2022年三角形钢屋架课程设计.docx

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1、精品学习资源三角形钢屋架课程设计三角形钢屋架课程设计任务书一、设计题目啤酒厂 A 线车间单层单跨厂房的三角形钢屋架；二、设计资料厂房，三角形屋架跨度 14.7m，间距 6m，设有两台工作级别 A4 的软钩吊车，建筑平欢迎下载精品学习资源面示意如图 1 所示，屋面材料采纳上、下两层多波形压型钢板（自重0.12kN / m 2 ），中间用欢迎下载精品学习资源3100mm 厚玻璃丝棉保温层（自重0.065kN / m ），屋面离地面高度约为7m，厂房长度 12m；欢迎下载精品学习资源基本风压 0.45 kN/ m2 ，雪荷载为 0.40 kN/ m2 ；屋架两端支撑于截面为 400mm400mm 的

2、钢筋欢迎下载精品学习资源混凝土柱上，柱混凝土等级为 C20；三、设计内容1、挑选钢屋架的材料；2、确定钢屋架的几何尺寸；3、屋架及屋盖支撑的尺寸4、檩条的设计5、钢屋架设计6、绘制钢屋架施工图四、参考资料欢迎下载精品学习资源1、钢结构设计规范（ GB500172002）；2、建筑结构荷载规范（ GB50009 2001）；3、建筑抗震设计规范（ GB50011 2001）；4、建筑结构牢靠度设计统一标准（ GB500682001）；5、建筑结构制图标准（ GBT501012001）；6、建筑结构设计术语和符号标准（ GB/T50083 97）；7、钢结构设计手册，罗邦富等，中国建筑工业出版社，

3、1988；8、钢结构（其次版），魏明钟主编，武汉理工高校出版社，2002；三角形钢屋架课程设计运算书一、 屋架尺寸和檩条、支撑布置1、屋架尺寸欢迎下载精品学习资源屋架运算跨度：l 0l3003000030029700mm欢迎下载精品学习资源屋面高度： h=4740mm欢迎下载精品学习资源上弦长度： L节间长度： a23700 / 21276260.92852127mm112762 mm欢迎下载精品学习资源屋面倾角：acrtan12.521.8 0欢迎下载精品学习资源节间水平投影长度： aa cos21270.92851975mm欢迎下载精品学习资源屋架几何尺寸见图 2；2、檩条和支撑布置依据屋

4、面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节点上（见图2），檩距为节间长度；在檩条的跨中布置一道拉条；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源127622127476621274373欢迎下载精品学习资源212721274611664621274373212255534374373166410474欢迎下载精品学习资源15034373437120003437欢迎下载精品学习资源依据厂房总长度 72mm，跨度 24mm,有中级工作制吊车及第一开间尺寸5.5m 等因素，可在厂房两端的其次开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间设置一道垂直支撑（在跨中，见图3）

5、；上弦檩条可兼作系杆，故不另设系杆，在下弦跨中心设置一道通长的柔性系杆；此外，在厂房两端的第一开间下弦各设三道刚性系杆（见图3）；二、 檩条设计欢迎下载精品学习资源4选用 12.6 槽钢截面，由型钢表查得，自重12.32 kg / m 0.12 kN / m， Wx62.1cm3 ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源yI xW10.2cm3，391cm ；欢迎下载精品学习资源1、荷载运算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应掌握的组合） 永久荷载：（坡面）欢迎下载精品学习资源压型钢板：20.122.1270.52kN / m欢迎下载精品学习资源檩条和拉条：0.12kN / m永久荷载标准值：g

6、k0.70kN / m欢迎下载精品学习资源可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为2.127612.76m 2 ，未超过60m 2 ，故屋面均布活欢迎下载精品学习资源荷载取0.5kN/ m 2 ，大于雪荷载，故不考虑雪荷载；）欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源qk0.52.127 cos0.52.1270.92850.99kN / m欢迎下载精品学习资源檩条均布荷载设计值：欢迎下载精品学习资源qG g K QqK1.20.701.40.992.23kN / m欢迎下载精品学习资源qxqcos2.230.92852.07kN / mqyqsin2.230.37140.83kN / m2、强度验算

7、弯矩设计值（见图 4）：欢迎下载精品学习资源xlxM 1 q2812.076289.32kNm欢迎下载精品学习资源1M yq y 8l 2210.838 6 220.93kNm欢迎下载精品学习资源（因此在檩条的跨中设置了一道拉条）檩条的最大应力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处；M x M yxWnxyWny欢迎下载精品学习资源69.321030.9310欢迎下载精品学习资源21.0562.110 31.210.210 3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2219N / mmf215N/ mm欢迎下载精品学习资源相差不大，可忽视不计3、刚度验算只验算垂直于屋面方向的挠度；荷载标准值：欢迎下

8、载精品学习资源gKqK1.030.992.02kN / m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源 g KqK y gGqG cos欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2.020.92851.88kN / m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源v5l384 gKq l 3yKEI欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源51.886000 311欢迎下载精品学习资源3842.06103391104183150欢迎下载精品学习资源因有拉条，不必验算整体稳固性；应选用12.6 槽钢檩条能满意要求；三、 屋架节点荷载运算1、永久荷载（水平投影面）欢迎下载精品学习资源压型钢板：20.12 / 0

9、.92850.26kN/ m2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源檩条和拉条：0.12 / 1.97520.06kN / m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源k屋架和支撑自重：0.120.011L0.120.011240.38kN/ m 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源水平投影面永久荷载标准值：2、屋面活荷载g0.70kN / m2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源屋面活荷载为3、风荷载0.5kN/ m 2 ；欢迎下载精品学习资源2风荷载高度变化系数为1.25，屋面迎风面得体型系数为 0.328，背风面为 0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为欢迎下载精品学习资源

10、迎风面： 11.41.250.3280.30.17kN / m欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源背风面： 21.41.250.50.30.26kN/ m2欢迎下载精品学习资源1和2 均 小 于 永 久 荷 载 （ 荷 载 分 项 系 数 取1.0 ） 垂 直 于 屋 面 的 分 量欢迎下载精品学习资源0.570.92850.53kN/ m2 ，所以永久荷载与风荷载联合作用下不会使杆件的内力变号，故风荷欢迎下载精品学习资源载产生的内力的影响不予考虑；4、屋架上弦在檩条处的集中荷载屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应掌握的组合为欢迎下载精品学习资源F1.20.701.40.561.

11、97518.2 kN欢迎下载精品学习资源四、 屋架杆件内力运算由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，且远小于屋面永久荷载，故其与永久荷载组合时不会增大杆件内力，因此不予考虑芬克式屋架在半跨活荷载作用下，腹杆内力不会变号，故只须按全跨永久荷载与全跨活荷载组合运算屋架杆件的内力；屋架杆件内力运算可用图解法或数解法进行；此屋架为标准屋架，可直接由建筑结构静力运算手册查得各杆件的内力系数，然后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力；见表1屋架杆件内力运算表欢迎下载精品学习资源杆件名称杆件内力系数内力设计值 /kN上弦AB14.81269.6BC13.66248.6CD14.07256.1DEEF13.7012.5

12、5249.4228.4FG12.95235.7下弦AH13.75250.3HI11.25204.8IJ7.50136.5腹杆DI2.7950.8BH,CH1.2121.9EK,FKHD,DK1.212.5021.945.5IK3.7568.3KG6.25113.8GI0.00五、 杆件截面挑选弦杆端节间最大内力为269.6kN,由焊接屋架节点板厚度选用表，可选用屋架中间节点板厚度为 8mm，支座节点板厚度为 10mm；1、上弦杆欢迎下载精品学习资源整个上弦不转变截面，按最大内力运算；N max269.6kN，即 l 0x212.7cm；欢迎下载精品学习资源x选用 2 907 短肢相连的 T 形

13、截面，由型钢表查得欢迎下载精品学习资源AAn212.324.6cm2， i2.78cm， i y4.0cm欢迎下载精品学习资源N269.6An24.6103102109.5N / mm2f215N/ mm2欢迎下载精品学习资源xl 0xi x212.72.7877350欢迎下载精品学习资源l 0 yyi y425.44.0106.4350欢迎下载精品学习资源故所选截面合适；2、腹杆（1） DI 杆；欢迎下载精品学习资源xN DI50.8kN ， l 0x0.8l0.8255.5204.4cm ， l 0 yl255.5cm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源选用 2 504， A23.97

14、.8cm2 ， i1.54cm ， i y2.35cm；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源xl 0xi xyl 0 yi y204.41.54255.52.35133108.7150150欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源依据 maxx133查表得0.375 ，就欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源N50.8103173.7 N / mm2f215N/ mm2欢迎下载精品学习资源A0.3757.8102欢迎下载精品学习资源所选截面合适；（2） BH、CH、EK 、FK 杆；欢迎下载精品学习资源N 21.9kN ， l166.4cm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源选用 5

15、64 单角钢截面， A4.39cm2 ， i1.11cm，就欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y0l 00.9l0.9166.4149.8cm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源l 0i y 0149.81.11135150欢迎下载精品学习资源由135 查表得0.3455 ；单角钢单面连接运算构件稳固性时强度设计值折减系数为欢迎下载精品学习资源r0.60.00150.60.00151350.80欢迎下载精品学习资源N16.0103144N / mm2f0.80215172N/ mm2欢迎下载精品学习资源A0.34554.39102r欢迎下载精品学习资源故所选截面满意要求；（3） HD

16、 、DK 杆欢迎下载精品学习资源N45.5kN ， l343 .7cm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源选用 454 单角钢截面， A3.49cm2 ， i0.89cm，就欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源y 0l 00.9l0.9343.7309cm欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源l 0i y 03090.99342.7350欢迎下载精品学习资源单角钢单面连接运算构件强度时强度设计值折减系数r0.85 ，就欢迎下载精品学习资源3N45.510130.4N/ mm2f0.85215182.8N/ mm2欢迎下载精品学习资源An3.49102r欢迎下载精品学习资源故所选截面满

17、意要求；（4） IK 、KG 杆两 根 杆件 采 用 相 同截 面 ， 并按 最 大 内力NKG113.8kN计 算 ，l 0xl343.7cm ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源xl 0 y2l0 x2343.7687.4cm；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源选用 2 454， A23.496.98cm2 ， i1.38cm ， i y2.16cm ，就欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源xl 0xi x343.71.38249.1350欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源yl 0 yi y687.42.16318.2350欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源N1

18、13.8An6.98103102163N/ mm2f215N / mm2欢迎下载精品学习资源故所选截面满意要求；（5） GJ 杆；N0 ， l474cm ；对有连接垂直支撑的屋架 WJ2，采纳 2564 组成十字形截面，并按受压支撑验算其长细比；欢迎下载精品学习资源i y 02.18cm， l 00.9l0.9440396cm欢迎下载精品学习资源l 0i y 03962.18181.7200欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源i y 0故满意要求；对不连接垂直支撑的屋架WJ 1，选用 564 单角钢，并按受拉支撑验算其长细比，1.11cm；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源l 0i

19、y 03961.11356.8400欢迎下载精品学习资源故满意要求；屋架各杆件截面挑选情形列于表2；表 2屋架杆件截面挑选表欢迎下载精品学习资源杆内力件设计名杆件编号值 N运算长度（mm ）选用截面截面杆件面积受力A长细比容许长细比min运算杆件端部应力的角钢肢背和肢尖填板数每欢迎下载精品学习资源称kNl 0xl 0ycm2类型xy N/mm2焊缝 mm节间欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源AB 、BC、CD 、DE、-269.6212742542 90 624.6压杆EF、FG上74弦5106.1500.515197.01欢迎下载精品学习资源下AH 、弦HI 、IJ250.349761

20、1852 7550512.26346322350204.26-1502拉杆4-80欢迎下载精品学习资源7DI-50.82044255525047.8压杆133108.1500.375173.74-5024-50BH 、CH 、EK 、FK-21.914981498 56 44.39压杆1351500.346144腹HD 、DK+45.430903090 45 43.49拉杆347.2350130.4杆318.4-504-505-804-505-80欢迎下载精品学习资源IK 、 GK+113.83437687424546.98拉杆24923501634-502欢迎下载精品学习资源六、 节点设计1

21、、屋脊节点（见图 6）腹杆 GK 与节点板的连接焊缝，查表得ffw160N4-50GJ0 压4266426625668.78压杆 y0 =195.72000 拉4266426625664.39拉杆 y0 =384.34004-5074-504-50/ mm2 （以下同），取肢背和肢尖的焊角欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源尺寸分别为h f 15mm和 hf 24mm，就杆端所需的焊缝长度分别为欢迎下载精品学习资源肢背： ll10K 1 NGK100.67102.510 31071.3mm故取 l80mm；欢迎下载精品学习资源1w120.7hf 1f20.715160欢迎下载精品学习资源欢

22、迎下载精品学习资源肢尖： ll8K 2 NGK80.33102.5103845.8mm取l50mm欢迎下载精品学习资源2w220.7hf 2f20.724160欢迎下载精品学习资源fw拼接角钢采纳与上弦杆等截面，肢背处削棱，竖肢切去Vth f575517mm，欢迎下载精品学习资源取V20mm ，并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接；拼接接头一侧所需的焊缝运算长度为欢迎下载精品学习资源N235.7103欢迎下载精品学习资源wl w40.7h f f f40.75160105mm欢迎下载精品学习资源拼接角钢的总长度为欢迎下载精品学习资源l2l w10d21051050280mm欢迎下载精品学习资

23、源上弦杆与节点板的塞焊缝，假定承担节点荷载F/2；上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆内力 NGF 的 15%运算，且考虑由此力产生的偏心弯矩作用（偏心距e=54mm）；设肢尖焊缝焊角尺寸 h f =5mm,节点板总长度为 660mm,依据上述腹杆与节点板的焊缝连接长度，并考虑杆件间应留的间隙等，按比例绘出节点大样图，从而确定节点板尺寸，就节点一侧弦杆焊缝的运算欢迎下载精品学习资源长度为 l w660 / 2 / cos2010660 / 2 / 0.92852010325mm欢迎下载精品学习资源fw焊缝应力为欢迎下载精品学习资源0.15N0.15235.710320.7h f l w20.753

24、252f15.5N / mm欢迎下载精品学习资源20.15Ne60.15235.7103618.6N/ mm2欢迎下载精品学习资源f20.7h f l w20.753252欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源f 2f2 15.5 21.2218.6 221.9N/ mm2f160 N / mm 2欢迎下载精品学习资源fwf由以上运算结果可知，因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大，且连接长度较大，故可按构造进行满焊，不必运算；2、下弦拼接节点（见图7）屋架跨度 24m 超过运输界限，故将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点G 和下弦节点 I 处欢迎下载精品学习资源设置工地拼接；腹杆杆端与节点板的焊缝

25、连接按IK 和 ID 中最大内力NIK68.3kN 运算；欢迎下载精品学习资源w设肢背和肢尖的焊角尺寸均取 h f4mm，就杆端所需的焊缝长度分别为欢迎下载精品学习资源肢背： ll8K 1 NIK80.6768.3103859.1mm故取 l60mm；欢迎下载精品学习资源1w120.7h f 1 f f20.714160欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源肢尖： ll8K 2 NIK80.3368.3103833.2mm取l50mm欢迎下载精品学习资源2w220.7hf 2f20.724160欢迎下载精品学习资源fw弦杆与节点板的连接焊缝按弦杆内力NIH和 NIJ的内力差 N 运算，因 N

26、 较小，按构造布欢迎下载精品学习资源置焊缝即可满意要求，不作运算；拼 接 角 钢 采 用 与 下 弦 杆 相 同 截 面 ， 肢 背 处 削 棱 ， 竖 肢 切 去欢迎下载精品学习资源Vth f555515mm；按拼接焊缝与杆件等强度原就，接头一侧每条焊缝所需的计欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源算长度为l wAf12.24102w215117mm故 l w 取 120mm.欢迎下载精品学习资源40.7hf f f40.75160欢迎下载精品学习资源拼接角钢所需总长度为欢迎下载精品学习资源l2l w101021201010270mm欢迎下载精品学习资源3、上弦节点 D（见图 8）各腹杆杆

27、端与节点板的焊缝运算从略，节点板的外形和尺寸如图8 所示；上 弦 肢背 塞焊 缝承 受 檩条 传来 的集 中荷 载（ 节 点荷 载） F ， 取 节点 板缩 进肢 背欢迎下载精品学习资源5mm, h ft / 28 / 24mm ,就欢迎下载精品学习资源fFf20.7hf l w欢迎下载精品学习资源1.2218.220.710347008欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.8N / mm20.8 f w0.8160128N/ mm2欢迎下载精品学习资源f肢尖与节点板的焊缝承担弦杆的内力差：欢迎下载精品学习资源N = NDCN DE256.1249.46.7kN欢迎下载精品学习资源偏心距

28、 e=65mm，且节点板长度较大，故可不作运算，按构造要求布置焊缝进行满焊即可；4、支座节点（见图 9）欢迎下载精品学习资源屋架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，f ce10N/ mm2 ，为便于施焊，取下欢迎下载精品学习资源弦轴线至支座底板上表面的距离为160mm,并设置图 10 所示加劲肋；下弦杆端与节点板的焊缝欢迎下载精品学习资源取肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为hf 15mm和 hf 24mm，就所需焊缝长度为欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源肢 背 ： ll12K 1 NAH120.67250.310312137 mm故 取欢迎下载精品学习资源1w120.7h f 1 f

29、f20.75160欢迎下载精品学习资源wl1110mm；欢迎下载精品学习资源肢尖： ll8K 2 N AH80.33250.3103892mm取l100mm欢迎下载精品学习资源2w220.7hf 2 f f20.724160欢迎下载精品学习资源w上弦杆端与节点板的焊缝，由于焊缝长度较大，可不必运算，按构造要求即可；（1） 支座底板运算欢迎下载精品学习资源支座反力为R6F618.2109.2 kN欢迎下载精品学习资源支座底板尺寸取 ab的压应力为250mm250mm ,采纳 M22 锚栓，并用图示U 形缺口；柱顶混凝土欢迎下载精品学习资源R109.21031.61N / mm2f10N/ mm2

30、欢迎下载精品学习资源fnA2502ce底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩运算；支座节点板和加劲肋将支座底板分为四块，每块底板均为两相邻边固定支承而另两相邻边自由的板；欢迎下载精品学习资源两支承边之间的对角线长度为 a112510 2212510 22170mm欢迎下载精品学习资源两支承边的交点到对角线的垂直长度为欢迎下载精品学习资源2b1a1 / 285mm， b1/ a185 /1700.5 ，查表得0.058 ，就欢迎下载精品学习资源2Mqa10.0581.791703000.4N mm欢迎下载精品学习资源底板所需厚度（ f 按厚度 t 在16 40 范畴取值）：欢迎下载精品学习资源905t

31、6Mf630002059.4mm故取 t20mm ；欢迎下载精品学习资源155109M（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝；加劲肋与节点板的连接焊缝运算与牛腿焊缝相像， 如图 10 所示；假定一块加劲肋的受力为屋架支座反力的1/4，即欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源V5109VR109.24427.3kN欢迎下载精品学习资源15MVe24.612.520.5163.8kN欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源加劲肋厚度采纳 10mm，焊脚尺寸Vh f 取 6mm，焊缝欢迎下载精品学习资源6060运算 长度为 l w18015212138mm，就焊缝应力欢迎下载精品学习资源120图 10加

32、劲肋的运算简图（单位： mm）欢迎下载精品学习资源为：6M2f2 f20.7 h f l wV220.7 hf l w欢迎下载精品学习资源6163.8104 227.3103 2欢迎下载精品学习资源w1.2220.76138220.76138欢迎下载精品学习资源55.6 N / mm2f f160N/ mm2欢迎下载精品学习资源（3）加劲肋、节点板与支座底板的连接焊缝；图 10 所示切口宽度为 15mm，两条节点板和四条加劲肋焊缝的总长度为欢迎下载精品学习资源l w2 25010412551510860mm欢迎下载精品学习资源R109.2wf10324.8N / mm2f160N / mm2欢迎下载精品学习资源f0.7hfl w1.220.76860欢迎下载精品学习资源f故满意要求；其余各节点的构造见施工图；七、 屋架施工图屋架施工图如图 11 所示；欢迎下载