2022年米跨梯形钢屋架设计 .pdf

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1、钢 结 构 课 程 设 计第页24米跨梯形屋架设计一、设计资料某车间跨度24 米，长度192 米，柱距6 米。车间内设有两台20/5T 中级工作制吊车。计算温度高于 -20，地震设防烈度为7 度。采用 3.06m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，8cm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度为i=1/10。雪荷载为0.4KN/m2，积灰荷载为0.75KN/m2。屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400400，混凝土标号为C20。要求设计屋架并绘制屋架施图。二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本例题为无檩屋盖方案，i=1/10 ，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度为L0=L-300=23700mm

2、，端部高度取H0=1990mm ，中部高度取H=2790mm （为L0/8.5 ）, 屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按 L/500 考虑）。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43 型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见附图 2。因连接孔和连接零件上的区别图中给出了W1 、W2和 W3等三种编号。附图 1：屋架杆件几何长度及设计内力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11

3、页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页附图 2：屋面支撑布置图三、荷载和内力计算1、荷载计算：二毡三油上铺小石子0.35 KN/m2找平层（ 2cm 厚）0.40 KN/m2 泡沫混凝土保温层（8cm 厚）0.50 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板（含灌缝）1.40 KN/m2 悬挂管道0.10 KN/m2 屋架和支撑自重（0.12 +0.011L）=0.12+0.01124=0.384 KN/m2恒载总和3.134 KN/m2活荷载（或雪荷载）0.50 KN/m2 积灰荷载0.75 KN/m2 由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋

4、盖可不考虑。2、荷载组合一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本例题在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载：组合一：Fd=(1.23.134+1.4 0.4+1.4 0.9 0.75 ) 63.0=94.78KN 组合二：Fd=(1.353.134+1.4 0.7 0.4+1.4 0.9 0.75 ) 63.0=100.22KN 节点荷载取100.22KN，支座反力 Rd=4Fd=4100.22=400.9KN 3、内力计算用图解法或数解法均可计算出全跨荷载作用下，屋架的杆件内力。其

5、内力设计值见附图1。四、截面选择腹杆最大轴力为574.56KN ，查表 8.4，选用中间节点板厚t=8mm，支座节点板厚t=10mm。1、上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算。Nmax=-738.92KN ， lox=301.5cm，loy=301.5cm (l1取两块屋面板宽度)。选用 2L14010，A=54.7cm2，xi=4.34cm，yi=6.05cm 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课

6、 程 设 计第页5.6934.45 .3010 xxxil8.4905.65.3010yyyil由于5 .1758.014114bltby所以1508.5915.30114475.018 .49475.012242204tlbyyyz由yz查 b 类截面的754.0yzfmmNAN2232 .179107 .54754.01092.783填板每节间放一块（满足1l范围内不少于两块）cmila4 .17231.440404.7528.1502、下弦整个下弦也不改变截面，按最大内力计算。Nmax=759.46KN ，lox=600.0cm，loy=600cm ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距

7、离约为100mm（de 节间） ，可不考虑螺栓孔的削弱。选用 2L18011010（短肢相并） ，A=56.8cm2，xi=3.13cm，yi=8.56cm 2507 .19113. 36000 xxxil2501.7056. 86000yyyilfmmNAN2237.133108 .561046.759填板每节间放一块cmila4648 .5808030026003、腹杆杆件 A-F、C-G：NAF=-50.2KN ，lox=161.2cm，loy=201.5cm ; NCG =100.22KN ，lox =208cm，loy =260cm。由于内力较小，可按长细比选择截面，按内力较大者计算

8、。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页选 2L63 6, A=14.58cm2，xi=1.93cm，yi=2.91cm1503.8991. 22600yyyil1508.10793. 12080yxxil由于9.233 .626058.058.05.106 .03.6bltby所以150926.02603.6475.013 .89475.012242204tlbyyyz由yz查 b 类

9、截面的74.0yzfmmNAN2238.1351058.14506.01022.100填板放两块cmila6.7794.140401 .6735.201杆件 E-H：N=46.8KN 该杆件内力较小，按长细比控制截面。为了便于连接垂直支撑，截面采用十字行截面。lo =0.9320=288cm 选用 2L10010 , A=38.52 cm2，xi3.84 。1507584.3288000ilx杆件 B-F：N=-574.56KN ，lox=366.3cm，loy=366.3cm。选用 2L18011010（长肢相并） ，A=56.8cm2，xi=5.81cm，yi=4.23cm 1500.63

10、81.53.3660 xxxil1506.8623.43.3660yyyil由于0.16113.36648.048.011111202bltby， 故1509.9613.3663.609.116.8609.1122422042tlbyyyz名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页由yz查表得576.0yz，fmmNAN2236.175108 .56576.01056.574填板放两块cmi

11、la2.12513.340401.12233 .366。杆件 B-G：N=301.06KN ，lox=302.4cm，loy=378cm。选用 2L636，A=14.58cm2，xi=1.93cm，yi=2.91cm 2507.15693.14 .3020 xxxil2509 .12991. 23780yyyilfmmNAN2235 .2061058.141006.301填板放两块cmila2 .15594.180801263378。杆件 D-G、D-H ：N=-119.36KN ，lox=333.6cm，loy=417.3cm。选用 2L806，A=18.8cm2，xi=2.47cm，yi=

12、3.58cm 1501 .13547.26 .3330 xxxil1506.11658. 30yyyil由于3.3083.41758.058.03 .136 .080bltby， 故1502 .1206.03.4178475.016 .116475.012242204tlbyyyz由yz查表得361.0yz（ b 类截面）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页fmmNANx2231761

13、08.18361.01036.119填板四块cmila8.9847.240404.835417屋架杆件截面选用表表一杆 件名 称杆 件号内力设计值N(KN)计算长度 (m)选用截面截面积A(cm2)计算应力（N/mm2）容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝（mm）填板数l0 xl0y上弦杆A-B D-E-738.92 301.5 301.5 2L140 1054.7 179.2 150 2 下弦杆G-H759.46 600 600 2L1801101056.8 133.7 250 1 腹杆A-F-50.12 161.2 201.5 2L63614.58 67.9 150 2 C-G-100.

14、22 208 260 2L63614.58 135.8 150 2 E-H46.8 288 288 2L100 1038.52 1.62 200 4 B-F-574.56 366.3 366.3 2L1801101056.8 175.6 150 2 B-G301.06 302.4 378 2L63614.58 206.5 250 2 D-G-59.68 333.6 417.3 2L80618.8 176 150 4 D-H-16.84 333.6 417.3 2L80618.8 49.6 150 4 五、节点设计1、下弦节点“G”先计算腹板与节点板的连接焊缝：B-G 杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取

15、hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页肢背：mmlw1281616087. 02106.3013231用 140mm 肢尖：mmlw861216067. 02106 .3013131用 100mm 腹杆 C-G 和 D-G 杆件的内力较小，焊缝按构造采用，肢背：hf1=6mm, lw1取 80mm 肢尖： hf2=6mm, lw2取 80m

16、m 其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差N=NGH-NFG=759.46-434.66=342.8KN 。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为63cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm，则计算长度lw=63-1.2=61.8cm 。肢背焊缝应力为：223/160/0.4461867.02108 .34232mmNfmmNwf2、上弦“ B”节点（见附图4）同样先计算腹杆B-F、B-G 的杆端焊缝，方法同上。由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为81cm。现验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，附图 3 下弦“ G”节点名师资料总结 - - -精

17、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页承受节点荷载F=100.22KN ，hf=t/2=4mm，lw1=81-0.8=80.2cm wfffmmN23/88.1480267.021022.100肢尖焊缝承担弦杆内力差N=NBC-NAB=676.98-0=676.98KN ，偏心距e=10-2.8=7.2cm ，偏心力矩 M=Ne=676.987.2=4874KN cm，采用 hf2=10mm，lw2=81-2=7

18、9cm ，则对N：23/1 .9790107 .021022.100mmNf对M ：224/5.33790107.021048746mmNf22222/1609.281. 922.15.33mmNfwffff3、屋脊“ E”节点（附图5）计算腹杆与节点板的连接焊缝： E-H杆件内力较小，按构造设置焊缝，即取hf1=6mm，hf2=6mm, lw1=80mm, lw2=80mm。附图 4 上弦“ B”节点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - -

19、- - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页验算弦杆和节点板的连接焊缝：由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为40cm。节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，节点竖向集中荷载KNF1.50222.100, hf =t/2=4mm ，lw1=40-0.8cm。wfffmmN23/37.2240047 .02101.50肢尖焊缝内力差N=0, 可按构造要求设置焊缝。拼接计算：拼接角钢采用与弦杆截面相同的2L10012，焊脚尺寸hf取 8mm ，则拼接角钢除到角外，竖肢需切去=t+hf+5=12+8=5=25mm ，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mmfhNl

20、wffw82416087.01092.7387. 03共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度为mmlw222824824拼接角钢总长度为mmllw454102222102取拼接角钢长度为600mm。4、支座节点“F” （附图 6）附图 5 屋脊节点“ E”名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页、腹杆杆端焊缝计：B-F 杆由前面计算结果取肢背及肢尖角焊缝尺寸分别为：hf1=8mm， h

21、f2=6mm, lw1=220mm, lw2=170mm。A-F 杆件内力较小， 按构造设置焊缝，即肢背及肢尖角焊缝尺寸均为6mm，焊缝长度为lw=80mm。验算弦杆焊缝：由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为42 cm。肢背及肢尖焊角尺寸均取为8mm，则计算长度lw1= 42-1.6=40.4cm 。肢背焊缝应力为：wfffmmN23/05.1345367 .02105.49、底板计算支反力 Rd=400.9KN ，fc=10N/mm2，所需底板净面积：2239 .4004009010109.400cmmmAn取锚栓直径d=24mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板面积为：2205

22、.4704514.35529.400cmAAAn按构造要求采用底板面积为ab=2626=676470.5cm2，底板净面积为：224.6064514.3552676cmAn垫板采用10020100，孔径 26mm。底板实际应力为：223/61.6104 .606109.400mmNqcma7.17211328 .013221cmb37.107.176 .135.1316.07 .1737.1011ab，查表 5.8，072.0，则mmNaqM1491017761.6072.0221所需底板厚度mmfMt4.202151491066用t=24mm，底板尺寸为-28024280。名师资料总结 -

23、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 钢 结 构 课 程 设 计第页、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 为KNRV2.10049.4004，cmKNeVM3 .6514262.100，加劲肋高度低于A-F 杆下端 18mm，厚度取与中间节点板相同为10mm。采用 hf=6mm，验算焊缝应力对 V：23/3 .21252567.02102 .100mmNf对 M：224/7.171252567.02103 .6516mmNf222222/160/1 .313 .222.17.17mmMfmmNwffff、节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算取 hf=8mm，实际焊缝总长度：cmlw886)22126(2262焊缝设计应力：wffff3.8188087.0109 .4003其余节点见施工图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -