钢结构梯形钢屋架设计说明书计算书模板

Comment U1: 1.仅供参考步骤和过程，必须采用自己的数据！2.图号必须按顺序编号，正文中在图出现的附近必须对图有说明，如“见图、如图等” ，本文中图号有些乱，不能照抄！课 程 设 计 说 明 书 第 I 页 共 I 页目 录1 设计资料 12 屋架形式及几何尺寸 13 支撑的布置 24 荷载计算 35 内力计算 46 杆件复核 57 节点复核 10Comment LU2: 规范：建筑结构荷载规范、钢结构设计规范Comment LU3: 按任务书列出各种荷载课 程 设 计 说 明 书 第 1 页 共 19 页采用 PKPM软件进行设计，对杆件和部分节点进行手算复核。1 设计资料及设计依据1.1 结构形式跨度为 21 m，总长 90 m，柱距 6 m，采用梯形钢屋架。1.2 屋架尺寸及选材屋架端部高度设计为 1.8 m，屋面坡度为 1/10，采用 Q235钢，E43 型焊条。1.3 荷载标准值恒载有：防水层、找平层、保温层等 1.7 kN/m2预应力混凝土屋面板（含灌缝） 1.5 kN/m2屋架及支撑自重 0.351 kN/m220.12kN/mkgL活载有：屋面均布活载 0.5 kN/m2雪荷载 0.35 kN/m2积灰荷载 0.5 kN/m2屋面为重屋面，不考虑风荷载；抗震设防烈度为 6度，不考虑地震作用。2 屋架形式及几何尺寸(1) 计算跨度 ；0215021570mL(2) 屋架中部高度 ；8.=8H(3) 屋架跨中起拱高度 L/500=42 mm，实取 50 mm；(4) 几何尺寸如下图 1所示：Comment LU4: 节点编号统一按PKPM的编号Comment U5: 支撑布置必须与自己的跨度、屋架外形、特别是下弦系杆间距必须与 PKPM建模和计算时的下弦平面外计算长度相对应，不能照抄！参照屋架图集 课 程 设 计 说 明 书 第 2 页 共 19 页1508371508150828503030024276799664 4ABCDEFGHIJKLM屋 架 几 何 尺 寸 示 意 图 （ 单 位 ： m）图 1 屋架几何尺寸示意图（单位： mm）3 支撑的布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，上、下弦各设两道横向水平支撑，具体见支撑布置图 2。 C1C1C2C2C4C3S1S1 SSLG1LG1LGLG225406063540CCCa 上弦支撑Comment LU6: 参照屋架图集课 程 设 计 说 明 书 第 3 页 共 19 页C3XC12XC1 XC12XC1LG1LG2LG1LGLG LGLGLG12LG1LG1 154063600450CC CC4b 下弦支撑1C3LG2c 1-1剖面垂直支撑图 2 屋面支撑布置（单位： mm）SC上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑；GG刚性系杆；LG柔性系杆4 荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时组合，屋面活荷载大于雪荷载，故只取屋面活荷载进行计算。由于屋面坡度较小，可以将沿斜面分布的荷载均视为水平投影面上的荷载。计算时，竖向节点荷载取 1.5 m6.0 m面积的荷载。详见表 1、表 2。Comment LU7: 判断何种组合起控制作用Comment LU8: 详细说明 PKPM具体计算过程、参数取值、注意事项Comment LU9: 该段删除Comment LU10: 插入计算简图，后续图号需要调整。课 程 设 计 说 明 书 第 4 页 共 19 页表 1 恒载计算防水层、找平层、保温层等 1.7 kN/m2预应力混凝土屋面板（含灌缝） 1.5 kN/m2屋架及支撑自重 2k0.1kN/mgl0.351 kN/m2恒载小计 3.551 kN/m2表 2 活载计算屋面均布活载 0.5 kN/m2积灰荷载 0.5 kN/m2活载小计 1 kN/m2节点荷载标准值：kN， kN3.516.9P恒 1.569P活5 内力计算按由可变荷载效应控制的组合计算：kN1.2396.409.6按由永久荷载效应控制的组合计算：kN.5.751.P因此计算按永久荷载效应控制的组合进行，采用 PKPM软件将内力、参数输入，初步选定截面进行计算，直到 PKPM计算无不符合要求的杆件。活荷载输入时应该按互斥荷载分别输入“全跨荷载”与“半跨荷载”两组数据。永久荷载及可变荷载作用下的屋架计算简图如图 X所示。内力图如图 3所示。Comment U11: 屋架几何尺寸图也要画一半。Comment U12: 钢号，板厚对强度的取值都有影响Comment U13: PKPM中查得数据以m为基本单位课 程 设 计 说 明 书 第 5 页 共 19 页-48135-7.9180-7.42.76.51.734.662-023.ABCDEFGHIJKLM杆 件 内 力 图 （ 单 位 ： kN）图 3 杆件内力图（单位：kN）根据腹杆的最大设计内力 kN，取中间节点板厚为 10 mm，支座节467.5AGN点板厚为 12 mm。6 杆件复核Q235钢，厚度不大于 16mm时， N/mm2， N/mm215f35yf6.1 上弦杆yyxx10图 4 上弦杆截面整个上弦杆采用同一种截面类型，为 2L1409012不等边角钢短肢相并。 （图4）最大应力位于 K-L节点之间， kNmax70.N由角钢间距 a=10 mm查表得A=26402=5280 mm2， 2.54 cm， 6.81 cm，压杆的容许长细比xiyi 150计算长度：Comment U14: 取 3000mm即可Comment U15: 对 y轴考虑扭转需采用换算长细比 ，参见教材 P115zComment U16: 截面有削弱，净截面强度也需验算Comment U17: Q345钢需换算后查稳定系数表Comment U18: 线性内插值求稳定系数课 程 设 计 说 明 书 第 6 页 共 19 页mm（节点间轴线长度）1508oxlmm（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取 为两块屋面板宽）36y oyl(1) 刚度验算： （满足）01589.3724xli150 （满足）06.yli因为 ，所以 0114.563.712.024ylbtb4.29yz（满足）50(2) 整体稳定性验算：截面对 x轴为 b类，对 y轴为 b类，由 ，查表得：max59.372yfmin0.873(.1087).因此 N/mm2 N/mm2（满足）3in4.6.952NA1f6.2 下弦杆10xxyy图 8 下弦杆截面整个下弦杆采用同一种截面类型，为 2L1258010不等边角钢短肢相并。 （图8）最大应力位于 C-D节点之间， kNmax751.NComment U19: 桁架受拉杆件容许长细比取 350，有重级工作制吊车，取250Comment LU20: 错误！应取节点间距Comment U21: 下弦杆平面外计算长度等于下弦侧向支撑点间的距离，即下弦系杆的间距，应与 PKPM建模时输入的下弦杆平面外计算长度一致Comment U22: 计算强度时应采用净截面面积Comment U23: 端斜杆计算长度等于其实际长度课 程 设 计 说 明 书 第 7 页 共 19 页由角钢间距 a=10 mm查表得A=19702=3940 mm2， 2.26 cm， 6.11 cm，拉杆的容许长细比xiyi 350计算长度：mm（节点间轴线长度） ， mm（跨中有通长细杆）1508oxl207135oyl(1) 刚度验算： （满足）034.26xli5 （满足）0159yli0(2) 强度验算：N/mm2 N/mm2（满足）37.1.7940NA15f6.3 端斜杆 A-Gx xyy10图 9 端斜杆截面端斜杆采用 2L1107010不等边角钢长肢相并（图 9）kN467.5AGN由角钢间距 a=10 mm查表得A=17202=3440 mm2， 3.48 cm， 2.96 cm，压杆的容许长细比xiyi 150计算长度：mm376oxyl(1) 刚度验算：Comment U24: 对 y轴考虑扭转需采用换算长细比 ，参见教材zP115。下同课 程 设 计 说 明 书 第 8 页 共 19 页 （满足）023768.4xli150 （满足）0.9yli因为 0227.48376.1.91ylbtb所以 （满足）4200().()83.yzylt150(2) 整体稳定型验算：截面对 x轴为 b类，对 y轴为 b类，由 ，查表得：max.9235yfmin0.61因此 N/mm2 N/mm2（满足）3in47.50.6NA1f6.4 竖杆 D-Lx xyy10图 10 竖杆截面竖杆采用同一种截面类型（除了中竖杆，中竖杆是采用 2L638十字型截面） ，选用 2L638等边角钢，取 DL杆复核。 （图 10）kNDL57.2N由角钢间距 a=10 mm查表得A=9512=1902 mm2， 1.9 cm， 3.02 cm，压杆的容许长细比xiyi 150Comment U25: 除了与支座相连的腹杆，其余腹杆平面内计算长度=0.8实际长度课 程 设 计 说 明 书 第 9 页 共 19 页计算长度：mm， mm270.816oxl270oyl(1) 刚度验算： （满足）03.9xli5 （满足）0278.4yli10因为 63.527. 4.863ylbtb所以 （满足）422070(1)89.(1)9.3yzylt150(2) 整体稳定型验算：截面对 x轴为 b类，对 y轴为 b类，由 ，查表得：max.8235yfmin0.61483(.20614).因此 N/mm2 N/mm2（满足）in579NA1f6.5 其他斜腹杆 B-Ix xyy10图 11 其他斜腹杆截面其他斜腹杆采用同一种截面类型 2L8010等边角钢，取 BI杆进行复核。 （图11）kNBI267NComment U26: Q345钢，焊条型号E50， 不同wf课 程 设 计 说 明 书 第 10 页 共 19 页由角钢间距 a=10 mm查表得A=15102=3020 mm2， 2.42 cm， 3.74 cm，压杆的容许长细比xiyi 150计算长度：mm， mm709.816.oxl709oyl(1) 刚度验算： （满足）02.54xli （满足）079.3yli10因为 08.58279641ylbtb所以 （满足）42200().3(1)7.35yzylt10(2) 整体稳定型验算：截面对 x轴为 b类，对 y轴为 b类，由 ，查表得：max89.235yfmin0.6215(.8061).因此 N/mm2 N/mm2（满足）3in742NA1f7 节点复核Q235钢，E43 型焊条， N/mm2160wf7.1 下弦节点 B复核具体尺寸如图 12所示，焊缝尺寸见表 4。Comment U27: 尺寸、焊缝等标注要完整，并标出每根杆件的内力，可查询“内力图”Comment U28: 1 焊缝高度可从“施工图” （上图）中读出，注意：横线上方的数值是引出线起点处一侧的焊缝高度，横线下方的数值是另一侧的焊缝高度2 焊缝长度可从 PKPM的 “桁架施工图”模块的“4.结构数据检查” “焊缝图”中读出，上下弦杆的焊缝长度为其两侧焊缝长度之和Comment U29: 等边相并、短边相并、长边相并的 、 有所区别1K2Comment U30: 计算时注意 Q235和Q345钢时， 取值不同wf课 程 设 计 说 明 书 第 11 页 共 19 页图 12 下弦节点 B表 4 B节点焊缝尺寸肢背（ mm） 肢尖 (mm)杆件编号焊缝高度 焊缝长度 焊缝高度 焊缝长度BG 12 120 6 120BH 6 95 6 95BI 12 120 6 120ABC 6 212 6 120(1) BG杆（2L8010 等边角钢） ， ，10.7K2.3肢背所需要焊缝长度：120 mm（满足）31.5425.10.76fwfKNlh肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）320.1290.4.7fwflhComment U31: 计算弦杆时，采用节点两侧弦杆的内力差Comment LU32: 错误！K 2=0.25课 程 设 计 说 明 书 第 12 页 共 19 页(2) BH杆（2L638 等边角钢） ， ，10.7K2.3肢背所需要焊缝长度：95 mm（满足）31.5264.90.7fwfKNlh肢尖所需要焊缝长度：95 mm（满足）320.712.7.6fwflh(3) BI杆（ 2L8010等边角钢） ， ，1.K0.肢背所需要焊缝长度：120 mm（满足）310.7269.520.7fwfKNlh肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）32.1267.0.07fwflh(4) ABC杆（2L1258010 不等边角钢短肢相并） ， ，1.5K2.杆件所受内力差 kN6.583.N肢背所需要焊缝长度：212 mm（满足）310.7.2261.70.7fwfKlh肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）32.58.5.0761fwfNlh7.2 上弦节点 I复核具体尺寸如图 13所示，焊缝尺寸见表 5。Comment LU33: 上弦肢背塞焊缝高度取节点板厚度（肢间距）的一半Comment U34: 若该杆没有算过，则需复核课 程 设 计 说 明 书 第 13 页 共 19 页图 13 上弦节点 I表 5 I节点焊缝尺寸肢背（ mm） 肢尖 (mm)杆件编号焊缝高度 焊缝长度 焊缝高度 焊缝长度BI 12 120 6 120CI 12 120 6 120HIJ 5 135 6 314(1) BI杆（ 2L8010等边角钢）, 在下弦节点 B复核时已经算过，满足要求。(2) CI杆（ 2L8010等边角钢） ， ，10.7K2.3肢背所需要焊缝长度：120 mm（满足）31.269.0.7fwfKNlhComment U35: 荷载采用设计值，即基本组合，参见第 4页Comment U36: 偏心距 e即上弦截面形心轴到肢尖的距离=相并肢（短肢）的宽度平行于长肢的形心轴到长肢外表面的距离（PKPM 数据中的Yc）Comment LU37: 1.不考虑 0.8的折减系数，与 PKPM一致2.节点两侧的焊缝长度合并，则焊缝条数取 2条；若不合并，则取 4条Comment U38: 认真阅读该段并理解掌握Comment U39: 偏心距 e即上弦截面形心轴到肢尖的距离=相并肢（短肢）的宽度 减去 平行于长肢的形心轴到长肢外表面的距离（PKPM 数据中的 Yc）课 程 设 计 说 明 书 第 14 页 共 19 页肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）320.172650.70.7fwfKNlh(3) HIJ杆（ 2L1409012不等边角钢短肢相并）上弦杆与节点板的连接焊缝是由角钢肢背的槽焊缝和角钢肢尖的两条角焊缝组成，假定角钢肢背的槽焊缝承受节点荷载 ，角钢肢尖的两条角焊缝承担 和由于PN与肢尖焊缝的偏心距 而产生的弯矩 。NeeNM当屋面坡度较缓时，角钢肢背槽焊缝的强度可按下式计算： 0.82.7wffPhl角钢肢背的槽焊缝近似按两条 （ 为节点板厚度）的角焊缝计算；上式0.5tfh中的系数 0.8是考虑到槽焊缝的质量不易保证，而将角焊缝的强度设计值降低20。对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构， ；对直接承受动力荷2.1f载的结构， 。0.1f角钢肢背槽焊缝的强度验算：kN， mm， mm，5.97P.510fht135wl2.fkN（满足）34.98.60120 ffwl 角钢肢尖焊缝的强度验算：kN71.9485236.Nmm， mm， mm0efh314wlN/mm23.10897ffwlN/mm2226.46.0.ffMhlComment LU40: 屋脊节点（上弦拼接节点）两侧的焊缝长度不要合并，因为焊缝不连续，不是同一条焊缝。课 程 设 计 说 明 书 第 15 页 共 19 页N/mm2 N/mm2（满足）22216.389.13ff 160wf7.3 屋脊节点 M复核具体尺寸如图 14所示，焊缝尺寸见表 6。图 14 屋脊拼接节点 M表 6 M节点焊缝尺寸肢背（mm） 肢尖(mm)杆件编号焊缝高度 焊缝长度 焊缝高度 焊缝长度LM 6 135 6 212DM 6 120 6 120EM 6 102 6 102(1) 拼接角钢与弦杆之间的连接焊缝复核：弦杆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，且便于施焊，需要将拼接角钢的尖角削除，并截去垂直肢的一部分宽度（为Comment LU41: t 为弦杆的肢厚Comment LU42: 主要由拼接角钢传力Comment LU43: 焊缝条数：8不考虑 0.8的折减系数Comment LU44: 参照一般节点Comment LU45: 别忘了画图列表Comment LU46: 参照屋脊节点Comment LU47: 按双面角焊缝设计，计算与一般下弦节点相同Comment LU48: 参照一般节点课 程 设 计 说 明 书 第 16 页 共 19 页mm） 。拼接角钢的部分削弱，可以借助节点板来补偿。51025fth按上弦杆力 kN计算拼接角钢与上弦的焊缝，共有 4条焊缝平均承受7.4LMN此力，则一条焊缝的计算长度为：mm30.17.94.6wwflh拼接角钢需要的长度为：mm430 mm（满(2)(.210)34.8fl弦 杆 杆 端 空 隙足）(2) 上弦与节点板之间的焊缝复核：上弦与节点板在节点两侧共 8条焊缝，共同承受节点荷载 P与两侧上弦内力的竖向分量之和。近似地取 sintan0.1，该合力的数值为：kN332sin70.41.597102.NPmm， mm，.5fhtwlfkN（满3i28.16058wffwl 足）(3) 其他杆件复核。7.4 下弦中央节点 E(1) 拼接角钢与弦杆之间的连接焊缝复核：(2) 下弦与节点板之间的焊缝复核：下弦角钢与节点板的连接焊缝按下弦中央节点处下弦杆最大内力的 15计算。(3) 其他杆件复核。7.5 支座节点 A复核具体尺寸如图 15所示。课 程 设 计 说 明 书 第 17 页 共 19 页 支 座 节 点 A图 15 支座节点 A(1) 支座底板复核： （支座节点板厚度为 12 mm，底板厚度为 18 mm）支座反力 R=375.26