梯形钢屋架课程设计例题21m

1、本文档为精品文档，如对你有帮助请下载支持，如有问题请及时沟通，谢谢支持!梯形钢屋架课程设计一、设计资料(1) 题号61，屋面坡度1： 16，跨度21m,长度96m,地点：上海，基本风 压：0.20kN/m2,基本雪压：0.55 kN/m 2。该车间内设有两台200/50kN中 级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。(2) 采用1.5m x 6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层， 卷材屋面，屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值0.7kPa,血荷载标准值为 0.55 kN/m2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上， 上柱截面为400mmx400mm。(3

2、) 混凝土采用C20,钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。(4) 屋架计算跨度：|0=21m-2x 0.15m=20.7m(5) 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在21m 轴线处的端部高度h 2.005m。屋架跨中起拱按1。/500考虑，取60mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式g k=(0.12+0.011l)kN/m2计算，跨度单位为米(m)。荷载计算表如下:荷载名

3、称标准值(kN/m 2)设计值(kN/m 2)预应力混凝土大型屋面板1.41.4 X 1.35=1.89三毡四油防水层0.40.4 X 1.35=0.54找平层(厚20mm)0.2 X 20=0.40.4 X 1.35=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.08 X 6=0.480.48 X 1.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011 X 030=0.450.45 X 1.35=0.608官道何载0.10.1 X 1.35=0.135永久何载总和3.234.361屋面活荷载0.70.7 X 1.4=0.98积灰何载0.60.6 X 1.4=0.84可变何载总和0.31.82设计屋架时，

4、应考虑以下三种荷载组合(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载：（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载：（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 全跨节点屋架自重：半跨接点屋面板自重及活荷载：（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下：由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨 左半跨和右 半跨）.然后进行组合，如下表：杆件名称内力系数（F=1）第一种 组合FX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F1X +F2X F1X + F2XF3X +

5、 F4XF3X + F4XABP 0P 0P 0000000BGCD-11.-8.4-3.4-628.05-581.696-499.79-258.9-142.4-628.15296614101601589089141DE、EF-18.-13.-6.2-1011.8-927.698-816.80:-403.6-245.8-628.05上 弦1905891531571948861141FGGH-21.r-14.-8.5-1200.4-1086.30-986.55:-458.6-316.6-1011.81 58612738522102017438915HI-22.-13.-10.-1247.7-11

6、09.34-1049.5-448.5-363.4-1200.4439833585747605659844738IJ、JK-22.-14.-10.-1273.9-1135.49-1068.0-462.0-366.0-1247.79453304131075925553585ab6.024.61.75334.88658311.62698264.94398140.155473.7219334.88658be15.111.14.93844.448778.4368676.553342.94197.95844.4488522222112922下cd20.114.07.421120.361020.941912

7、.014438.13283.121120.36弦478064646756806de22.1514.459.421232.181106.0561023.66457.99340.741232.182353549507235ef21.311.611.71184.891026.9941028.79388.30390.861184.896777563569777aB-11.-8.6-3.2-629.72-585.658-498.02-263.0-138.3-629.72斜323802808508857772028Bb9.056.642.95503.442463.9666403.524204.28118.

8、26503.442腹 杆4554519845bD-7.5-5.2-2.8-420.55-382.389-343.40-163.2-107.7-420.5563552484544645867524De5.553.52.51308.74095275.16195258.94575111.943588.8666308.74095cF-4.2-2.2-2.4-237.53-204.775-207.72-76.27-80.46-237.53775583834230664583Fd2.740.952.18152.42346123.10326143.2506637.132365.8036152.42346dH

9、-1.570.19-2.14-87.33753-58.50873-96.67413-4.159-58.4713-96.67413He0.36-1.231.9420.02644-6.0177645.90684-26.702147.190647.1906-26.7021117.575eg1.563.44-2.386.78124117.5756423.5544488.7196-45.079864-45.0798157.628gK2.284.16-2.3126.83412157.6285251.81372109.4412-41.141452-41.1414gI0.650.65036.1588536.1

10、588525.5118518.7073.555536.15885Aa-0.5-0.50-27.8145-27.8145-19.6245-14.39-2.735-27.8145CbEc-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Gd-1-1r 0-55.629-55.629-39.249:-28.78-5.47-55.629竖 杆Jgr -1-1P 0-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629 :Ie-1.5-1.50-83.4435-83.4435-58.8735-43.17-8.205-83.4435Kfr 0.

11、17r 0.09r 0.099.456938.146538.146533.02783.02789.456935、杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按 J、JK杆件的最大设计内力设计，即N= -1247.76kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即 屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取l0y为支撑点间的距离，即l0y=3X 1.508=4.524m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相 并，如图：腹杆最大内力N= -629.72kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚 度选用1

12、4mm。设入=60,查Q235钢的稳定系数表，得、=0.807 (由双角钢组成的T形和 十字形截面均属b类),则需要的截面积为：需要的回转半径：根据需要A、ix、iy查角钢表，选用2L 180X110X14，肢背间距a=12mm, 则：A=7800 mm2, ix=30.8mm, iy =88.0mm验算：由于 =150,所以满足细长比要求。因为y x，只需求；：y，查表得y=0.847,则故所选截面符合要求。(2) 下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算.N=1232.18kN29700lox =3000m,lo292= 14850(因跨中有通长系杆),所需截面为：选用2L

13、180X 110X 12,因Glox,故用不等肢角钢，短肢相并，如下图故所选截面符合要求。(3) 端斜杆aB杆件轴力：N= -629.72kN计算长度：lox =loy = 2535mm因为loxoy,故采用不等肢角钢，长肢相并，使lox ： loy.选用2L 140 X 90 X 10, 则2A=44.6cm , ix =4.47cm , iy= 3.73cm因为 y，只需要求；：y，查表得0.764,则所以所选截面符合要求。(4) 腹杆 eg -eK此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力：=157.628kN, Neg =117.5756kN最大压力：Neg - -45.0798kN,N

14、gK - -44.14kN在桁架平面内的计算长度取节点中心间距lx= 2306mm,在桁架平面外的计算长度：选用2L63X 5,查表有：因r *，只需求，查表得y=0.31，则符合要求(5) 竖杆Ie由于杆件内力较小，按 =-150选择，则需要的回转半径为查型钢表，选截面的ix和iy较上述计算的ix和iy略大。选用2L63X5，其几 何特征为因y x，只需求，查表得y=0.38，则符合要求。其余各杆见下表：6计算长度回转半径长细比容稳定系数杆件编号内力（kN）编号截面规格 截积面(cm)许 长计算应力细比8IJ、2L 180X 110JK-1247.7585150.8452.4X 142L 1

15、80X 11077.933.08de1232.182353001485X 1267.423.1Aa-27.81451991992L 63X 52L 140X 9012.2861.94aB-629.72028253.5253.5X 1044.5224.47Bb503.44245208.64260.82L 100X 623.8643.1Cb-55.629183.22292L 50X 59.6061.53bD-420.55524229.52286.92L 100X 727.5923.09Dc308.74095228.72285.92L 70X 616.322.15Ec-55.629203.84254

16、.82L 50X 59.6061.53cF-237.53583250.32312.92L 90 X 621.2742.79Fd152.42346249.44311.82L 50X 59.6061.53Gd-55.629231.22892L 50X 5906061.53dH-96.67413271.6339.52L 70X 616.322.15He47.1906-26.7021270.8338.52L 63X 512.281.94le-83.4435255.23192L 63X 512.281.94eg117.57564-45.0798230.6449.952L 63X 512.281.948.

17、848.96151.40911500.847189.03509968.7496.7742169.908350182.763.04102.57765.46051500.53842.080265453.7456.711467.78071500.764185.1312174.5167.303257.8271350210.962.53119.73990.51381500.439131.91499054.5374.278363.33331500.724210.52384873.33106.38185.8559350189.1792.53133.229100.7111500.363159.5335564.

18、1389.720475.76271500.621179.79945582.53163.033123.241350158.6752.53151.111114.2291500.3040.03.33126.326101.9521500.304194.85723443.04139.588111.3491500.34760.113.04131.546104.9341500.381178.34838033.04118.866148.011500.31118.4gK157.62852-41.1414230.6449.952L 63X 512.281.94Kf9.456933493492L 63X 512.2

19、82.45gI36.15885166.32207.92L 50X 59.6061.53Jg-55.629120.64150.82L 50X 59.6061.533.04118.866148.011500.31108.022.45142.449142.4492007.72.53108.70682.173935037.642.5378.849759.6047150 0.66587.083730566、节点设计下弦节点b用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 ff =160MPa设“ Bb”杆的肢背和肢尖焊缝hf =8mm和6mm ,贝所需的焊缝长度为（按 等肢角钢连接的角焊缝内力分配系

20、数计算）肢背:=187.29mm,考虑2 hf=124.86mm,考虑2 hf二 150mm2 丿 2 503.44 1033 2hef3 2 0.7 8 16032 503.44 10X3 2 0.7 6 160设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝hf =8mm和6mm ,贝U所需的焊缝长度为“Cb”杆的内力很小（-55.629kN）,按构造确定焊缝，取hf =5mm。按比例绘出详图，从而确定节点板尺寸为：329mm x 458mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为 45.8cm, hf =6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 讪=844.45 - 344.89 =499.56kN，受力较大的肢背

21、处的焊缝应 力为焊缝强度满足要求。节点图如下：（2）上弦节点“ B ”设“ aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf = 10mm和 6mm，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）为了在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背 8mm。用槽焊缝 把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊逢作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值 乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载 P与 上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得上弦与节点板间焊缝长度为460m m，则上弦肢间角焊缝的切应力为160MPa节点详图如下：（3）屋脊节点“ K ”设拼接角钢与收压弦杆之间的角焊缝

22、hf =10m m,则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢的长度J =2（L2hf）+弦杆杆端空隙，拼接角钢角度取 620mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B”处槽焊缝验算方法类似，此处演算略。上弦脂尖与节点板的连接焊缝， 应按上弦内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf =10m m,取节点板长度为500mm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 I,严(500/2 一 10 一20) = 220mm ,焊 缝应力为因屋架的跨度很大，需将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点下弦中节点设 置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝， 而右半边的 上弦、斜杆与节点板连接用工厂焊缝。腹杆与节点板连接焊缝计算方法与