梯形钢屋架钢结构设计屋架设计.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除目 录一、设计资料1二、荷载与内力计算11、荷载计算12、荷载组合13、内力计算2三、杆件截面设计21上弦杆22下弦杆43端斜杆 aB54再分式腹杆 eg-gK65竖腹杆Ie7四、节点设计111下弦节点“b”112上弦节点“B”133有工地拼接的下弦节点“f”154屋脊节点“K”175支座节点“a”19五、填板设计25六、材料表26附表28【精品文档】第 17 页一、设计资料1、屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,混凝土标号 C25;2、车间柱网布置:柱距 9m;跨度 L=20m;3、上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度,下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆
2、;4、屋面坡度 1:10;5、钢材采用 Q235B 钢,焊条为 E43XX 系列,手工焊;6、屋面荷载标准值见表 1表1 荷载标准值荷载类型荷载标准值永久荷载24kN/m2可变荷载15kN/m27、屋架计算跨度:,屋架形式和几何尺寸如图1 所示。 图1 屋架形式及几何尺寸二、荷载与内力计算 1、荷载组合由永久荷载起控制作用: 由可变荷载起控制作用:3、内力组合设计屋架时,应考虑以下三种组合:(1) 组合一:全跨永久荷载全跨可变荷载。根据荷载规范,具体有以下2 种情况 所以组合一屋架上弦节点荷载为(2) 组合二:全跨永久荷载半跨可变荷载。全跨永久荷载:半跨可变荷载:(3) 组合三:全跨屋架及支撑
3、自重半跨屋面板重半跨屋面活荷载。全跨屋架及支撑自重:半跨屋面板重半跨屋面活荷载:3、内力计算本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数(单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨),内力计算结果如表 3 所示。三、杆件截面设计腹杆最大内力 N =-563.97kN ,查附表 1,中间节点板厚度选用 12mm,支座节点板厚度选用 14mm。1上弦杆整个上弦杆采用等截面,按 IJ、JK 杆件的最大内力设计,即N =-1140.50kN上弦杆计算长度:在屋架平面内,计算长度系数为 1.0,计算长度在屋架平面外,计算长度系数偏安全地取为 2.0,计算长度表3 屋架杆件内力组合表杆件 名称
4、内力系数(P=1)组合一 P组合二组合三计算内力(kN)全跨左半跨 右半跨 P1 +P1 +P3 +P3 +P2P2P4P4上 弦 杆AB0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00BC-11.22 -8.44 -3.41 -563.47 -507.50 -440.96 -379.53 -207.50 -563.47CD-11.22 -8.44 -3.41 -563.47 -507.50 -440.96 -379.53 -207.50 -563.47DE-18.07 -13.02 -6.19 -907.48 -809.76 -719.40 -591.
5、65 -358.07 -907.48EF-18.07 -13.02 -6.19 -907.48 -809.76 -719.40 -591.65 -358.07 -907.48FG-21.41 -14.56 -8.39 -1075.21 -947.97 -866.34 -671.37 -460.36 -1075.21GH-21.41 -14.56 -8.39 -1075.21 -947.97 -866.34 -671.37 -460.36 -1075.21HI-22.23 -13.92 -10.18 -1116.39 -968.44 -918.96 -656.13 -528.22 -1116.3
6、9IJ-22.71 -14.39 -10.18 -1140.50 -991.59 -935.89 -676.09 -532.11 -1140.50JK-22.71 -14.39 -10.18 -1140.50 -991.59 -935.89 -676.09 -532.11 -1140.50下 弦 杆ab5.99 4.59 1.72 300.82 272.05 234.08 205.50 107.34 300.82bc15.09 11.12 4.86 757.82 679.49 596.67 502.53 288.44 757.82cd20.01 14.04 7.32 1004.90 891.7
7、0 802.80 642.25 412.43 1004.90de21.98 14.40 9.29 1103.84 965.97 898.36 670.52 495.76 1103.84ef21.08 11.61 11.61 1058.64 897.30 897.30 567.81 567.81 1058.64斜腹杆aB-11.23 -8.60 -3.23 -563.97 -509.97 -438.93 -385.08 -201.43 -563.97Bb9.02 6.64 2.92 452.98 406.07 356.86 300.15 172.93 452.98bD-7.49 -5.20 -2
8、.80 -376.15 -333.04 -301.29 -238.51 -156.43 -376.15Dc5.52 3.50 2.48 277.21 241.05 227.56 164.41 129.53 277.21cF-4.22 -2.25 -2.41 -211.93 -178.65 -180.77 -111.13 -116.60 -211.93Fd2.70 0.94 2.16 135.59 107.69 123.83 54.02 95.74 135.59dH-1.53 0.20 -2.11 -76.84 -51.33 -81.89 -5.55 -84.56 -84.56He0.32-1.
9、241.9116.07-5.1236.56-39.8267.91 67.91,-39.82eg1.603.45-2.2680.35102.0926.55130.95-64.33 130.95,-64.33gK2.324.17-2.26116.51137.0251.95161.41-58.50 161.41,-58.50gI0.65 0.65 0.00 32.64 31.53 22.93 27.50 5.27 32.64竖杆Aa-0.50 -0.50 0.00 -25.11 -24.26 -17.64 -21.15 -4.05 -25.11Cb-1.00 -1.00 0.00 -50.22 -4
10、8.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22Ec-1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22Gd-1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22Ie-1.50 -1.50 0.00 -75.33 -72.77 -52.92 -63.45 -12.15 -75.33Jg-1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22Kf0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
11、0.00 0.00 0.00根据平面内外的计算长度,上弦截面选用2L18011014,短肢相并,如图2 所示。图2 上弦截面肢背间距a=12mm,所提供的(1) 刚度验算 ,满足(2) 整体稳定验算所以绕y轴弯扭屈曲的换算长细比为,上弦杆绕 y 轴弯扭屈曲,按 b 类截面查得稳定系数,则2下弦杆整个下弦杆采用等截面,按 de 杆件的最大内力设计,即下弦杆为受拉构件,可只需计算面内的长细比,计算长度系数为1.0,计算长度选用2L16010,提供:(1) 刚度验算 ,满足(2) 强度验算 ,满足3端斜杆 aB杆件轴力: 面内和面外的计算长度系数均为1.0,所以计算长度因为,故采用不等肢双角钢,长肢
12、相并,使。选用 2L1409010,如图 3 所示。 图3 端斜杆截面提供(1) 刚度验算,满足(2) 整体稳定验算所以绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比为,aB 杆绕 y 轴弯扭屈曲,按 b 类截面查得稳定系数,则4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: 最大压力: 桁架平面内的计算长度系数取1.0,平面外的计算长度系数偏安全地取为2.0,计算长度选用 2L704,提供(1) 刚度验算,满足(2) 强度验算,满足(3) 整体稳定验算所以绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比为 ,eg-gK 杆绕 y 轴弯扭屈曲,按 b 类截面查得稳定系数,则5竖腹杆Ie杆件轴力:
13、 面内和面外的计算长度系数分别为0.8和1.0,计算长度选用 2L704,提供(1) 刚度验算,满足(2) 整体稳定验算所以绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比为 ,Ie 杆绕 x 轴弯扭屈曲,按 b 类截面查得稳定系数,则其余各杆件的截面设计过程不再一一列出,根据各杆的内力性质,现将计算结果分别列于表 4表 6。杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算结果截面规格A(cm2)ix(cm)拉力(kN)L(m)Mue-xramda-x应力比结论下弦de2L1601063.00 4.98 1103.84 3160.24 0.81 满足腹杆Bb2L90724.60 2.78 452.98 2.6130.875
14、.19 0.86 满足Dc2L80515.82 2.48 277.21 2.8640.892.39 0.81 满足Fd2L5047.79 1.54 135.59 3.1240.8162.29 0.81 满足gI2L4546.97 1.38 32.64 2.0830.8120.75 0.22 满足Kf2L4546.97 1.38 03.490.8202.32 0.00 满足表 4 拉杆设计表表 5 压杆设计表杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算过程结论截面规格A(cm2)ix(cm)iy(cm)压力(kN)L(m)Mue-xMue-yramda-xramda-yramda-yzphi应力比上弦I
15、J、JK2L18011014*77.934 3.08 8.80 -1140.501.5071248.93 34.25 59.04 0.812 0.84 满足腹杆bD2L110834.476 3.40 4.96 -376.152.8640.8167.39 57.74 77.82 0.702 0.72 满足cF2L90621.274 2.79 4.13 -211.933.1240.8189.58 75.64 91.25 0.613 0.76 满足dH2L70411.140 2.18 3.29 -84.563.390.81124.40 103.04 116.43 0.414 0.85 满足Cb2L5
16、047.794 1.54 2.51 -50.222.290.81118.96 91.24 97.32 0.442 0.68 满足Ec2L5047.794 1.54 2.51 -50.222.590.81134.55 103.19 107.95 0.367 0.82 满足Gd2L5648.780 1.73 2.74 -50.222.890.81133.64 105.47 111.84 0.371 0.72 满足Ie2L70411.140 2.18 3.29 -75.333.190.81117.06 96.96 112.39 0.453 0.69 满足Jg2L4546.972 1.38 2.32
17、-50.221.5950.8192.46 68.75 77.14 0.605 0.55 满足aB2L140901044.522 4.47 3.74 -563.972.531156.60 67.65 81.20 0.680 0.87 满足Aa2L563647.180 1.79 1.77 -25.112.00511112.01 113.28 119.95 0.437 0.37 满足注:带*号的截面为短肢相并不等边双角钢截面,不带*号的为长肢相并不等边双角钢截面或等边双角钢截面。表 6 拉压杆设计表杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算过程结论截面规格A(cm2)ix(cm)iy(cm)压力(kN)拉
18、力(kN)L(m)Mue-xMue-yramda-xramda-yramda-yzphi拉应力比压应力比腹杆He2L6349.956 1.96 3.02 -39.82 67.91 3.390.81138.37 109.35 112.25 0.351 0.320.53 满足eg2L70411.140 2.18 3.29 -64.33 130.95 2.30112105.55 139.88 146.92 0.319 0.55 0.84 满足gK2L70411.140 2.18 3.29 -58.50 161.41 2.30112105.55 139.88 146.92 0.319 0.67 0.7
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