钢结构课程设计梯形桁架跨度30米.docx

普通钢屋架设计计算书一、教学要求1. 了解普通钢屋架设计的全过程；2. 学习结构施工图的绘制和结构计算书的编制方法3. 了解钢屋盖支撑体系的作用并能正确布置支撑；4. 掌握钢屋架的内力计算、杆件截面选择，节点设计的方法；5. 掌握焊接连接的构造要求。二、屋架形式及主要尺寸的确定（学号为306，跨度为30m，端部高度为1.95m，坡度为1/11） 图一 桁架形式及几何尺寸三、支撑布置根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。构件编号采用汉语拼音字母，凡与支撑连接的屋架可编号为WJ1，其它编均为WJ2，屋架垂直支撑：CC1、CC2，屋架上弦水平支撑：SC1、SC2，屋架下弦水平支撑：XC1、XC2，刚性系杆：GG1、GG2，柔性系杆：LG1、LG2。图二 桁架支撑布置四、屋架内力计算1.计算的基本假定节点均为铰接：所有杆线的轴线均位于同一平面内，且同心交汇与节点;荷载均作用于结点。2.荷载计算屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，由荷载条件知，基本雪压大于屋面活荷载，基本风压不考虑。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（P=0.12+0.011跨度）计算，跨度单位为m。标准永久荷载：预应力混凝土大型屋面板 改性沥青防水层 1.00420厚1：2.5水泥砂浆找平层 1.00480厚加气混凝土保温层 1.005屋架和支撑自重为 0.12+0.011 共 3.242 标准可变荷载： 屋面活荷载 3.荷载组合考虑三种组合：(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久效应控制）全跨节点荷载设计值： F=(1.35KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载设计值： 对结构不利时： F=1.35 (按永久荷载为主的组合) F (按可变荷载为主的组合) 对结构有利时：F=29.18 半跨节点可变荷载设计值： F (按永久荷载为主的组合) F (按可变荷载为主的组合)(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面自重+半跨屋面基本雪压(按可变荷载为主的组合)全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：F对结构有利时：F 半跨节点屋面板自重及雪压设计值： F(1)、(2)为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。计算详图如图三。图三 桁架计算简图桁架杆件内内力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,i+F2,iF1,i+F2,iF3,i+F4F3,i+F4上弦ABBC、CDDE、EFFG、GHHIIJ、JK0-11.67-18.95-22.57-23.53-24.030-8.76-13.64-15.33-14.72-15.220-3.235.91-8.04-9.79-9.790-531.69-863.36-1028.29-1072.03-1094.8100000-531.69-863.36-1028.29-1072.03-1094.81下弦abbccddeef6.7616.0521.1623.2622.405.1611.8014.8115.2312.321.784.727.058.9511.20307.98731.24964.051059.731020.54307.98731.24964.051059.731020.54斜腹杆aBBbbDDccFFddHHeEggKgI-11.668.88-7.775.54-4.392.77-1.620.391.562.290.67-8.906.51-5.373.49-2.330.960.17-1.233.504.240.67-3.072.63-2.662.28-2.282.00-2.001.79-2.16-2.160-531.23404.57-354.00252.40-200.00126.20-73.8117.7771.07104.3330.53-62.760.5385.49116.3630.53-76.1526.4048.1276.872.49-27.8791.37112.64-55.7544.75-45.39-42.44-531.23404.57-354.00252.40-200.00126.20-76.152.49-27.8744.75-45.3985.49-42.44116.3630.53竖杆AaCb、EcGd、JgIeKf-0.5-1-1-1.50-0.5-1-1-1.5000000-22.78-45.56-45.56-68.340-22.78-45.56-45.56-68.340五杆件设计(1)上弦杆整个上弦杆采用等截面，按HI、IJ杆件的最大内力设计。 N=-1094.81上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。又腹杆最大内力为N=531.23，查表得，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设，查附录得0.807。则 ，根据需要的查角钢规格表，选用2 A=6742, ,按所选的角钢进行验算：截面x和y平面皆属于b类，由于，查表得所选截面合适。（2）下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值计算：N=1059.73 选用2，因，故用不等肢角钢，短肢相并A=56745818.9 由后面支座节点设计可知，下弦有的栓孔削弱，下弦净截面面积：(3)端斜杆 杆件轴力： N=-531.23 计算长度采用不等肢角钢，长肢相并，使。选用2，A=3942, ,因， 所选截面合适。(4) 腹杆eg-gk 此杆在g处不断开，采用通长杆件。最大拉力：Ngk=116.36KN， 另一段Neg=85.49KN最大压力：Neg=45.39KN， 另一段Ngk=42.44KN再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距：=223.5cm在桁架平面外计算长度：=选用2 A=1228.6， ,， 查表得 拉应力 (5).竖杆 IeN=-68.34 取 选用2 A=1228.6 查表得 (6).竖杆AaN=-22.78 选用2 ,A=1084 查表得 (7).腹杆CbN=-45.56 选用2 ,A=960.6 查表得 (8).腹杆bDN=-354 选用2 ,A=2759.2 查表得 (9).腹杆cEN=-45.56 选用2 ,A=1084 查表得 (10).腹杆cFN=-200 选用2 ,A=2127.4 查表得 (11).腹杆dGN=-45.56 选用2 ,A=1228.6 查表得 (12).腹杆JgN=-45.56 选用2 ,A=960.6 查表得 (13)腹杆BbN=404.57 选2， A=2386 ， ，(14)腹杆DcN=252.4 选2， A=1582.4 ， ，(15)腹杆FdN=126.2 选2， A=960.6 ， ，(16)腹杆gIN=30.53 选2， A=960.6 ， ，其余各杆的截面选择计算结果见下表：杆件节选择表杆件计算内力/KN截面规格截面面积/ cm2计算长度/cm回转半径/cm长细比容许长细比稳定系数j应力N/mm2名称编号ixiylxly,jxjy上弦IJJK-1094.811801101267.42150.6451.83.118.7648.4258.451500.816199下弦de1059.731801101056.7430014853.138.7195.8169.5350205.5腹杆Aa-22.7856510.841951951.722.77113.473.91500.47344.4aB-531.23125801039.42248.5248.53.983.3862.4478.841500.696193.6Bb404.57100623.86205.62573.104.5166.356.98350169.6Cb45.565059.606177.8222.31.532.53116.289.981500.457103.8bD-354.00100727.59223.7279.63.094.5372.469.41500.736174.3Dc252.4080515.82223.7279.62.483.7172.475.4350159.5Ec-45.5656510.84199.6249.51.722.7711692.81500.45891.77cF-200.0090621.27242.3302.92.794.1386.880.31500.643146.2Fd126.25059.606244.83061.532.53160120.9350131.4Gd-45.5663512.286221.4276.81.943.0411494.61500.4778.9dH-76.152.4970513.76261.5326.92.163.13121.1109.71500.432128.1He-27.8744.7563512.286261.5326.91.943.04134.8113.01500.36662.0Ie-68.3463512.286243.3304.11943.04125.4103.31500.409136eg-45.3985.4963512.286223.5439.71.943.04115.2146.71500.32115.5gK-42.44116.3663512.286223.5439.71.943.04115.2146.71500.32107.9Kf063512.286298.3298.3I=2.45121.8121.82000gI30.535059.606163.3204.11.532.53106.780.735031.8Jg-45.565059.606121.61521.532.5379.563.21500.69168.6六节点设计（1）下弦节点“b”用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为 下弦“b”节点设Bb杆的肢背和肢尖焊缝 =8mm和6mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取18cm肢尖： 加 取12cm设Db杆的肢背和肢尖焊缝 =8mm和6mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取16cm肢尖： 加 取10cm“Cb”杆内力很小，焊缝尺寸按构造确定为=5mm根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配误差，确定节点板尺寸为：。下弦与节点板连接焊缝长度为425cm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆内力之差 N=731.24-307.98=423.26，受力较大的肢背处 满足要求。(2)下弦节点“c”用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为 下弦“c”节点设cD杆的肢背和肢尖焊缝 =8mm和5mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取13cm肢尖： 加 取8cm设cF杆的肢背和肢尖焊缝 =7mm和5mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取12cm肢尖： 加 取8cm“cE”杆内力很小，焊缝尺寸按构造确定为=5mm根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配误差，确定节点板尺寸为：。下弦与节点板连接焊缝长度为48cm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆内力之差 N=964.05-731.24=232.81，受力较大的肢背处 满足要求。(3)下弦节点“d”用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为 下弦“d”节点设dF杆的肢背和肢尖焊缝 =8mm和5mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取8cm肢尖： 加 取6cm设dH杆的肢背和肢尖焊缝 =8mm和5mm则所需焊缝长度：肢背： 加 取8cm肢尖： 加 取5cm“dG”杆内力很小，焊缝尺寸按构造确定为=5mm根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配误差，确定节点板尺寸为：。下弦与节点板连接焊缝长度为38cm，=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆内力之差 N=1059.73-964.05=95.68，受力较大的肢背处 满足要求。(4)下弦节点e，由于各杆件的内力较小，只需要满足构造要求即可。(5) 上弦节点“B”“Bb”杆与节点板焊缝尺寸同节点“b” 上弦“B”节点“aB”杆：肢背：=10mm 取19cm肢尖：=8mm 取13cm节点板的上边缘缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接节点板和上弦角钢上弦肢背槽焊缝内应力计算： 上弦肢尖焊缝剪应力： 符合要求。 (6) 上弦节点“D”“Db”杆与节点板焊缝尺寸同节点“b” “Db”杆与节点板焊缝尺寸同节点“c”上弦“D”节点节点板的上边缘缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接节点板和上弦角钢上弦肢背槽焊缝内应力计算： 上弦肢尖焊缝剪应力： 符合要求。 (7) 上弦节点“D”“Fc”杆与节点板焊缝尺寸同节点“c” “Fd”杆与节点板焊缝尺寸同节点“d”上弦“F”节点节点板的上边缘缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接节点板和上弦角钢上弦肢背槽焊缝内应力计算： 上弦肢尖焊缝剪应力： 符合要求。 (8) 上弦节点“H”“Hd”杆与节点板焊缝尺寸同节点“d” “He”杆与节点板焊缝尺寸同节点“e”上弦“H”节点节点板的上边缘缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝连接节点板和上弦角钢上弦肢背槽焊缝内应力计算： 上弦肢尖焊缝剪应力： 符合要求。(9)屋脊节点“K”屋脊节点弦杆一般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，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t+hf+5mm）。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。设焊缝hf=10m