24m梯形钢屋架课程设计计算书.docx

钢结构设计原理与施工课程设计钢结构厂房屋架指导教师： 班 级： 学生姓名： 学 号： 设计时间： 2011年6月7号 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系梯形钢屋架课程设计计算书一.设计资料：1、 车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：预应力大型屋面板4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重0.384KN/m；檩条0.2KN/m；屋面防水层 0.1KN/m；保温层0.4vKN/m；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m；悬挂管道0.05 KN/m。2） 活载：屋面雪荷载0.35KN/m；施工活荷载标准值为0.7 KN/m；积灰荷载1.2 KN/m。5、 材质Q235B钢，焊条E43系列，手工焊。二 .结构形式与选型1.屋架形式及几何尺寸如图所示:根据厂房长度为60m、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为24m故不设下弦支撑。2.梯形钢屋架支撑布置如图所示：3.荷载计算屋面活荷载0.7KN/m进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（KN/m）设计值（KN/m）屋架及支撑自重0.3840.3841.20.4608檩条0.20.21.20.24屋面防水层0.10.11.20.12屋面板0.850.851.2=1.02悬挂管道0.050.051.2=0.06保温层0.40.41.20.48永久荷载总和1.9842.381施工活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载1.21.21.41.68可变荷载总和1.92.66荷载组合方法：1、全跨永久荷载全跨可变荷载2、全跨永久荷载半跨可变荷载3、全跨屋架（包括支撑）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载4内力计算计算简图如下屋架构件内力组合表杆件名称杆件编号单位荷载 F1静载作用（KN/m）活载（KN/m）2.66杆件内力计算内力在左在右全跨全部恒载2.381屋架支撑0.461大型屋面板1.02在左在右全部组合一组合二组合三在左在右全部上弦杆AB0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 BC-6.250 -2.470 -8.720 -186.861 -36.179 -57.375 -22.675 -80.050 -149.625 -59.132 -208.757 -511.847 -452.715 -243.179 -511.847 CD-6.250 -2.470 -8.720 -186.861 -36.179 -57.375 -22.675 -80.050 -149.625 -59.132 -208.757 -511.847 -452.715 -243.179 -511.847 DE-9.040 -4.490 -13.530 -289.934 -56.136 -82.987 -41.218 -124.205 -216.418 -107.491 -323.908 -794.184 -686.693 -355.541 -794.184 EF-9.040 -4.490 -13.530 -289.934 -56.136 -82.987 -41.218 -124.205 -216.418 -107.491 -323.908 -794.184 -686.693 -355.541 -794.184 FG-9.170 -6.090 -15.260 -327.007 -63.314 -84.181 -55.906 -140.087 -219.530 -145.795 -365.324 -895.731 -749.937 -367.024 -895.731 GH-9.170 -6.090 -15.260 -327.007 -63.314 -84.181 -55.906 -140.087 -219.530 -145.795 -365.324 -895.731 -749.937 -367.024 -895.731 HI-7.380 -7.380 -14.710 -315.221 -61.032 -67.748 -67.748 -135.038 -176.677 -176.677 -352.157 -863.448 -687.967 -305.457 -863.448 下弦杆ab3.480 1.250 4.730 101.359 19.625 31.946 11.475 43.421 83.311 29.925 113.236 277.642 247.717 134.882 277.642 bc8.000 3.530 11.530 247.076 47.838 73.440 32.405 105.845 191.520 84.508 276.028 676.788 592.280 312.798 676.788 cd9.340 5.310 14.650 313.935 60.783 85.741 48.746 134.487 223.600 127.121 350.721 859.926 732.804 370.124 859.926 de8.440 6.730 15.170 325.078 62.940 77.479 61.781 139.261 202.054 161.116 363.170 890.449 729.332 342.473 890.449 斜腹杆aB-6.530 -2.340 -8.870 -190.075 -36.802 -59.945 -21.481 -81.427 -156.328 -56.020 -212.348 -520.651 -464.632 -253.075 -520.651 Bb4.760 2.120 6.880 147.432 28.545 43.697 19.462 63.158 113.954 50.753 164.707 403.842 353.089 186.196 403.842 bD-3.140 -2.030 -5.440 -116.574 -22.571 -28.825 -18.635 -49.939 -75.172 -48.598 -130.234 -319.317 -264.255 -126.567 -319.317 Dc1.900 1.800 3.700 79.287 15.351 17.442 16.524 33.966 45.486 43.092 88.578 217.183 174.091 78.279 217.183 Cf0.710 -1.750 -2.460 -52.715 -10.207 6.518 -16.065 -22.583 16.997 -41.895 -58.892 -144.397 -68.507 13.309 -144.397 Fd-0.450 1.560 1.110 23.786 4.605 -4.131 14.321 10.190 -10.773 37.346 26.573 65.155 27.808 -10.299 65.155 dH1.550 -1.530 0.020 0.429 0.083 14.229 -14.045 0.184 37.107 -36.628 0.479 1.174 37.802 51.419 51.419 He-2.470 1.390 -1.080 -23.143 -4.481 -22.675 12.760 -9.914 -59.132 33.277 -25.855 -63.394 -96.670 -86.287 -96.670 竖杆Aa-0.500 0.000 -0.500 -10.715 -2.075 -4.590 0.000 -4.590 -11.970 0.000 -11.970 -29.349 -29.349 -18.635 -29.349 Cb-1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 -9.180 0.000 -9.180 -23.940 0.000 -23.940 -58.698 -58.698 -37.269 -58.698 Ec-1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 -9.180 0.000 -9.180 -23.940 0.000 -23.940 -58.698 -58.698 -37.269 -58.698 Gd1.000 0.000 -1.000 -21.429 -4.149 9.180 0.000 -9.180 23.940 0.000 -23.940 -58.698 -10.818 28.971 -58.698 Ie0.970 0.970 0.970 20.786 4.025 8.905 8.905 8.905 23.222 23.222 23.222 56.937 56.937 36.151 56.937 4内力计算1.上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即N=895.731KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：， 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N=520.651KN，中间节点板厚度选用6mm，支座节点板厚度选用8mm设60，0.807，截面积为需要回转半径： 查表选用2 16010010验算:满足长细比要求，查表满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm）回转半径（cm）长细比容许长细比稳定系数计算应力（N/mm）上弦FG-859.731150.800301.60021601001050.6302.8507.56059.20039.900150.0000.8130.899208.864下弦de890.449300.000885.00021801101477.9343.0808.57097.403103.267150.0000.5750.536-198.707斜腹aB520.651253.500253.5002140901044.5222.5606.62099.02338.293150.0000.5610.906-208.453竖杆Cb-58.698183.200229.0002634059.9861.1203.11016.3577.363150.0000.9810.996-59.9192.节点设计下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值160MPa。a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为8mm。所需的焊缝长度为肢背：，取170mm。肢尖：，取60mm。设“dD”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取140mm。肢尖：，取50mm。“Gd”杆内力很小，取6mm。综合取节点板尺寸300mm230mm下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，8mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N954.630KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:160MPa焊缝强度满足要求上弦节点“B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝8mm, =6mm，所需焊缝长度为肢背： ，取220mm肢尖：，取100mm节点板上边缘缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：=6mm，8mm上弦与节点板焊缝长度为455mm，则上弦肢尖角焊缝的切应力为上弦节点“C”设“Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取50mm。肢尖：，取50mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为173mm，则上弦肢尖角焊缝的长度为173mm的切应力为4.屋脊节点“I”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢长度+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取550mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为8mm。所需的焊缝长度为肢背：，取370mm。肢尖：，取220mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm，则上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算，187812167mm，焊缝应力为支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。支座底板的计算。支座反力R586986（竖向支座反力单位系数）352188N。设支座地板的平面尺寸采用240360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为28023064400mm。验算柱顶混凝土强度：支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为底板厚度，取t20