梯形钢屋架课程设计.pdf
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1、 梯形钢屋架课程设计 一、设计资料(1)题号 80,屋面坡度 1:16,跨度 30m,长度 96m,柱距 6m,地点:哈尔滨,基本风压:m2,基本雪压:kN/m2(2)采用6m 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=1/16。屋面活荷载标准值,雪荷载标准值为 kN/m2,积灰荷载标准值为 kN/m2。(3)混凝土采用 C20,钢筋采用 Q235B 级,焊条采用 E43 型。(4)屋架计算跨度:l0=30m-2=(5)跨中及端部高度:采用无檩体系屋盖方案,缓坡梯形屋架。取屋架在轴线处的高度mh972.10 取屋架在 30m 轴线处的端部高度mh963.10
2、 屋架的中间高度milhh900.227.29161972.12/00 屋架跨中起拱按500/0l考虑,取 60mm。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图:梯形钢屋架支撑布置如下图: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 kN/m2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2(0.120.011)/kgl kNm计算,跨度单位为米(m)。荷载计算表如下:荷载名称 标准值(kN/m2)设计值(kN/m2)预应力混凝土大型屋面板 =三毡四油防水层 =找平层(厚 20mm)20=80 厚泡沫混凝土保护层 6=屋架和支撑自重+030
3、=管道荷载 =永久荷载总和 屋面活荷载 =积灰荷载 =可变荷载总和 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:kNF629.5565.1)82.1361.4((2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载:kNF249.3965.1361.41 半跨节点可变荷载:kNF38.1665.182.12(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:kNF47.565.1608.03 半跨接点屋面板自重及活荷载:kNF83.2565.1)98.089.1(4(1)、(2)为使用节点荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。4、内力计算 屋架在
4、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+F2 F1F2 F3F4 F3F4 上弦 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC、CD DE、EF FG、GH HI IJ、JK 下弦 ab bc cd de ef 斜腹杆 aB Bb bD Dc cF Fd dH He eg gK gI Aa 0 竖杆 Cb、Ec-1-1 0 Gd-1-1 0 Jg-1-1 0 Ie 0 Kf 0
5、 0 0 0 0 0 0 0 0 5、杆件设计(1)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=上弦杆计算长度:屋架平面内:为节间轴线长度,即 mllox503.10 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yl0为支撑点间的距离,即 yl0=3m 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=,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807.0(由双角钢组成的 T 形和十字形截面均属 b
6、类),则需要的截面积为:234.8512215807.01095.1476mmfNA 需要的回转半径:mmmlioxx05.2560503.1 mmlioyy50603 根据需要 A、xi、yi查角钢表,选用 218011016,肢背间距 a=12mm,则:A=2mm,xi=,yi=验算:94.334.88300012.496.301503yoyyxoxxilil 由于=150,所以满足细长比要求。因为xy,只需求y,查表得y=,则 MPaMPaMPaANy2157.1908.8827861.01014.14493 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
7、算.N=mlox3000,14850229700oylmm(因跨中有通长系杆),所需截面为:2211.668.66102151421320cmmmfNA 选用 218011012,因oxoyll,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图 cmicmicmcmAyx75.8,10.3,11.6642.6722 3507.16975.8148535077.9610.330000yyyxxxilil 故所选截面符合要求。(3)端斜杆 aB 杆件轴力:N=计算长度:mmlloyox2506 因为oyoxll,故采用不等肢角钢,长肢相并,使oyoxll.选用 21409010,则 A=2,cmix47.4,cm
8、iy74.3 06.5647.46.250 xoxxil 00.6774.36.250yoyyil 因为yx,只需要求y,查表得,则 MPaMPaANy21566.1872.4452769.01051.6423 所以所选截面符合要求。(4)腹杆eKeg 此杆可在 g 点处不断开,采用通杆。最大拉力:kNNkNNeggK46.86,19.128 最大压力:kNNkNNgKeg41.63,77.67 在桁架平面内的计算长度取节点中心间距 mmlx20860,mmll41722086221 在桁架平面外的计算长度:mmNNlly4105)77.6741.6325.075.0(4172)25.075.
9、0(1210 选用 2635,查表有:15003.1354.30410515053.1074.19208604.3,94.1,286.12002yyyxxxyxililcmicmicmA 因yx,只需求y,查表得y=,则 MPaMPaANMPaMPaANy21534.1046.12281019.12821512.1516.1228365.01077.6733拉应力:符合要求(5)竖杆Ie mmlmmllkNNyx2713,4.217027138.08.077.8100 由于杆件内力较小,按150选择,则需要的回转半径为 mmlimmliyyxx09.18150271347.141504.217
10、000 查型钢表,选截面的xi和yi较上述计算的xi和yi略大。选用 2635,其几何特征为 15024.894.30271315088.1114.194.217004.3,94.1,26.12002yyyxxxyxililcmicmicmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21537.1386.1228481.01077.813 符合要求。(6)斜腹杆gI mmlmmllkNNyx1961,8.156819618.08.084.3700 选用 2505,其几何特征为 35051.773.25196135054.1023.158.15683.25,3.15,6.960002
11、yyyxxxyxililcmimmimmA MPaMPaAN2154.396.9601077.813 符合要求。(7)竖杆Jg mmlmmllkNNyx1356,8.108413568.08.063.5500 由于杆件内力较小,按150选择,则需要的回转半径为 mmlimmliyyxx04.9150135623.71508.108400 选用 2505,其几何特征为 1506.533.2513561509.703.158.10843.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21573.776.960745.
12、01077.813 符合要求。(8)斜腹杆He mmlmmllkNNyx3018,4.241430188.08.060.7600 选用 2635,其几何特征为 35042.794.30301835045.1244.194.24144.30,4.19,6.1228002yyyxxxyxililcmimmimmA MPaMPaAN2153.626.1228106.763 符合要求。(9)斜腹杆Bb mmlmmllkNNyx2506,8.200425068.08.058.52400 选用 210010,则:A=2mm,xi=,yi=46mm 验算:35048.5446250635073.655.30
13、8.200400yyyxxxilil MPaMPaMPaAN2152.1382.38521058.5243 故所选截面符合要求。(10)腹杆Cb mmlmmllkNNyx2150,172021508.08.063.5500 由于杆件内力较小,按150选择,则需要的回转半径为 mmlimmliyyxx3.14150215047.11150172000 选用 2505,其几何特征为 150853.2521501504.1123.1517203.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21515.1216.960
14、478.01077.813 符合要求。(11)斜腹杆bD mmlmmllkNNyx2699,2.215926998.08.071.45100 设=80,查得688.0 需要的截面积为:233054215688.01071.451mmfNA 需要的回转半径:mmlioxx99.26802.2159 mmlioyy74.33802699 根据需要 A、xi、yi查角钢表,选用 210010,则:A=2mm,xi=,yi=46mm 验算:15067.5846269915079.705.302.215900yyyxxxilil 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21597.1562.
15、3852747.01071.4513 符合要求。(12)斜腹杆Dc mmlmmllkNNyx2699,2.215926998.08.058.35100 选用 2906,则:A=21282mm,xi=,yi=验算:3505.652.4126993504.779.272.215900yyyxxxilil MPaMPaMPaAN2152.16521281058.3513 故所选截面符合要求。(13)腹杆Ec mmlmmllkNNyx2338,4.187023388.08.063.5500 由于杆件内力较小,按150选择,则需要的回转半径为 mmlimmliyyxx59.15150233847.121
16、504.187000 选用 2505,其几何特征为 15062.903.2523381502.1223.154.18703.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21594.1356.960426.01063.553 符合要求。(14)斜腹杆cF mmlmmllkNNyx2857,6.228528578.08.015.27800 设=80,查得688.0 需要的截面积为:234.1880215688.01015.278mmfNA 需要的回转半径:mmlioxx57.28806.2285 mmlioyy71
17、.35802857 根据需要 A、xi、yi查角钢表,选用 2906,则:A=21282mm,xi=,yi=验算:15034.692.41285715092.819.276.228500yyyxxxilil 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx21575.1692128770.01015.2783 符合要求。(15)腹杆Fd mmlmmllkNNyx2857,6.228528578.08.07.19400 由于杆件内力较小,按150选择,则需要的回转半径为 mmlimmliyyxx05.19150285724.151506.228500 选用 2505,其几何特征为 3509.
18、1123.2528573504.1493.156.22853.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA MPaMPaAN21569.2026.960107.1943 符合要求。(16)腹杆Gd mmlmmllkNNyx2525,202025258.08.063.5500 选用 2505,其几何特征为 1508.993.2525251501323.1520203.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx2152.1536.960378.01063.553 符合要求。(17)斜
19、腹杆dH mmlmmllkNNyx3018,4.241430188.08.028.12600 设=80,查得688.0 需要的截面积为:237.853215688.01028.126mmfNA 需要的回转半径:mmlioxx2.30804.2414 mmlioyy73.37803018 根据需要 A、xi、yi查角钢表,选用 2906,则:A=21282mm,xi=,yi=验算:1503.732.41301815054.869.274.241400yyyxxxilil 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx215922128645.01018.1263 符合要求。(18)腹杆Aa
20、 mmlmmllkNNyx1972,157819728.08.081.2700 选用 2505,其几何特征为 150783.2519721501033.1515783.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA 因xy,只需求x,查表得x=,则 MPaMPaANx215546.960536.01081.273 符合要求。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 oxl oyl xi yi x y x y IJ、JK 300 218011016 150 de 300 1485 218011012 3
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- 梯形 屋架 课程设计
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