普通钢桁架设计.doc

目录一、设计资料.1二、设计步骤.1三、设计内容.21.杆件尺寸.22.结构形式与布置.23.屋架荷载计算.34内力计算.45.杆件的截面选择.56.节点计算.97.节点尺寸及受力.10四、参考文献：.18普通钢桁架设计说明1普通钢桁架设计一、设计资料1.设计一房屋跨度为24m的钢屋架，房屋平面尺寸为24m54m，地区雪压0.7KN/m2，基本风压为0.45KN/m2，分项系数为1.4，冬季室外计算温度为-20，不考虑地震设防。2.钢材选用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊；上弦坡度i=1/10，端部高度H0=2m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱50mm.3.荷载恒荷载标准值：SBS沥青改性卷材0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m2吊顶0.4KN/m2屋架支撑自重为0.120.011L00.384KN/m2活荷载标准值：屋面活荷载（雪载）0.7KN/m2二、设计步骤1.确定屋架的形式和几何尺寸，确定节点尺寸以及计算各杆件长度；绘制屋架的几何尺寸图；普通钢桁架设计说明22.屋架杆件的内力组合；荷载组合，计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数；并绘制内力系数图；3.杆件截面选择，按轴心受力构件（拉或压）进行设计；4.焊缝计算，焊缝在轴心力作用下的强度计算；5.节点设计，根据节点板的几何尺寸，计算焊缝的实际长度，根据计算焊缝的实际长度绘制节点图；6.绘制屋架施工图。三、设计内容1.杆件尺寸桁架计算跨度:m7.2315.02240l跨中及端部高度桁架的中间高度：3.2mh在23.7m的两端高度：2.015mh在24m轴线处端部高度：2.0mh桁架跨中起拱50mm（500L）。2.结构形式与布置桁架形式与几何尺寸如图1所示。普通钢桁架设计说明31050150200020152366225010552436224012061206120624002648264824802864286412061206240027203083308324002960200018141480200032002400120612061206120612000图1桁架形式及几何尺寸3.桁架荷载计算永久荷载：SBS沥青改性卷材0.35KN/m21.35=0.4725KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m21.35=0.54KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.35=0.54KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m21.35=2.16KN/m2吊顶0.4KN/m21.35=0.54KN/m2屋架支撑自重0.120.011L00.384KN/m21.35=0.5184KN/m2共4.771KN/m2可变荷载：普通钢桁架设计说明4屋面活荷载0.7KN/m21.4=0.98KN/m24.内力计算内力分析中，通常作如下假定：1)所有荷载都作用在节点上；2)所有杆件都是等截面直杆；3)各杆轴线在节点处都能相交于一点；4)所有节点均为理想铰接。设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全垮恒荷载全垮活荷载：全跨节点永久荷载及可变荷载(4.7710.98)1.5651.76KNF（2）全垮恒荷载半跨活荷载全跨节点永久荷载：14.7711.5642.94KNF半跨节点可变和载：20.981.568.82KNF(3)全垮屋架包括支撑重半跨屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点和桁架自重：30.46081.564.15KNF半跨节点屋面板自重及活荷载:4(1.920.98)1.5626.1KNF普通钢桁架设计说明5(1)、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。各荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1。5.杆件的截面选择(表2）1）上弦杆整个上弦采用等截面，按最大内力N=-1008.28kN计算。L0x=1206mm,L0Y=3618mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=150。因L0Y/L0x=3，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，整体稳定系数按b类查。经计算选用规格为18012512（A=75.824mm2,ix=357mm,iy=96.1mm）可得到x=1206/357=33.78=150y=3618/96.1=37.65=150由max=37.65,查得b类=0.870，即代入稳定条件=N/(A)=1008280/(0.87075824)=152.85N/mm2L0x，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，不考虑空洞削弱，整体稳定系数按b类查。需要的净截面面积为An=N/f=969150/215=4508mm2选用规格为18011012（A=6742mm2,ix=31.0mm,iy=87.6mm）可得到x=3000/31.0=97=350y=14850/87.6=170=350普通钢桁架设计说明6满足要求。3)腹杆aB杆NaB=-548710N,L0x=L0Y=2535mm选用1409010（A=4452mm2,ix=44.7mm,iy=33.74mm），长肢相拼可得到x=2535/44.7=56.71=150y=2535/33.1=67.78=150由max=67.78,查得b类=0.795，即代入稳定条件=N/(A)=548710/(0.7954452)=155N/mm2215N/mm2满足要求。Bb杆N=+468.53kNL0x=2087mm,L0Y=2609mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=439.9103/215=2046mm2选用708（A=2134mm2,ix=21.3mm,iy=33.0mm）可得到x=2087/21.3=98=350y=2609/33=79=350满足要求。bD杆N=-383.18kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用908（A=2788mm2,ix=27.6mm,iy=40.9mm），可得到x=2288/27.6=83=150普通钢桁架设计说明7y=2860/40.9=70=150由max=83,查得b类=0.668，即代入稳定条件=N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199N/mm2215N/mm2满足要求。Dc杆N=290.84kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=280.7103/215=1306mm2选用705（A=1376mm2,ix=21.6mm,iy=32.4mm）可得到x=2288/21.6=106=350y=2860/32.4=88.3=350满足要求。cF杆N=-228.52kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用906（A=2128mm2,ix=27.9mm,iy=40.5mm），可得到x=2495/27.9=89=150y=3119/40.5=77=150由max=89,查得b类=0.628，即代入稳定条件=N/(A)=266.4103/(0.6282128)=202N/mm2215N/mm2满足要求。Fd杆N=+153.88kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=153.1103/215=712mm2普通钢桁架设计说明8选用636（A=1458mm2,ix=19.3mm,iy=29.8mm）可得到x=2495/19.3=129=350y=3119/24.5=105=350满足要求.dH杆N=-95.5kNL0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用706（A=1632mm2,ix=21.5mm,iy=32.6mm），可得到x=2708/21.5=126=150y=3385/32.6=103=150由max=126,查得b类=0.406，即代入稳定条件=N/(A)=144.9103/(0.4061632)=218N/mm2=215N/mm2满足要求。He杆N=-27.9kNL0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆=350选用635（A=1228mm2,ix=19.4mm