18m跨梯形钢屋架课程设计(共27页).docx

《18m跨梯形钢屋架课程设计(共27页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《18m跨梯形钢屋架课程设计(共27页).docx（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上钢结构课程设计 南昌大学建筑工程学院姓名_杜巍_班级_土木093_学号_ 指导老师：汤海林目录一、设计资料3二、屋架形式、尺寸的确定3三、支撑布置4四、荷载计算5五、内力计算6六、杆件设计81. 上弦杆82. 下弦杆103. 端斜杆aB114. 腹杆125. 竖腹杆136. 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表 15七、节点设计161. 支座节点“a”162. 下弦跨中节点“d”193. 屋脊节点“F”204. 下弦节点“b”235. 上弦节点“B”25单层工业厂房屋盖结构梯形钢屋架设计一、设计资料某批车间总长60米，跨度A为18米，柱距为6米，屋面材料为预应力大型屋面

2、板（1.56米，屋面板需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计算长度为3米），屋架形式为梯形钢屋架，并支承于钢筋混凝土柱上，混凝土标号为C25.钢材为Q235BF,焊条E43型。二、屋架形式、尺寸的确定根据业主需要及屋面排水要求，选用梯形钢屋架,屋架坡度为1/10。屋面材料为预应力大型屋面板，采用无檩屋盖体系。屋架水平布置图如下：屋架计算跨度：屋架端部高度取：。跨中高：。屋架高跨比：。屋架跨中起拱取40 mm。为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸如图所示。全跨半跨三、支撑布置 根据车间长度、屋

3、架跨度、荷载情况、屋架上弦设置横向水平支撑剂垂直支撑和系杆，使屋盖成为空间刚度很大的稳定体系，如图。其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆，安装螺栓采用 C 级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径：d0=21.5mm。四、荷载计算荷载(一) 屋面恒载(标准值):屋面板自重 2.6 kN/m2 坡向分布 屋架及支撑自重 0.25 kN/m2 水平投影分布(二) 屋面可变荷载(标准值)坡屋面的屋面可变荷载（雪荷载）0.45 KN/m2,水平投影分布。风荷载为吸力，不考虑。各屋架满跨与半跨内力系数见内力系如下图。屋面与水平的夹角a=5.71，cosa=0.995屋面板自重 2.6/cos5.

4、71=2.61 kN/m2 水平投影分布荷 载 计 算 表荷载名称标准值（kN/）设计值（kN/）预应力屋面板2.612.611.353.5235屋架和支撑自重0.250.251.350.3375永久荷载总和2.863.861屋面可变荷载0.450.451.40.63可变荷载总和0.450.63荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：1、全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：2、全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架和支撑自重：半跨节点屋面板自重：五、屋架设计要求1、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

5、分别作用于全跨、半跨），内力计算结果如下表所示。屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）内力组合值计算杆内力(kN)全跨半跨第一种组合F第二种组合F3+ F4上弦AB0.000.000.000.000.00JK0.000.000.000.000.00BC-9.51-6.69-384.48-242.64-384.48IJ-9.51-2.83-384.48-119.30-384.48CD-9.51-6.69-384.48-242.64-384.48HI-9.51-2.83-384.48-119.30-384.48DE-12.95-8.11-523.32-298.76-523.32GH-12.9

6、5-4.83-523.32-193.87-523.32EF-12.95-8.11-523.28-298.76-523.28FG-12.95-4.83-523.28-193.87-523.28下弦ab5.554.06224.45146.65224.45fg5.551.49224.4564.64224.45bc11.797.89476.47287.92476.47ef11.793.90476.47160.61476.47cd12.476.24504.04237.24504.04de12.476.24504.04237.24504.04腹杆Aa-0.50-0.50-20.21-17.51-20.21

7、Kg-0.500.00-20.21-1.52-20.21aB-7.82-5.71-315.92-206.41-315.92gJ-7.82-2.10-315.92-90.96-315.92Bb5.283.50213.58128.02213.58Jf5.281.78213.5873.03213.58Cb-1.00-1.00-40.34-34.97-40.34If-1.000.00-40.34-3.03-40.34bD-3.45-1.83-139.53-69.06-139.53fH-3.45-1.62-139.53-62.29-139.53Dc1.630.2865.7613.9365.76He1.6

8、31.3565.7647.9865.76Ec-1.49-1.50-60.27-52.33-60.27Ge-1.490.00-60.27-4.53-60.27Eh0.000.000.000.000.00Gi0.000.000.000.000.00Fh0.502.2420.3373.2773.27Fi0.50-1.7420.33-54.1620.33-54.16hc0.502.2420.3373.2773.27ie0.50-1.7420.33-54.1620.33-54.16Fd0.000.000.000.000.002、杆件设计(1)上弦杆整个上弦采用等截面，按EF、FG杆件的最大设计内力设计。

9、N-523.28kN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，在屋架平面外：屋面板需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计算长度腹杆最大内力N-315.915kN，查表得，中间节点板厚度选用8mm，支座节点板厚度选用10mm。杆件受到的最大弯矩值：选用2L160X14，截面地（1）平面内稳定性验算相应的塑性发展系数，查表得上弦杆在弯矩作用平面内，节间正弯矩和支座负弯矩都是最大弯矩，所以分别利用最大正弯矩和最大负弯矩进行稳定性的验算。用正弯矩： = =对于这种T形截面压弯杆，还应验算截面的另一侧，即 = =用负弯矩： = =平面内的稳定性可以得到保证。（2）平面外的稳定性验算平面外的计算长度，

10、边厚比，则双角钢截面的换算长细比为yz=3.9b1+l0y2t2/(18.6b4)/t=3.9161+30021.42/(18.6164)/1.4=51.03查表得y=0.852。关于梁的整体稳定系数，现，故在正负弯矩下分别取 和。因为在计算长度范围内弯矩图和曲率出现多次符号改变，按规范的条文取为0.85。用正弯矩： 用负弯矩：平面外的稳定性可以得到保证。（3）强度验算截面上无翼缘一边的强度应该验算强度可以得到保证。（4）刚度验算，刚度可以得到保证。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd、de杆计算。N=504.04kN下弦杆平面内计算长度 所需截面积为（因跨中有通长系杆）:

11、选用2L1107010，因故用不等肢角钢，短肢相并,肢背间距a=8mmA34.4， ，所以满足要求。下弦截面如图：（3）端腹杆端腹杆aB（或gJ）最大设计内力设计。杆件轴力： N=-315.92KN计算长度： 因为，故采用等肢角钢，使。选用2L1008,肢背间距a=8mm则:A31.2， 150,满足。 150，满足。由于，只需求。查表0.795，则:，故所选截面合适。端斜杆截面如图：（4）腹杆 验算再分式腹杆ch-hF在中间节点不断开，采用通长杆件。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2L638，肢背间距a=8mm，则有：A19.02， 由

12、于，只需求。查表0.416，则:另，验算其他腹杆取其他腹杆最大值Bb杆件， N=213.58KN ，满足要求再验算最大受压腹杆Db杆件，N=-139.53KN平面内外计算长度， ， b/t=63/8=7.880.58loy/b=0.58x2231/63=20.54,满足要求。综上所述，其截面合适。（5）竖腹杆 杆件Ec轴力：面内和面外的计算长度系数分别为0.8和1.0，计算长度 平面内计算长度：平面外计算长度：由于杆件内力较小，按选择，需要的回转半径为，查型钢表，取2L455 A8.58， 肢背间距a=8mm， 由于，只需求。查表0.523，则: 满足专心-专注-专业屋 架 杆 件 截 面 选

13、 择 表名称杆件编号内力/kN计算长度/mm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 上弦EF、FG-523.2830153000160x1486.64.926.9261.2851.031500.8010.85275.44下弦cd、de504.0430006000110x70x1034.41.95.38157.9111.5350146.5腹杆aB、gJ-315.9219191919100831.23.084.4162.343.51500.795127.4Bb213.581613.6201763x819.021.92.9584.9268.371500.655112.29b

14、D-139.531784.8223163x819.021.92.9593.9475.631500.705104.06Dc65.761783.2222963x819.021.92.9593.8575.561500.59458.21ch73.271831366263x819.021.92.9596.37124.11500.41692.6hF73.271831366263x819.021.92.9596.37124.11500.41692.6Eh01340.8167663x819.021.92.9570.5756.811500.7520竖杆Aa-20.21971.2121445X58.581.372

15、.1870.8955.691500.74623.55Cb-40.341200150045X58.581.372.1887.5968.811500.63873.69Ec-60.271440180045X58.581.372.18105.182.641500.523134.31Fd01680210045X58.581.372.18122.6396.331500.42303、节点设计采用E43 焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 。1、部支座节点“a”为便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距不小于水平肢的边长，且不小于，取。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板相同，厚度都

16、为。（1）支座底板的尺寸（a）底板的平面尺寸支座反力，锚拴直径，锚拴孔直径，底板的平面尺寸采用，C25 混凝土强度设计值。仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，验算柱顶混凝土的抗压强度：，满足（b）底板的厚度节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，所受应力，两支承边之间的对角线长度以及支承边交点到对角线的距离分别为，查附表可得，则单位宽度的最大弯矩为底板厚度为（2）节点板的尺寸（a）腹杆与节点板的连接焊缝 “Aa”杆杆件轴力，截面为，节点板厚，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取。

17、“aB”杆杆件轴力，截面为2L1008，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（b）下弦与节点板的连接焊缝“ab”杆在节点板处断开，其焊缝尺寸的计算与腹杆相同。杆件轴力，截面为，节点板厚，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取。（3）加劲肋的尺寸加劲肋的高度和厚度与节点板相同，分别为415mm 和8mm；底部外边缘与底板大致齐平，宽度为100mm；为避免3 条互相垂直的角焊缝相交于一点，加劲肋底端角部切除15mm；从轴线交

18、点开始往上，加劲肋的宽度逐渐减小，顶部宽度取为，加劲肋的平面尺寸详见图所示。（4）加劲肋与节点板的连接焊缝一个加劲肋受力焊缝受力节点板和加劲肋厚度都为8mm,焊脚尺寸取为焊缝计算长度 焊缝应力 ，满足（5）加劲肋、节点板与底板的连接焊缝设焊缝传递全部支座反，加劲肋和节点板后8mm，底板厚20mm，焊脚尺寸取为焊缝总计算长度焊缝应力满足2、下弦跨中节点“d” （1）拼接角钢的截面和长度弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与原来的角钢相紧贴，并便于施焊，需将拼接角钢顶部截去棱角，宽度为（角钢内圆弧半径），且将垂直肢截去=10+5+6=21跨中起拱 40mm，下弦接头设于跨中节点处，连接角

19、钢取与下弦杆相同截面2L110X70X10，取，焊缝长度：，取。拼接角钢长度。（2）下弦杆与节点板的连接角焊缝下弦杆与节点板连接焊缝的计算内力取和两者中的较大值，“d”节点处，下弦杆截面为2L110X70X10，节点板厚8m，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（3）“Fd”杆与节点板的连接角焊缝杆件轴力，截面为2L455，节点板厚8mm，按构造要求确定焊缝尺寸。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取 肢尖焊缝焊脚尺寸取焊缝长度取3、屋脊节点“F”“F”节点与一般上弦节点的区别在于节点处弦杆中断而需对弦杆进行拼接。(1

20、)、拼接角钢的截面和长度EF杆，弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。拼接角钢采用上弦杆同号角钢，顶部截去棱角，宽度为，垂直肢截去。焊脚尺寸设肢尖、肢背焊脚尺寸为 10mm。则需焊缝长度为，（2）、 腹杆与节点板的连接焊缝hF杆截面为2L638肢背和肢尖的内力分配系数分别为肢背焊缝焊脚尺寸取肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取=22010肢尖焊缝焊脚尺寸取取c.Fd杆与节点板的焊缝尺寸和节点”d”相同（4）上弦杆与节点板的连接焊缝 FE杆与节点板的焊缝

21、尺寸节点处，上弦杆截面为2L16014，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（5）上弦杆与节点板的连接焊缝上弦肢背与节点板的槽焊缝长度，承受节点荷载；肢尖焊缝长度，承受偏心荷载。上弦杆截面为，节点板厚。（a）上弦肢背与节点板的槽焊缝槽焊缝按两条的角焊缝计算。屋面倾角，节点荷载 P 的偏心距。槽焊缝所受到的应力为 ，满足（b）上弦肢尖与节点的连接焊缝上弦肢尖的两条焊缝承担偏心荷载，偏心距。取焊脚尺寸肢尖焊缝所受的应力为，满足4、下弦节点“b”（1） 腹杆与节点的连接焊缝（a）“Bb”杆杆件轴力，截面为2

22、L638，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（b）“bD”杆杆件轴力，截面为2L638，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（c）“Cb”杆杆件轴力，截面为2L455，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（2） 下弦与节点板的连接焊缝下弦与节点板的连接焊缝长度，所受的力与左右两下弦杆的内力差。下弦杆截面

23、为2L11070X10，节点板厚,肢尖与肢背的焊脚尺寸都取焊缝计算长度 受力较大的肢背处的焊缝应力为 ，满足5、上弦节点“B”（3） 腹杆与节点的连接焊缝（a）“Bb”杆“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。（b）“aB”杆杆件轴力，截面为2L1008，节点板厚8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取所需焊缝长度取（4） 上弦与节点板的连接焊缝上弦与节点板的连接焊缝长度，所受的力与左右两上弦杆的内力差以及节点荷载。上弦杆截面为2L16014，节点板厚。(a) 上弦肢背与节点板的槽焊缝上弦肢背与节点的槽焊缝承受节点荷载 P，槽焊缝按两条的角焊缝计算。屋面倾角，节点荷载 P 的偏心距。槽焊缝所受到的应力为 ，满足(b) 上弦肢尖与节点的连接焊缝上弦肢尖的两条焊缝承担偏心荷载，偏心距。取焊脚尺寸肢尖焊缝所受的应力为 ，满足