梯形钢屋架课程设计例题(共18页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上梯形钢屋架课程设计一、 设计资料（1）题号72，屋面坡度1：10，跨度30m，长度102m，地点：哈尔滨，基本雪压：0.45 kN/m，基本风压：0.45kN/m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。采用1.5m6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kPa，血荷载标准值为0.1 kN/m，积灰荷载标准值为0.6 kN/m。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm400mm。混凝土采用C20，钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（2）屋架计算跨度：=30m-

2、20.15m=29.7m。（3）跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度。屋架跨中起拱按考虑，取60mm。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图：根据厂房长度（10260）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间的支撑规则有所不同。梯形钢屋架支撑布置如下图：三、荷载计算1、 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）按经验公式计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如

3、下：荷载名称标准值（kN/m）设计值（kN/m）预应力混凝土大型屋面板1.41.41.35=1.89三毡四油防水层0.40.41.35=0.54找平层(厚20mm)0.220=0.40.41.35=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.086=0.480.481.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011030=0.450.451.35=0.608管道荷载0.10.11.35=0.135永久荷载总和3.234.361屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载0.60.61.4=0.84可变荷载总和0.31.82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：全跨节

4、点永久荷载及可变荷载：（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：（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：半跨接点屋面板自重及活荷载：（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。四、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:由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数(F=1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=1)第一种组合F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F1+F2F1F2F3F4F3F4上弦AB000000000BC、CD-11.29-8

5、.46-3.46-628.05141-581.69601-499.79601-258.9589-142.4089-628.15141DE、EF-18.19-13.05-6.28-1011.8915-927.69831-816.80571-403.6948-245.8861-628.05141FG、GH-21.58-14.61-8.52-1200.4738-1086.30522-986.55102-458.6017-316.6438-1011.8915HI-22.43-13.98-10.33-1247.7585-1109.34747-1049.5605-448.5659-363.4844-120

6、0.4738IJ、JK-22.9-14.45-10.33-1273.9041-1135.4931-1068.0075-462.0925-366.0553-1247.7585下弦ab6.024.61.75334.88658311.62698264.94398140.155473.7219334.88658bc15.1811.154.93844.44822778.43682676.55322342.9411197.9529844.44822cd20.1414.077.421120.368061020.94146912.01446438.1375283.1261120.36806de22.1514.

7、459.421232.182351106.056351023.66495457.99340.74071232.18235ef21.311.6611.771184.89771026.99451028.7963388.3056390.86971184.8977斜腹杆aB-11.32-8.63-3.28-629.72028-585.65808-498.02508-263.0857-138.3772-629.72028Bb9.056.642.95503.44245463.96665403.52445204.2819118.268503.44245bD-7.56-5.23-2.85-420.55524-

8、382.38984-343.40544-163.2645-107.7867-420.55524Dc5.553.52.51308.74095275.16195258.94575111.943588.8666308.74095cF-4.27-2.27-2.45-237.53583-204.77583-207.72423-76.2706-80.4664-237.53583Fd2.740.952.18152.42346123.10326143.2506637.132365.8036152.42346dH-1.570.19-2.14-87.33753-58.50873-96.67413-4.159-58

9、.4713-96.67413He0.36-1.231.9420.02644-6.0177645.90684-26.702147.190647.1906-26.7021eg1.563.44-2.386.78124117.5756423.5544488.7196-45.0798117.57564-45.0798gK2.284.16-2.3126.83412157.6285251.81372109.4412-41.1414157.62852-41.1414gI0.650.65036.1588536.1588525.5118518.7073.555536.15885竖杆Aa-0.5-0.50-27.8

10、145-27.8145-19.6245-14.39-2.735-27.8145Cb、Ec-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Gd-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Jg-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Ie-1.5-1.50-83.4435-83.4435-58.8735-43.17-8.205-83.4435Kf0.170.090.099.456938.146538.146533.02783.02789.45693五、 杆件设计（1）

11、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= -1247.76kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即屋架平面外：由于屋架为无檩体系，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，取为支撑点间的距离，即=31.508=4.524m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= -629.72kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设=60，查Q235钢的稳定系数表，得（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:需要的回转半径： 根据需要A、查角钢表

12、，选用218011014，肢背间距a=12mm，则：A=7800，=30.8mm，=88.0mm验算： 由于=150，所以满足细长比要求。 因为，只需求，查表得=0.847，则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=1232.18kN,(因跨中有通长系杆),所需截面为:选用218011012,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图 故所选截面符合要求。(3) 端斜杆aB杆件轴力: N= -629.72kN计算长度: 因为,故采用不等肢角钢,长肢相并,使.选用21409010,则 A=44.6cm， 因为，只需要求，查表得0.764，则所以所选截面符

13、合要求。（4）腹杆此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力： 最大压力： 在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度：选用2635，查表有：因，只需求，查表得=0.31，则符合要求（5）竖杆由于杆件内力较小，按选择，则需要的回转半径为查型钢表，选截面的和较上述计算的和略大。选用2635，其几何特征为因，只需求，查表得=0.38，则符合要求。其余各杆见下表：专心-专注-专业杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力IJ、JK-1247.75150.8452.421801101477.933.088.848.9651.409115

14、00.847189.03de1232.18300148521801101267.423.18.7496.77169.908350182.76Aa-27.81199199263512.281.943.04102.5765.46051500.53842.08aB-629.72253.5253.52140901044.524.473.7456.7167.78071500.764185.13Bb503.44208.64260.82100623.863.14.5167.3057.8271350210.96Cb-55.62183.2022925059.601.532.53119.7390.51381500

15、.439131.91bD-420.55229.52286.92100727.593.094.5374.2763.33331500.724210.52Dc308.74228.72285.9270616.322.153.33106.3885.8559350189.17Ec-55.62203.84254.825059.601.532.53133.22100.7111500.363159.53cF-237.53250.32312.9290621.272.794.1389.7275.76271500.621179.79Fd152.42249.44311.825059.601.532.53163.0312

16、3.241350158.67Gd-55.62231.22892505906061.532.53151.11114.2291500.3040.02dH-96.67271.6339.5270616.322.153.33126.32101.9521500.304194.85He47.19-26.70270.8338.5263512.281.943.04139.58111.3491500.34760.11Ie-83.44255.2319263512.281.943.04131.54104.9341500.381178.34eg117.57-45.07230.6449.95263512.281.943.

17、04118.86148.011500.31118.4gK157.62-41.14230.6449.95263512.281.943.04118.86148.011500.31108.02Kf9.45349349263512.282.452.45142.44142.442007.7gI36.15166.32207.925059.601.532.53108.7082.1735037.64Jg-55.62120.64150.825059.601.532.5378.8459.601500.66587.08六、节点设计(1) 下弦节点b用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Bb”杆的肢

18、背和肢尖焊缝，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） 设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为“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：329mm458mm。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，受力较大的肢背处的焊缝应力为焊缝强度满足要求。节点图如下：（2）上弦节点“B”设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝，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）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8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连

19、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上弦与节点板间焊缝长度为460mm，则上弦肢间角焊缝的切应力为160MPa节点详图如下：（3） 屋脊节点“K”设拼接角钢与收压弦杆之间的角焊缝，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢的长度+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，取节点板长度为500

20、mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为，焊缝应力为因屋架的跨度很大，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”(a) 支座底板的计算.支左反力R=N设支座底板的平面尺寸采用280mm400mm,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280234=65520。验算柱顶混凝土的抗压强度：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

21、每块板的单位宽度的最大弯矩为底板下的平均应力，即=8.49MPa;两边支承之间的对角线长度，即；系数，由查表确定。为两边支承的的相交点到对角线的垂直距离。由此得查表得=0.0586，则单位宽度的最大弯矩为底板厚度为，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/4=.5N，则焊缝内力为V=.5则 M=.565=.5设焊缝，焊缝计算长度，则焊缝应力为（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=N，其中每块加劲肋各传R/4=.5N，节点板传递R/N。 节点板与底板的连接焊缝长度所需焊缝尺寸为故取。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。