为4小，只需要求处,查表得0.764,则o = N_ 629.72 xlO3 、< 215MPa0.764 x 4460所以所选截面符合要求。（4）腹杆 eg-eK此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力：最大压力：N尸323.49kNMg=417.190V在桁架平面内的计算长度取节点中心间距l.x= 2306mm ,在桁架平面外的 计算长度：/ = I （0.75 + 0.25 M）= 493.31cm0）， TT选用2L180X16,查表有:A = 55.47cm2, i= Q 口 cm1() Xix = 42.16< 150=58.44< 150因44，只需求°y，查表得"),=0.31,则 o= N= 45.08 x 103 =6A0.31x1228 =118.4MPa < 215Mpa拉应力：符合要求拉应力：符合要求157.628 x103 5 8 J2<215(5)竖杆IeN=90.88ZNhx = 0.8/ = 255.2cm, lQy= 319cm由于杆件内力较小，按2 = 15。选择，则需要的回转半径为i = MxA 4: 1.70cmi Myv TXT = 2.13cm查型钢表，选截面的ix和iy较上述计算的。和略大。选用21-63X5,其 几何特征为A = 12.28cm2, i = 1.94cm, i - 3.04cmu lx =F 131.5 <1502 =丁 319ly =104.93 <1503.04因4>4，只需求夕y,查表得0y=0.38,则。=N_ 83.44 xlO3 _< 、6A0.38x1228=194.75 <215MPa符合要求。其余各杆见下表:J、JK-1247. 7585150.8452.421-180X11077.93 ：3. 088.848. 96151.40911500. 847189.0350996X14de1232.1823530014852L180X11067. 423. 18. 7496.7742169. 908350182.76X12Aa-27.81451991992L63X512. 2861.943. 04102. 57765. 46051500. 53842.08026545aB-629.72028253.5253.52L140X90 X1044. 5224. 473. 7456.711467. 78071500. 764185.131217Bb503.44245208.64260.82L100X623. 8643. 14.5167. 303257. 8271350210. 96Cb-55. 629183.22292L50X59. 6061.532. 53119.73990.51381500. 439131.9149905bD-420.55524229.52286.92L100X727. 5923. 094. 5374. 278363. 33331500. 724210.5238487De308.74095228.72285.92L70X616. 322. 153. 33106. 38185. 8559350189. 179Ec-55. 629203.84254.82L50X59. 6061.532. 53133. 229100. 7111500. 363159.533556cF-237.53583250. 32312.92L90X621.2742. 794. 1389.720475. 76271500. 621179.7994558值色内力(kN) 牺勺计算应力FdGd dll152.42346-55. 629-96.6741347. 1906-26. 7021-83. 4435117. 57564-45. 0798HeIeeg157.62852.gK：230.6449.952L63X512.28-41. 1414Kf gl Jg9.456933493492L63X512.2836. 15885166.32207.92L50X59.606-55.629120.64150.82L50X59.6061.943.04118. 866148.01 1500.31108.022.452. 45142. 449142.449 2007.71.532. 53108.70682.1739 35037.641.532. 5378. 849759.6047 1500. 66587.083730566、节点设计(1)下弦节点b阳43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值rD =16QMPa。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝每=8加加和6勿的，则所需的焊缝长度为(按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算)肢背：/'=2x N =2 x 503.44x103 =x =-T元而T -以上 /自取 210mm3 2x0,7x8x160 187.29加利,考虑 2 %肢尖：'=lx N =2 x 503.44x103 =x =口 T 获7电T 一七 i?，取 150%3 2x0,7x6x160 124.86mm,考虑 2 hf设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为=8仍/和6加加，则所需的焊缝长度为肢背：r肢尖:t肢背：r肢尖:t_2乂 N =2 x 420.555x103 ZN3 2瓦口 3 2x0.7x8x160 _ 1 n =2 x 420.555x103 z I, II3 2 比4 3 2x0.7x6x160在156.45如%，考虑2x16,取'f3180mm弁 104.3mm,考虑 2 x12,取8 120mm“Cb”杆的内力很小(-55.629kN),按构造确定焊缝，取/”=5mm。按比 例绘出详图，从而确定节点板尺寸为：329mmX458mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为45.8cm, %=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差AN=318.69Z:N ,受力较大的肢背处的焊缝应力为Tf =63.80MPa< 160MPa焊缝强度满足要求。节点图如下:=10%和6加粗，则所需的焊缝长度为（按等肢（2）上弦节点"B"设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝为角钢连接的角焊缝内力分配系数计算)肢背：I1 _ 0.65 x N匚- 0.65 x 629.72 x 1032 川广2x0.7x10x160肢尖：r - 0.35 X N 八”心口 一 0.35 x 629.72xlO3"2网12x0.7 x6xl60存 121.06mm,考虑 2 x=65.19/加%,考虑 2 x。= 20,取/'=0 210mm=12,取/'= 180mm为了在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mmo用槽焊缝把上弦 角钢和节点板连接起来。槽焊逢作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减 系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽 焊缝内的应力由下面计算得"二 x 节点板厚度=1 xl2 = 6mm, h9 = IQmmf T2f上弦与节点板间焊缝长度为460mm,则(0.75 x 628150)2+ ( 55629 V-: x i 2 X 0.7/Z r2 X 0.7/Z r2x0.7x6x(460-12)48. 84Mp<0.8 ff= 128Mpa上弦肢间角焊缝的切应力为正岛的一心”+（毛岳）22 x 0.7/2' /'正岛的一心”+（毛岳）22 x 0.7/2' /'X 628150)2+(55629)、2x0.7x10x(460-12)16. 35Mp。于<160MPa节点详图如下:_设计咨料梯形钢屋架课程设计题号18,屋面坡度1： 16,跨度24m,长度96m,地点：关砂卜基本风压：0.20kN/m2,基本雪压：0.4 kN/m2 o该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。（1） 采用l.5mX6m预应力混凝土大型屋面板，60mm厚泡沫混凝土保护层， 卷材屋面，屋面坡度i=l/16o屋面活荷载标准值0.7kPa,雪荷载标准值为0.4 kN/m 2,积灰荷载标准值为0.45 kN/m 2。屋架较支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为 400mm X 400mm o 混凝土采用C20,钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（4）屋架计算跨度：/0=23.7m（5）跨中及端部高度：采用无楝体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在24m轴线处的端部高度%'= 2.005m。屋架跨中起拱按/o/5OO考虑，取60mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图:234152=10mm ,则所需焊缝计算长度为（3）屋脊节点“K”设拼接角钢与收压弦杆之间的角焊缝hf（一条焊缝）1(0 =59.65mm拼接角钢的长度/s =2（/。+ 2每）+弦杆杆端空隙，拼接角钢角度取620mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B”处槽焊缝验算 方法类似，此处演算略。上弦脂尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf =10mm,取节点板长度为=(500/2 10 20) = 220机机，焊500mm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为缝应力为= 34.83MPQ=87.07MPa <l6QMPa=79.80MP”因屋架的跨度很大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点下弦中节点设置工地拼 接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点 板连接用工厂焊缝。腹杆与节点板连接焊缝计算方法与上几个节点相同。节点详图如下：（4） 支座节点" A”回支座底板的计算.支左反力R=235435.5N设支座底板的平面尺寸采用280mmX400mm,如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280X234=65520根加。验算柱顶混凝土的抗压强度：o R =3.59MPa <&fc= 2.5MPa支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每 块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板每块板的单位宽度的最大弯矩为M = /3 era222o底板下的平均应力，即cr=8.49MPa;1 72 6/72722 , 个两边支承之间的对角线长度，即。=.'22尸2系数，由力2/。2查表确定。必为两边支承的的相交点到对角线。2的垂直距离。由此得b -=84.8机机，"2 = 0.492a2查表得2=0.0586,则单位宽度的最大弯矩为M = /3aa2 = 3825826.88N mm22底板厚度为3.23mm ,取 t=22mm(b)加劲肋与节点板的连接焊逢计算。加劲肋与节点板 的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似，如右图：偏于安全 的假定一个加劲肋的受力屋架支座反力的1/4,即 235435.5/4=58858.88N,则焊缝内力为V=58858.88贝 ijM=3825826.88N”九加设焊缝的=6加加，焊缝计算长度=528-20- 12 = 496/ ,则焊缝应力为-16.81(b)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=556290N,其中每块加劲肋各传R/4=139072.5N,节点板传递R/278145N。节点板与底板的连接焊缝长度所需焊缝尺寸为hf- R/4=0.7x156x160x1.22= 2(110 2012)= 156mm2J6mm故取 hf= %mm o 节点详图如下：其他节点的计算不在一一列出，详细的施工构造见施工图。500桁架上弦支撑布置图6000X15sgm3胸6X156Q00 u桁架下弦支擅布置图垂直支撑2-21、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m 2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公芭g = （0.12 + 0.011/»N/22计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下:荷载名称标准值（kN/nP）设计值（kN/nP ）预应力混凝土大型屋面板1.41.89三毡四油防水层0. 350. 47找平层（厚20mm）0.40. 5480厚泡沫混凝土保护层0. 360. 49屋架和支撑自重0. 380. 52管道荷载0. 100. 14永久荷载总和2.994. 04屋面活荷载0.40. 56积灰荷载0. 450. 63可变荷载总和0. 851. 19设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载:尸= 47.09川V（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载:F =36.38旧V/2=107MN（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：F3 =4.61 kN半跨接点屋面板自重及活荷载：尸4=20.6（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下：Fq尸12牛/2F2./2 F?尸H5L£F± Fi 尸4 尸4尸4/2吊尸4H，尸3午午尸3午已尸了 F3 F3/2(b)由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数（F=l作用于全跨、左半跨和右半跨）. 然后进行组合，如下表：杆件名称内力系数(F=l)第一种 组合FX第二种组合第三种组合计算杆 件内力 (kN)全跨左半 跨右半 跨FIX +F2X FIX +F2X F3X +F4X F3X +F4X 上 弦AB,PQ0. 020. 020. 000. 940. 940. 730.510.511.04BC,0 P-8. 676. 522. 15-408. 25-385. 22-338. 421174. 83-174. 830. 94CD,0 N-8. 676. 522. 15-408.25-385. 22-338. 42-174. 83-174. 83408. 25DE,M N13.4 7-9. 56-3.91-634. 26-592.36-513. 88-259.88-259. 88408.25EF,M L13.4 7-9. 56-3.91-634. 26-592. 36-513.88592.39592.39634.26FG,L K15. 1 9-9. 90-5.92-715. 25-658.60-609. 22658.60658.60634.26GH, J K15. 19-9. 90-5.92-715. 25-658. 60-609. 22658.60658.60715.25HI, JI14. 7 1-8. 29-6. 42-692. 65-623. 89-603.87623.89623.89715.25下弦ab, h*J6. 582. 704. 15-322. 55-278. 10293.63278. 10278. 10322.55be, g h-0. 082. 092. 1 7-3. 8619. 4026. 2519. 4019. 40-3. 87cd, f g3. 033. 660.63142. 67149.42103.48149.42149.42142. 67de, e f3. 562.950.6 1167. 63161. 10136. 04161. 10161. 10167. 63斜腹aB, jP-8. 866. 822. 04417. 19395.34344. 15-395. 34-395. 34417. 19Bb,h P6. 875. 031.84323.49303. 78269.62303.78303.78323.49Bd,h N-5.443. 661. 78-256. 15-237. 09216. 96-237.09-237. 09-256. 16杆cD, g N3. 712. 141. 57174.69157. 88151. 77157.88157.88174.70cF, gL2.46-0. 941.52115.83-99. 56105. 7799. 5699. 56115.83dF, fL1. 130. 241. 3753. 2138. 5455. 7838. 5438. 5453.21dH, fJ0.011. 351.340. 4714. 8213. 9914. 8214. 820. 47eH, e J-1.07-2. 291.2250. 38-63. 4525.86-63. 45-63. 4550. 38竖 杆aA, j Q0. 500. 5 00.00-23. 54-23. 54-18. 19-23. 54-23. 54-23. 54bC,h01.001.0 00.00-47. 09-47. 09-36. 38-47. 09-47. 09-47. 09cE, g M1.001.0 00.0 0-47. 09-47. 09-36. 38-47. 09-47. 09-47. 09dG, fK1.001.0 00.0 0-47. 09-47. 09-36. 38-47. 09-47. 09-47. 09el1.930.6 51.2890. 8877. 1783. 9277. 1777. 1790. 885、杆件设计(1)上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即N=715.25kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即lox = /o = 1.06/?屋架平面外：由于屋架为无楝体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据 支持布置和内力变化情况，取利,为支撑点间的距离，即/Oy=3.17m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如 图：腹杆最大内力N= 174.69kN,查表得中间节点板厚度选用20mm，支座节点板厚度选用 22mm o设人=60,查Q235钢的稳定系数表，得9=0.807 （由双角钢组成的T形和十字 形截面均属b类），则需要的截面积为：A= N而丁 =4122.38加加 2需要的回转半径：7 = 17.63i - loxx 玲；_ loy - 52. 901y-3根据需要A、iy查角钢表，选用21_ 160义14义16,肢背间距a=6mm,则:验算:A=4330 mm2, i =49.2mm, i =68.6mm2 = lox0 77 = 21.50loy0 y =46.27由于2=150,所以满足细长比要求。因为小4，只需求处,查表得以=0.847,则。二 N9), A=195.24<215MPa
