21m跨厂房梯形钢屋架设计.docx

《21m跨厂房梯形钢屋架设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21m跨厂房梯形钢屋架设计.docx（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、实用标准文档钢结构课程设计计算书题 目：21m跨厂房梯形钢屋架设计姓 名：蒙立强学 号：359409798班 级：土木3班文案大全选用2LH0x70x7,因为儿 24.18c/ , i =2.00cm, i =5.39cm Xy4=必 lY = 150 /1 = 350 , 2 =心=12 = 192.02 ,5.39ly满足长细比要求，故所选杆件满足要求。3 .斜腹杆“Ba”（图7）10101/2L100*63*10图7斜腹杆“Ba”截面图杆件轴力 N = -48 L479kN= -481479N计算长度儿=A = 253cm,因为机=.,故采用不等肢角钢长肢相并，使。U人 U VU人u )

2、人)选用 2L100x63xl0,则 4 = 31.0加2, z =3.15cm, i =2.72cm -XyX * = 2 = 80.32, 4 = JLl = = 93oi” i 3.15) iv 2.72人yN 481479a =(pxA 0.601 x3100因为4 4，故只需求9V =0.601,NI mm? - 258.43N / iwn2 2 150查型钢表，选择截面的回转半径较计算的要略大些，故选用2L56x3。A = 668mm2, /= 1.75cm, z . =2.64cm人=& = 132.1 2 = 150L 1.75289Z64=109.5 4,故只需求外=0.37

3、8,cr =-=四奂2N/ irun2 = 248 .2N/ mm1 f = 310 N/ ivm2 ,杆件满足要求。 cpxA 0.378x6685.其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，其计算结果见表2 （在下一页）。表2杆件截面选择表杆件计算内力 /kN截面规格截面 面积 /cm；计算长度/on回转半径/on长细比容许长 细比稳定系数应力。/(N/mma)名 称编号&L.外4%440。然%上 弦FG, GH-763.1992L125x80xl039.40150.75452252.266.1166.774.011500.725-267.18下弦砥749.5392L110x70x724.6

4、300.01035.02.005.39150192.02350304.69斜腹杆Ba-481.4792L100x63xl031.00253.0253.03.152.7280.3293.011500.601-258.43Be363.9302L90x827.89209.04261.302.764.0975.7463.89350130.49De-276.2682L90x827.89229.12286.402.764.0983.0170.021500.552-179.45De174.9472L50x59.61229.12286.401.532.45149.75116.90350182.05Fe-98.

5、5022L63x512.29249.92312.401.942.96128.82105.541500.2S8-278.29愿40.1902L63x512.29249.92312.401.942.96128.82105.541500.288-73.65-26.070Hg67.3572L63x512.29271.2339.001.942.96139.79114.531500.250-9336-28.684竖 5Aa-31.332L50x59.61199.00199.001.532.45130.0781.221500.283-115.20Cc-62.662L56x36.68183.20229.001

6、.752.64104.387.221500.414-226.58Ee-62.662L56x36.68207.20259.001.752.64118.0296.311500.402-233.34-62.662L56x36.68231.2289.001.752.64132.1109.51500.378-248.15六、节点设计1 .下弦节点“c”（图9）图9下弦节点“c”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算图9下弦节点“c”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算用E50型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为苏卬= 200N/mm2。Be杆：设“Be”杆的肢背和肢尖焊缝乙=8mm和=6

7、mm,则所需的焊缝长度为:k、N2x0.7/； 2x0.7x8x2000.7x36393011Omm = 113 Jinm考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计算长度加2%,取为14cm。k2N2xO.7/Z/J7 2x0.7x6x2000.3x363930八八mm = 64.99 mm实际焊缝长度为计算长度加2勺，取为8cm。De杆：设“De”杆的肢背和肢尖焊缝=8mm和儿=6mm,则所需的焊缝长度为:肢背：晨=KN = 0-7 x 276268 .=86间 2x0.777 2x0.7x8x200考虑到每条焊缝两端的起灭弧缺陷，实际焊缝长度为计算长度加2%,取为10cm。肢尖:0.

8、3 x 27626871c omm = 49.5mm 2x0.7x6x200实际焊缝长度为计算长度加2%,取为6cm。Cc杆：由于“Cc”杆内力很小，故焊缝尺寸可按构造要求确定，取勺=5mm。(2)确定节点板尺寸根据上面求得的焊缝长度，按构造要求留出杆件间应有的间隙并考虑制作和装配等 误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为260mmx350mm。(3)下弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算下弦与节点板连接的焊缝长度为250mm,取与=6mm,焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差A7V = (610.559-256.906)kN= 353.653kN,对受力较大的肢背处焊缝进_0.75x35

9、3653Tf 2x0.7x6x(350-12)行强度验算：N/ mm? = 93.42N/mm? = 200 N/ 碗,焊缝强度满足要求。2.上弦节点(图10)Be杆与节点板的连接焊缝尺寸和下弦节点“c”相同。468.2kNBa杆：肢背和肢尖焊缝分别采用 =10mm和 =8mm,则所需的焊缝长度为:肢背:配k、N2x0.7；0.7x4814792x0.7x10x200mm = 120.4/71/71,取 14cmAN2x0.7/“,2M _ 6M W= 2x0 J hflw26x30.452x1()62x0.7xl0x3902N / mm2 = 85.80A/mm2口士小 z k?N 0.3x

10、481479Hno肢大：=mm = 64 5mm， 取 8cm区 2x0.7%/7 2x0.7x8x200确定节点板尺寸(方法同下弦节点c” )确定节点板尺寸为250mm x 400mm。(3)上弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算应考虑节点荷载P和上弦相邻节间内力差NV的共同作用，并假定角钢肢背槽焊缝承 受节点荷载P的作用，肢尖角焊缝承受相邻节间内力差A2V及其产生的力矩作用。肢 背槽焊缝强度验算：hf = 0.5? = (0.5 x 10)mm = 5mm， lwX = /w,2 = (400 一 10)mm = 390mm.节点荷载，P=62.66kNp62660rf =N/加加2 =22.

11、95N/加2 /，= 200N/小加2/ 2x0.7/zz7vvl 2x0.7x5x390J肢尖角焊缝强度验算：弦杆内力差为 A7V = (468.196- 0)kN = 468.196kN,轴力作用线至肢尖焊缝的偏心距为e = 90 - 25mm = 65mm,偏心力矩为= (468.496x0.065)-m = 30.452ZJV m，4684960?oN / mm? = 171.61 N / mm2 /； = 200 N/ mm2 2x0.7x5x390/qc on171.612+()2A/2 = 185.46N/mm2 f； = 200N/mm21.22/满足强度要求。3.屋脊节点“H

12、”（图11）763.2kN763.2kN763.2kN图11屋脊节点“H”详图（1）腹杆与节点板间连接焊缝长度的计算方法与以上几个节点相同，计算过程略，结果见图llo（2）确定节点板尺寸为：250mmx450mm（3）计算拼接角钢长度弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施 焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直直肢的一部分宽度。拼接角钢的这部分 削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。拼接角钢规格与上弦杆相同，长度取决于其与上弦杆连接焊缝要求，设焊缝则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：N763199-4x0.74/7 4x0.7x10x200

13、mm = 3o.3nim拼接角钢总长度，L = (2x 136.3 + 10 + 20)mm = 302.6mm,取300mm。竖肢需切去A = (10 + 8 + 5)/wn = 23ma,取A = 25mm,并按上弦坡度热弯。(4)上弦杆与节点板间连接焊缝的强度验算上弦角钢肢背与节点板之间的槽焊缝承受节点荷载P ,焊缝强度验算同上弦节点 “B”，计算过程略。上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝强度按上弦内力的15%验算。设 =10mm,节点板长度为450mm,节点一侧焊缝的计算长度为lw = (250 25 10 10)小加二205 mm则 Q15N = 0.15 x 763199 n 1mm?

14、 =3939W i荷 / 2x0.72x0.7x10x205M 6M 6 x 0.15 x 763199 x 65 2 n w ，=；N =75.89N/mm- Ww 2x0.7/?./22x0.7xl0x205222+7539.89? +()2N/ml =13.9GN/ml = lOQN/mm21.22f焊缝强度满足要求。因屋架的跨度较大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半跨的上弦杆、斜腹杆和竖腹杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半跨的上弦杆、斜腹杆与节点板连接用工地焊缝。4.支座节点“a C图12)31.33kN481.48kN为了便于施焊，下弦杆轴线至支座底

15、板的距离取160mm,在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度为12mm。（1）支座底板的计算支座底板尺寸按采用280mmx 360mm ,承受支座反力R = 7尸=7 x 62.66左N=438.62左N,若仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力作用，则承压面积为=280x212010? =59360010?,则柱顶混凝土的抗_438620 59360压强度按下式验算:N!mm2 - 1.39N/mm2 6M _ 6x12665.26MOmm = 15.66mm根据构造要求，屋架跨度为21m 18m ，当，W20相机时，取，=20mm。底板尺寸为：360mmx 2S0mmx

16、 20mm。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算OCD20110加劲梁计算简图一、设计资料(2)二、结构形式与支撑布置 (2).屋架形式及几何尺寸 (2)1 .屋架支撑布置 (3)三、荷载计算(4).荷载设计值(4)1 .荷载组合(4)四、内力计算(6)五、杆件设计(7)L上弦杆(7)2 .下弦杆(8).斜腹杆 “Ba” (9)3 .竖杆 “Gg”(10).各杆件的截面选择计算(10)六、节点设计(12).下弦节点“c”(12)1 .上弦节点“B”(13).屋脊节点“H”(15)2 .支座节点“a”(16)七、屋架施工图(19)附节点详图1-6(20)设 hf - 6mm,焊缝计算长度 lw =

17、 (500 -2x6-20)mm = 468mm。加劲肋与节点板间的竖向焊缝计算与牛腿焊缝相似，偏于安全的假定一个加劲肋受力为屋架支座反力的1/4,即，V = = %ZN=109.655ZN并考虑其偏心弯矩，44M = V.e = 109.655 x 0.055 kN-m = 6.03ZN加其中e为加劲肋宽度的一半)按下列公式验算：.+(雪 2=卜 V )2 + (. 6M 2V Pf 2x0.711fI”,2x0.74”：L1096556x6.03xl06 Ta7/ 2= J () + (y) N / mrrrV 2x0.7x6x4682= 32.22N I mm1 ff =20QN/mnr

18、,焊缝强度满足要求。(3)节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算实际的焊缝总长为X = 2x(280-12) + 4x(110-2x6)mm = 928mm,设焊缝传递全部支座反力R = 438.62ZN,设% =6mm,焊缝强度按下式验算：3= 438620N/mm? =112.54N/mm? 610.56kN190160下弦节点“c”详图1468.2kN上弦节点“B”详图2763.2kN763.2kN支座节点“a”详图41815北八31.33kN上弦节点“A”详图5468.196kN 亍68.196kN62.66kN一、设计资料某厂房总长度为90m,跨度为L=21m,屋盖体系为无楝体系，纵向柱

19、距为6m。1 .结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度; 10, L为 屋架跨度。地区计算温度高于-20。无侵蚀性介质，不考虑地震设防，屋架下弦 标高为18m,厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t。2 .屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=L0作用下杆件的内力）如附图所示。 屋架采用的钢材、焊条为：用Q345钢，焊条为E50型。3 .屋盖结构及荷载：无楝体系：采用预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）。荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0. 12+0.0113 L为屋架跨度，以m为单 位,9为屋架及支撑自

20、重，以kN/n?为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为So=O.35kN/m2,施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值，积灰荷载0.8kN/m2。屋面各构造层的荷载标准值：0.4kN/m20.4kN/m20.65kN/m20.05kN/m20.3kN/m21.45kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层水泥砂浆找平层保温层一毡二油隔气层水泥砂浆找平层预应力混凝土屋面板二、结构形式与支撑布置1 .屋架形式及几何尺寸如下图1所示:066 一150577.5P06ZNL1J盛5 57 05 一 05 57 O 51350111500X7 = 1050

21、0图1屋架形式及几何尺寸2 .屋架支撑布置如下图2所示:5006000*15=90000CC2GG2GG2CC5GG2GG2CC2LG2LG2GG1LG2LG2GG22LG2LG2LG2LG2GG1GG1一XLG2LG2LG2GG2HrLG2GG2LG2LG2GG1SiLG2LG2GG22屋架上弦支撑布置图000R000R1 1屋架下弦支撑布置图qC2 GG2GG2 CC5 GG2GG2 QC2:G51 LG5LG5 1 1 |/垂直支撑17符号说明：SC上弦支撑XC一下弦支撑CC一垂直支撑GG刚性系杆LG柔性系杆图2屋架支撑布置三、荷载计算由于屋架的受荷水平投影面积为：A = 21x6m2=

22、126m260m2,故按建筑结构荷 载规范取屋面活荷载(按上人屋面)标准值为0.7kN/m2,雪荷载为0.35kN/m2, 取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.7kN/m2。屋架沿水平投影面积分布的自重(包括 支撑)按经验公式疔0.12+0.011L计算，L为屋架跨度，以m为单位。1 .荷载设计值永久荷载设计值：预应力混凝土屋面板1.45x1.35 = 1.9575/ m2屋架及支撑自重三毡四油(上铺绿豆砂)防水层水泥砂浆找平层保温层一毡二油隔汽层水泥砂浆找平层可变荷载设计值:屋面活荷载积灰荷载(0.12 + 0.011x21)x1.35= 0.474 kN/ m20.4x1.35 = 0.54/

23、m2QAxl.35 = 0.54kN/m20.65x1.35 = 0.8775/m20.05x1.35 = 0.0675/m20.3 x 1.35 = 0.405/m2合计 4.862 kN/m20.7x1.4 = 0.98 kN/m20.8x1.4 = 1.12 kN/m2合计 2.lkN/m22 荷载组合设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：使用阶段荷载情况：(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F = (4.862+ 2.1)xl.5x6kN = 62.66kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：耳=4.862x1.5 x 6女N =43.76攵N半跨节

24、点可变荷载：巴=2.1xL5x6ZN=18.9ZN施工阶段荷载情况：(3)全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3 = 0.474 x 1.5x67V = 4.266kN半跨节点屋面板自重及活荷载：尼=(1.9575 + 0.98) x 1.5 x 6 = 26.438 kN屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下图3所示：图3荷载组合作用下的计算简图四、内力计算由以下图4得F=1时屋架各杆件的内力系数（F=l作用于全跨、左半跨和右半跨）21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值+ 6.663 / +7.326 / +5.884 ( +4,636E D 芳 /

25、+3.081+ 1.090acegge,ca21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值图4屋架各杆件的内力系数由屋架各杆件的内力系数求出各种组合荷载情况下的内力，计算结果见下表1:杆件名称内力系数（F=l）第1种组合第2种组合第3种组合计算杆 件内力 （kN）全跨左半跨（2）右半跨（3）八(1)用供巾（2）用伽堆（3）跖伽公（2）轮0+小（3）上弦AB0.0000.0000.000000000BC, CD-7.472-5.310-2.162-468.196-427.334-367.837-172.261-89.035-468.196DE, EF-11.262-7.339-3.923-705.

26、677-631.532-566.97-242.072-151.760-705.677FG, GH-12.18-6.861-5.319-763.199-662.67-633.526-233.351-192.584-763.199表1屋架杆件内力组合表下 弦ac4.1003.0101.090256.906236.305200.01797.06946.308256.906ce9.7446.6633.081610.559552.328484.628217.724123.023610.559eg11.9627.3264.636749.539661.919611.078244.715173.596749.

27、539gh11.7685.8845.884737.383626.175626.175205.763205.763737.383斜 腹 杆Ba-7.684-5.641-2.043-481.479-442.867-374.865-181.917-86.793-481.479Be5.8083.9601.848363.930329.002289.085129.47173.634363.930De-4.409-2.633-1.776-276.268-242.702-226.504-88.420-65.763-276.268De2.7921.2221.570174.947145.274151.85144.

28、21853.418174.947Fe-1.572-0.047-1.525-98.502-69.679-97.613-7.949-47.024-98.502Fg0.328-1.0391.36720.552-5.28440.190-26.07037.54040.190-26.070Hg0.7131.913-1.20044.67767.3578.52153.618-28.68467.357-28.684竖 杆Aa-0.5-0.50.00-31.33-31.33-21.88-15.352-2.133-31.33Cc, Ee-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.

29、266-62.66Gg-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-62.66注：F=62.66kN,6=43.76kN, F2=18.9kN, %=4.266kN,乙=26.438kN五、杆件设计腹杆最大内力N=-481.479kN,查表7.4,中间节点板厚度选用10mm,支座节点板 厚度选用12mm。L上弦杆（图5）整个上弦采用等截面，按FG、GH杆件的最大内力设计。N=-763.199kN=-763199N,上弦杆平面内计算长度儿=150.75cm ；在屋架平面外,根据支撑布置和内力变化情况，平面外计算长度九=3x150.75cm = 452.2

30、5cm。因为怎=3几，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并，选用2L140x90x8,如下图5所示：设4 = 70,查附表4.2得0 = 0.751需要截面面积为：A = 763199gm? 3278 2mm1时 0.751x310需要的回转半径为：i =& =7% = 2.15垢加 A 70，（），T452.2570cm = 6.461cm根据需要的A、iv、iv查角钢规格表，选用2L125x80xl0,截面特征为: 人）A = 39.4cm2， z =2.26cm, i =6.11 cm,按所选角钢进行验算：公=15055 = 66 70 V U = 150v r. 2.26l二山二 45225 = 74。1 幻=15。)iy 6.11l满足长细比要求。由于人4，只需求化,查表得% = 0.725,于是N 763199999a =N/mm = 267.2N/mm1 f = 310 A/mm2,9VA 0.725 x 3940所选杆件满足要求。2.下弦杆（图6）102L110*70*7Y图6下弦杆截面图整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的“eg”杆计算。乂出; 749.539ZN= 749539 N, /0= 300cm, /Ov= 1035cm所需截面面积为：A = = 749539勿批2 _ 24.18c/7i2 f 310