《梯形钢屋架设计》word版.doc

课程设计 课 题 名 称 梯形钢屋架设计 课 程 名 称 钢结构课程设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 指 导 教 师 年月日 第一章：设计资料 某单跨单层厂房，跨度L18m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于钢柱上，屋盖采用有檩体系，檩距为1.5m。钢材采用Q235BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图2.1所示，杆件容许长细比：屋架压杆【】150,屋架拉杆【】350。第二章：结构形式与布置2.1 柱网布置图2.1 柱网布置图2.2屋架形式及几何尺寸屋架选用梯形钢屋架，屋面坡度。屋架跨度l18m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0l20.15m17.7m；端部高度取H01.5m，中部高度H2.4m；起拱按fl0/500，取35mm。钢屋架间距B6m，上弦节间尺寸1.5m，屋架杆件的几何长度如图2.2所示。图2.2 屋架的杆件尺寸2.3支撑布置根据厂房长度、跨度及荷载情况，在房屋两端5.4m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，单侧设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上弦设有5道水平系杆，下弦设4道水平系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。凡与横向支撑连接的屋架编号为GWJ-1，不与横向支撑连接的屋架编号为GWJ-2。第3章 、荷载设计与杆件内力计算3.1屋架荷载计算（1）永久荷载 夹芯板 檩条 屋架悬挂管道 屋架和支撑自重 永久荷载总设计值 （2）可变荷载 雪荷载 活荷载 可变荷载总设计值取 计算屋架时应考虑下列两种荷载组合情况： 全跨永久荷载+全跨可变荷载 节点荷载 全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载 节点荷载 3.2内力计算用图解法分别先求出左半跨和右半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数和，二者相加得到全跨单位节点荷载作用下内力系数，然后乘以实际的节点荷载，得到相应的内力。屋架在上述第一种荷载组合下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种荷载组合作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下仅需计算近跨中的斜腹杆内力。计算结果列于表3-1。屋架杆件内力表3-1名称杆件编号p=1内力组合备注左半跨右半跨全跨最大计算拉力最大计算压力12345上弦AB0.00.00.00.0BD-5.5-2.3-7.8-103.4DF-5.5-4-9.5-145.2FG-4.9-4.8-9.7-143.5下弦ab3.31.24.558.4bc5.03.38.3130cd5.04.29.2147.7斜腹杆aB-5.2-1.9-7.1-93Bb1.91.63.5-66.4bD-3.3-1.7-5.044.8Dc0.8-1.3-0.5-23.5cF0.81.32.16.3Fd-1.8-1.8-3.6-9.2竖腹杆Aa-0.50.0-0.5-6.4Cb-1.00.0-1.0-12.6Ec-1.00.0-1.0-12.7Gd0.00.000第四章：屋架杆件截面选型由表3-1知，腹杆最大内力N-49.1KN，查得采用节点板厚t6mm，但支座节点板加厚为8mm。4.1杆件截面选型 整个上弦不改变截面，按最大内力计算，上弦杆DF为受压杆，NFG=-67.0kN, 先假设，b类截面0.517，f215N/mm2， AN/f76700/0.517215N/mm2602.8mm2，=1507/106=14.2mm, =3000/106=28.3mm 查表，选用2L90565，短肢相并双角钢。验算： 各杆件选型均按此法，计算数据如表4.1。表4.1 杆件截面选型及强度验算表杆件内力设计值（KN）几何长度l(mm计算长度（mm）截面形式及规格A回转半径长细比稳定系数应力设计值(f215)mml0xl0yixiy150350xy弦杆FG-671507150730142L90565144222.243.2105.3883.720.52367.46cd63.53000150790002L75505122620.636105.38250.001130.47斜杆aB-49.12132213221322L565108317.923.6119.1190.340.442131.78Bb-242230178422302L5059601621.2111.50105.190.48799.97bD34.62460196824602L5059601621.2123.00116.041205.63Dc-92460196824602L5059601621.2123.00116.040.42187.3cF14.52704216327042L5059601621.2135.19127.551206.40Fd-252704216327042L5059601621.2135.19127.550.36576.32竖杆Aa-3.41508150815082L565108317.923.684.2563.900.661152.42Cb-6.91800144018002L5059601621.290.0084.910.621131.1Ec-6.92100168021002L5059601621.2105.0099.060.523106.8Gd0240018202400+5651083注：节点板t6mm，（腹杆最大内力Nmax-49.1KN）；f215N/mm2；压杆【】150，拉杆【】350。第五章：屋架节点设计1.下弦设计（1）下弦节点b已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）： 肢背： ，取50。肢尖： ，取30。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：肢背： ，取60。肢尖： ，取40。“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取肢背和肢尖焊缝。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为180mm205mm。下弦节点“b”下弦与节点板连接的焊缝长度为205mm，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为，焊缝强度满足要求。2上弦设计（1） 上弦节点“B” “Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。（2） 已知： 。设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按不等肢角钢短肢连接的角焊缝内力分配系数计算）：肢背： ，取45。肢尖： ，取30。 为了便于在上弦上搁置檩条，节点板的上边缘可缩进上弦肢背6mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。承受集中力P=6.912kN，则肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距 e=7.5-1=6.5cm偏心力矩M=，满足强度要求上弦节点“B”3.屋脊节点G弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了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，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补