2022年m跨径简支梯形钢屋架设计 .pdf

《2022年m跨径简支梯形钢屋架设计 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年m跨径简支梯形钢屋架设计 .pdf（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、目录1. 设计资料 . 12. 屋架形式及几何尺寸 . 13. 支撑布置 . 14. 荷载和内力计算 . 24.1 荷载计算 . 24.1.1 永久荷载（水平投影面） . 24.1.2 可变荷载 . 24.2 荷载组合 . 34.3 内力计算 . 35. 杆件截面选择及验算 . 55.1 上弦杆件截面 . 55.2 下弦杆件截面 . 65.3 斜腹杆件截面 . 65.4 竖直杆件截面 . 10 6. 典型节点设计 . 11 6.1 下弦节点“ b” . 11 6.2 上弦节点“ B” . 12 6.3 屋脊节点“ K” . 14 6.4 支座节点“ a” . 14 7. 参考文献 . 17 8

2、. 结束语 . 17 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书1 21m跨径简支梯形钢屋架设计 （有檁）1. 设计资料厂房跨度为 21m ，长度为 96m ，柱距为 12m ，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/12 ，采用轧制 H 型钢檩条，水平间距自定，基本风压位w0=0.5 KN/m2,屋面离地面高度为20m ，雪荷载为 s0=0.4 KN/m2，不考虑

3、风压。钢材采用Q235B ，焊条采用 E43型，混凝土标号为C20 。2. 屋架形式及几何尺寸该屋架为有檁屋盖方案，i=1/12 ，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度030020700LLmm，端部高度取02000Hm，中部高度 2863mm ，屋架杆件几何长度如图 2.1 所示。3. 支撑布置支撑布置如图 3.1 所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书2 4. 荷载和内力计算4.1

4、荷载计算4.1.1 永久荷载（水平投影面）压型钢板21450.150.15112KN m檩条（约 0.5 KN/m ，水平间为 1.5m）20 . 3 3 3K Nm屋架及支撑自重20.120.0110.351LKN m恒载总和20 . 8 3 5K Nm4.1.2 可变荷载（1）因屋架受荷水平投影面积超过60m2，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）20.3KN m，小于雪荷载，故活荷载取为20.4 KN m。（2）风荷载：风荷载高度变化系数为1.25 ，屋面迎风的体形系数为 -0.6 ，被风面为 -0.5 ，所以负风压的设计值（垂直与屋面）为迎风面：211.40.6 1.250.50.525

5、wKMm背风面：221.40.51.250.50.4375wKN m名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书3 1w和2w垂直与水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0 时的永久荷载。故将拉杆的长细比控制在350 以内。4.2 荷载组合跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载设计值：（1） 按可变荷载效应控制的组合：(1.20.8351.40.4)

6、1.5 1228.6dFKN其中永久荷载分项系数11.4Q,屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数11.4Q。（2） 按永久荷载效应控制的组合(1.350.8351.40.40.7)1.51227.9dFKN其中，永久荷载分项系数1.35G,屋面活荷载或雪荷载， 荷载分项系数11.4Q，组合系数10.7。故节点荷载取为 28.6KN , 支座反力7200.2ddRFKN。4.3 内力计算屋架在上述荷载组合作用的计算图4.3.1 所示，用软件求得在F=28.62KN M作用下屋架各杆的内力入图4.3.2 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

7、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书4 内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1) 杆端 1 杆端 2 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩 1 118.800000 0.00000000 0.00000000 118.800000 0.00000000 0.00000000 2 287.815873 0.00000000 0.00000000 287.815873 0.00000000 0.00000000 3 358.800000 0.00000000 0.00000000 35

8、8.800000 0.00000000 0.00000000 4 357.437554 0.00000000 0.00000000 357.437554 0.00000000 0.00000000 5 358.800000 0.00000000 0.00000000 358.800000 0.00000000 0.00000000 6 287.815873 0.00000000 0.00000000 287.815873 0.00000000 0.00000000 7 118.800000 0.00000000 0.00000000 118.800000 0.00000000 0.000000

9、00 8 -14.3000000 0.00000000 0.00000000 -14.3000000 0.00000000 0.00000000 9 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 10 -218.369945 0.00000000 0.00000000 -218.369945 0.00000000 0.00000000 11 -218.369945 0.00000000 0.00000000 -218.369945 0.00000000 0.00000000 12 -334.871299 0.

10、00000000 0.00000000 -334.871299 0.00000000 0.00000000 13 -334.871299 0.00000000 0.00000000 -334.871299 0.00000000 0.00000000 14 -367.191656 0.00000000 0.00000000 -367.191656 0.00000000 0.00000000 15 -367.191656 0.00000000 0.00000000 -367.191656 0.00000000 0.00000000 16 -367.191656 0.00000000 0.00000

11、000 -367.191656 0.00000000 0.00000000 17 -367.191656 0.00000000 0.00000000 -367.191656 0.00000000 0.00000000 18 -334.871299 0.00000000 0.00000000 -334.871299 0.00000000 0.00000000 19 -334.871299 0.00000000 0.00000000 -334.871299 0.00000000 0.00000000 20 -218.369945 0.00000000 0.00000000 -218.369945

12、0.00000000 0.00000000 21 -218.369945 0.00000000 0.00000000 -218.369945 0.00000000 0.00000000 22 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 23 -14.3000000 0.00000000 0.00000000 -14.3000000 0.00000000 0.00000000 24 -220.617882 0.00000000 0.00000000 -220.617882 0.00000000 0.00000

13、000 25 170.679610 0.00000000 0.00000000 170.679610 0.00000000 0.00000000 26 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 27 -130.968591 0.00000000 0.00000000 -130.968591 0.00000000 0.00000000 28 85.6306028 0.00000000 0.00000000 85.6306028 0.00000000 0.00000000 29 -28.6000000 0

14、.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 30 -50.3798995 0.00000000 0.00000000 -50.3798995 0.00000000 0.00000000 31 14.3059360 0.00000000 0.00000000 14.3059360 0.00000000 0.00000000 32 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 33 18.2822477 0.00000000 0.0000000

15、0 18.2822477 0.00000000 0.00000000 34 18.2822477 0.00000000 0.00000000 18.2822477 0.00000000 0.00000000 35 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 36 14.3059360 0.00000000 0.00000000 14.3059360 0.00000000 0.00000000 37 -50.3798995 0.00000000 0.00000000 -50.3798995 0.00000

16、000 0.00000000 38 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 39 85.6306028 0.00000000 0.00000000 85.6306028 0.00000000 0.00000000 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书5 40 -130.968591 0.0

17、0000000 0.00000000 -130.968591 0.00000000 0.00000000 41 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 -28.6000000 0.00000000 0.00000000 42 170.679610 0.00000000 0.00000000 170.679610 0.00000000 0.00000000 43 -220.617882 0.00000000 0.00000000 -220.617882 0.00000000 0.00000000 5. 杆件截面选择及验算腹杆最大内力为 -220.7KN，查表可知，选用

18、中间节点板厚度为t=8mm 。支座节点板厚度 10mm 。5.1 上弦杆件截面整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算max367.2NKN01505xlmm03000ylmm选用2 100 8L（如图 5.1.1所示）231.28Acm3.08xicm4. 4 5yic m048.8xxxli06 71 5 0yyyli0 . 7 6 9y(b类) 双角钢 T型截面绕对称轴（ y轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz。因为00.58100.5830012.517.40.810ylbtb故有04422220.4750.475 10(1)67(1)72.53000.8yyzyybl t则有max72.5yz

19、，故0.736（b类）3222367.210159.52150.73631.28 10NN mmfN mmA填板每个节间放一块（满足l 范围内不少于两块），75.340122ali名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书6 5.2 下弦杆件截面下弦也不改变截面，按最大内力计算max358.8NKN03000 xlmm010500ylmm，链接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘距离为100mm，

20、可不考虑螺栓孔的削弱选用 2 110 70 8L（短肢相并如图 5.2.1所示）227.8Acm1. 9 8xic m5. 3 4yic m0151.5xxxli01 9 6 . 63 5 0yyyli3222358.8 10129.121527.810NN mmN mmA填板每个节间放一块15080158.4ali。5.3 斜腹杆件截面（1）杆件 B-a 220.7NKN002507xyllmm选用 2 110 70 8L(长肢相并如图 5.3.1 所示) 227.8Acm，3.51xicm，2.85yicm071.4xxxli088 150yyyli70.48250.78.7517.20.

21、87bt故长肢相并的不等边双角钢截面的绕对称轴的换算长细比yz为44222201.091.097(1)88(1)93.7250.70.8yzyyblt名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书7 故max93.7yz则有0.596（b类）3222220.710133.22150.59627.8 10NN mmfN mmA（2）杆件 B-b 170.7NKN00.82072xllmm0259

22、0ylmm选用 2 50 5L（截面如图 5.3.2 所示）29.6Acm1. 5 3xic m2. 3 8yic m0135.4350 xxxli01 0 8 . 8yyyli则3222170.0710177.82159.6 10NN mmfN mmA填板放置 2块08 6 . 38 01 2 2 . 4lc mic m（3）杆件 D-b 131NKN00. 82 2 3 9xllm m02799ylmm选用 2 70 5L（截面如图 5.3.3所示）21 3 . 7 1Ac m2. 1 6xic m3.16yicm0103.7150 xxxli08 8 . 6yyyli00.5870142

23、3.25ylbtb则42200.475(1)93.7yzyxyblt故由max103.7x查表可知0.531（b类）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书8 则3222131 101802150.531 13.71 10NN mmfN mmA填板取 3块7 04 08 6 .ali（4）杆件 D-c 85.6NKN00.82239xllmm02799ylmm选用 2 405L( 截面如

24、图 5.3.4 所示)27.58Acm1. 2 1xic m1.98yicm0185350 xxxli0141.4yyyli则322285.610112.92157.58 10NN mmfN mmA填板取 2块9 3 . 38 09 6 . 8alc mic m（5）杆件 F-c 50.4NKN00. 82 4 1 0 xllm m03013ylmm选用 2 63 5L( 截面如图 5.3.5 所示) 212.28Acm1. 9 4xic m2. 8 9yic m0124.1150 xxxli01 0 4 . 3yyyli名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

25、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书9 00.586312.627.75ylbtb则42200.475(1)107.8yzyyblt故有max124.2x可知0.415（b类）则322250.41098.92150.41512.28 10NN mmfN mmA填板取 3块7 5 . 34 07 7ali（6）杆件 F-d 14.3NKN00. 82 4 1 0 xllm m03013ylmm由于内力不大故取 2 405L(截面如图 5.3.4 所示)1.

26、21xicm1.98yicm则0199.2350 xxxli01 5 2 . 2yyyli322214.3 1018.92157.58 10NN mmfN mmA填板取 3块75.38096.8ali（7）杆件H-d 18.3NKN内力不大，按受压杆长细比控制截面（跨中腹杆在半跨荷载作用下，内力变号） ，03232ylcm03232ylcm选择 2 75 5L( 截面如图 5.3.6 所示) 214.82Acm2. 3 2xic m3. 1 6yic m0139.3 150 xxxli01 0 2 . 3yyyli填板取 3块80.84092.8ali名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

27、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书10 5.4 竖直杆件截面（1）杆件 A-a 14.3NKN02000 xlmm02000ylmm内力较小，按选择截面。02001.33 150 xxlicm02001.33150yylicm选择 2 505L(截面如图 5.4.1 所示) 29.6Acm1. 5 3xic m2. 3 8yic m填板取 3块，504062.4ali（2）杆件 C-b，E-c ，G-d，28.6NKN,

28、内力不大，故均按选择截面对于C-b杆01.19 xxlicm01.49yylicm选择 2 405L( 截面如图 5.3.4 所示)1.21xicm2.98yicm填板取 4块，44.84048.4ali对于E-c 杆01.33 xxlicm01.66 yylicm选择 2 505L( 截面如图 5.4.1 所示) 1.53xicm2.38yicm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明

29、书11 填板取 3块，6 2. 2alc m，略大于 4061.2icm 实际可取。对于G-d杆01.46 xxlicm01.82yylicm选择 2 505L(截面如图 5.4.1 所示) 1.53xicm2.38yicm（3）杆件 H-e 0NKN内力为 0，按选择截面01.29 xxlicm01.29 yylicm选用 2 63 5L( 截面如图 5.3.5 所示)1. 9 4xic m2. 8 9yic m填板取 3块，71.64077.6ali。全部杆件截面选取见表 1所示，连接垂直支撑的中央竖向杆采用十字形截面，其计算长度为 0.9l，其他腹杆除 A-a,B-a 外0.8oxll。

30、6. 典型节点设计6.1 下弦节点“ b”腹杆与节点板的连接焊缝计算。对于B-b杆 设肢背16fhmm，肢尖25fhmm。则所需焊缝长度为（考虑起弧灭弧缺陷）肢背：132170.07103269720.76 160wlmm取100mm 肢尖：2321 7 0 . 0 71 03256 120 . 751 6 0wlm m取70mm 对于D-b杆 设肢背16fhmm，肢尖25fhmm。则所需焊缝长度为（考虑起弧灭弧缺陷）肢背：132131 103267720.76 160wlmm取80mm 肢尖：2321 3 11 03254 920 . 751 6 0wlm m取50mm 对于C-b杆，由于内

31、力较小，焊缝长度按照构造要求采用，故设设肢背名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书12 16fhmm，肢尖25fhmm，则由构造要求可知：肢背：18266 0wflhmm取60mm 肢尖：28255 0wflhmm取50mm 故由腹杆焊缝长度可估算出节点板的尺寸如图6.1.1所示验算下弦杆与节点板连接焊缝， 内力差287.8118.84169bcbaNNNKN设下弦板肢背18fhmm

32、，下弦杆与节点板的焊缝长度为250-16=234mm ，故肢背焊缝应力为3222169 1034316020.78234N mmfN mm6.2 上弦节点“ B”腹杆与节点板的连接焊缝计算。对于B-a杆 设肢背16fhmm，肢尖26fhmm。则所需焊缝长度为（考虑起弧灭弧缺陷）肢背：132220.71032612120.76 160wlmm取130mm 肢尖：2322 2 0 . 71 03266 6 . 720 . 751 6 0wlm m取70mm 对于B-b杆 设肢背16fhmm，肢尖25fhmm。则所需焊缝长度为（考虑起弧灭弧缺陷）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

33、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书13 肢背：132170.71032696.720.76 160wlmm取100mm 肢尖：2321 7 0 . 71 03256 0 . 820 . 751 6 0wlm m取70mm 故由腹杆焊缝长度可估算出节点板的尺寸如图6.2.1所示验算上弦杆与节点板焊缝， 节点板缩进 8mm ，肢背采用塞焊缝， 承受节点荷载28.6QKN,125,291282fwwthmm llcm，故有32228.61

34、014.61.22160195.220.75280wffN mmfN mm肢尖焊缝承担弦杆内力差218.4 0218.4NKN,偏心距1002575emm， 偏心力矩218.4 7.516.4MNeKN m，采用28fhmm则对N: 32218.41069.620.78280fN mm对M有：622266 16.410112.1220.78280fe wMN mmh l故焊缝强度为 : 2222()()1 1 5 . 31 6 0fwfffN mmfN mm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -

35、 - - - - 第 14 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书14 6.3 屋脊节点“ K”由于斜腹杆内力较小，则腹板焊缝尺寸由构造确定，设肢尖25fhmm，肢背16fhmm，则由最小焊缝长度要求可知16 86260wlmm，2585250wlmm。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求确定焊缝尺寸，不进行计算，则估算节点板尺寸如图6.3.1所示。拼接计算：拼接角钢采用与上弦杆相同截面2 100 10L，竖肢需切去5108523fthmm，取25mm，并按上弦坡度热弯拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设8fhmm）3367.2 10

36、4100.70.78 160wwffNlmmh f共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度为：410161194wlmm拼接角钢总长度为216254wllmm取260mm。6.4 支座节点“ a”（1）杆端焊缝计算由于竖直杆内力较小， 故按构造要求确定其焊缝长度，对于斜腹杆设肢背18fhmm，肢尖26fhmm。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书15 则1322 2 0 . 71

37、 03289 820 . 781 6 0wlm m取100mm 2312 2 0 . 71 03266 720 . 761 6 0wlm m取70mm 对于下弦杆设肢背18fhmm，肢尖26fhmm。则1321 1 8 . 81 03286 120 . 781 6 0wlm m取65mm 2311 1 8 . 81 03264 220 . 761 6 0wlm m取50mm （2）底板计算：支反力200.2dRKN,混凝土强度220,9.6cCfN mm，所需底板净面积322200.21020854208.59.6nAmmcm。锚栓孔直径取为50mm。则所需底板毛面积为2203.155208.

38、5245268.14nAAAcm按构造要求采用底板面积为222020400268.1abcmcm，垫板采用80 80 20，孔径26mm，实际底板面积为223 . 1 455 7 62453 4 0 . 44nAc m底板实际应力为 : 322200.2105.88340.410qN mm22111(10)(10)13.422acm19.59.56.713.4bcm由于116.70.513.4ba，则查表可知0.056，故有220.0565.88 1346737.1MqaN mm所需底板厚度666737.114205Mtmmf，取20tmm，故底板尺寸为200 200 20。名师资料总结 -

39、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书16 （3）加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为200.250.144RVKN, 50.17350.74bMVeVKN cm，加劲肋高度， 厚度与中间的节点板相同即（405 100 10） ，采用6fhmm，验算焊缝应力：对V：2250.1 1015.220.76(40512)fN mm对M: 426350.71016.220.76 (4

40、0512)fN mm则焊缝所受到的应力为 : 22222216.2()()()(15.2)20.21601.22fffN mmN mm(4) 节点板，加劲肋与底板连接焊缝采用8fhmm，实际焊缝总长度2202(2012 3)120.856.4wlcm。则焊缝设计应力为：322200.21063.41.2260195.20.78 564wfffN mmfN mm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 18 页 - - - - - - - - - 武汉理工大学钢结构课程设计说明书17 7. 参考文献（1）戴国欣主编 . 钢结构（第三版） . 武汉：武汉理工大学出版社，2007 （2）钢结构设计规范（ GB50017-2003 ）8. 结束语名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 18 页 - - - - - - - - -