跨径27m梯形钢屋架设计

1、辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）一、课程设计任务概述涉及一榀钢屋架，地震烈度为6度。无侵蚀性介质，屋架下弦标高为12.5m。屋面积灰荷载0.8kn/。钢材为q345，焊条e50型。屋架铰支于钢筋混凝土柱上，柱混凝土强度c25。屋面均布活载（不与雪荷载同时考虑）为0.7kn/。屋架跨度27m，雪荷载0.35 kn/，柱距6m采用无檩体系，屋面材料采用预应力混凝土屋面板,，屋架坡度为1：10。二、屋架几何尺寸 屋架的计算跨度：lo=270002×150=26700mm，端部 高度：h=1990mm（轴线处），h=3325mm（计算跨度处）。三、屋架上弦、下弦及

2、支撑布置gwj：钢屋架 gg:刚性系杆 lg:柔性系杆屋架上弦水平支撑布置见下图（图一）屋架下弦水平支撑布置见下图（图二）端垮垂直支撑布置见下图（图三）跨中垂直支撑布置见下图(图三) 图一图二图三四、屋架荷载分析及内力汇总表1、荷载分析活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：三毡四油防水层 0.4 kn/水泥砂浆找平层 0.4 kn/保温层 0.5 kn/一毡二油隔气层 0.05 kn/水泥砂浆找平层 0.3 kn/预应力混凝土 1.45kn/屋架及支撑自重 0.12+0.297=0.417kn/总计 3.517kn/可变荷载标准值:活荷载 0.70kn/雪荷载

3、0.35kn/积灰荷载 0.90kn/不需要考虑风压作用由可变荷载效应控制的组合：=1.2×3.5171.4×0.71.4×0.9×0.70=6.0824kn/由永久荷载效应控制的组合：=1.35×3.5171.4×0.7×0.71.4×0.9×0.7=6.316kn/所以本设计按永久荷载效应控制设计荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载=max(屋面均布活荷载，雪荷载）+全跨积灰荷载 p= 6.0824kn/×1.5m×6m=54.74kn全跨永久荷载+半跨可变荷载+半跨积灰荷载=1.

4、35×3.517kn/×1.5m×6m=42.73kn=（1.4×0.7×0.71.4×0.9×0.7）kn/×1.5m×6m=14.11kn2、内力汇总表杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数：注：表内负号表示压力 杆件 内力系数 单向荷载内力 内力组合不利组合 全跨 半跨 恒载 荷载 9.07 恒+全 恒+半 全跨 半跨 ab00000000 rs00000000上 bc-10.078-7.267-430.633-142.201-102.537-572.834-533.17-572.834 qr-10

5、.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 cd-10.078-10.88-430.633-142.201-153.517-572.834-584.15-572.834弦 pq-10.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 de-15.978-10.88-682.74-225.45-153.517-908.19-836.257-908.19 op-15.978-5.092-682.74-225.45-71.8481-908.19-754.588-90

6、8.19杆 ef-16.244-11.146-694.106-229.203-157.27-923.309-851.376-923.309 no-16.244-5.091-694.106-229.203-71.834-923.309-765.94-923.309 fg-16.008-10.91-684.022-225.873-153.94-909.895-837.962-909.895 mn-16.008-5.091-684.022-225.873-71.834-909.895-755.856-909.895 gh-18.813-11.143-803.879-265.451-157.228-1

7、069.33-961.107-1069.33 lm-18.813-7.66-803.879-265.451-108.083-1069.33-911.962-1069.33 hi-19.018-11.366-812.639-268.344-160.374-1080.98-973.013-1080.98 kl-19.018-7.643-812.639-268.344-107.843-1080.98-920.482-1080.98 ij-18.806-11.153-803.58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93 jk-18.806-11.153-803.

8、58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93下 ab5.6814.189242.749180.1589159.10679322.908301.8559322.908 hi5.6811.569242.749180.1589122.13859322.908264.8877322.908弦 bc13.4099.403572.9666189.201132.6763762.1676705.6429762.1676 gh13.4094.001572.9666189.20156.45411762.1676629.4207762.1676杆 cd18.4511.5247

9、88.3685260.3295162.60361048.698950.97211048.698 fg18.456.867788.3685260.329596.893371048.698885.26191048.698 de18.0489.037771.191254.6573127.51211025.848898.70311025.848 ef18.0489771.191254.6573126.991025.848898.1811025.848腹 aa-0.501-0.501-21.4077-7.06911-7.06911-28.4768-28.4768-28.4768 si-0.5010-21

10、.4077-7.069110-28.4768-21.4077-28.4768 ba-10.226-7.54-436.957-144.289-106.389-581.246-543.346-581.246 ri-10.226-2.727-436.957-144.289-38.478-581.246-475.435-581.246 bb7.8245.475334.3195110.396677.25225444.7162411.5718444.7162 rh7.8242.291334.3195110.396632.32601444.7162366.6455444.7162 cb-1.032-1.03

11、2-44.0974-14.5615-14.5615-58.6589-58.6589-58.6589杆 qh-1.0320.016-44.0974-14.56150.22576-58.6589-43.8716-58.6589 db-6.43-4.133-274.754-90.7273-58.3166-365.481-333.071-365.481 ph-6.43-2.294-274.754-90.7273-32.3683-365.481-307.122-365.481 dc7.7712.752332.0548109.648838.83072441.7036370.8856441.7036 pg7

12、.7712.026332.0548109.648828.58686441.7036360.6417441.7036 ec-1.661-1.664-70.9745-23.4367-23.479-94.4112-94.4536-94.4112 og-1.6610-70.9745-23.43670-94.4112-70.9745-94.4112 gc-3.451-0.954-147.461-48.6936-13.4609-196.155-160.922-196.155 mg-3.451-2.493-147.461-48.6936-35.1762-196.155-182.637-196.155 ej0

13、.2120.2129.058762.991322.9913212.0500812.0500812.05008 om0.2120.019.058762.991320.141112.050089.1998612.05008 fj-0.149-0.149-6.36677-2.10239-2.10239-8.46916-8.46916-8.46916 nm-0.1490.001-6.36677-2.102390.01411-8.46916-6.35266-8.46916 gd0.671-0.9628.671839.46781-13.545638.1396415.1262338.13964 mf0.67

14、11.62828.671839.4678122.9710838.1396451.6429138.13964 hd-1.416-1.489-60.5057-19.9798-21.0098-80.4854-81.5155-80.4854 lf-1.4160.072-60.5057-19.97981.01592-80.4854-59.4898-80.4854 jd1.0773.1346.0202115.1964744.164361.2166890.1845161.21668 jf1.077-2.05146.0202115.19647-28.939661.2166817.080661.21668 hk

15、0.1710.1817.306832.412812.553919.719649.860749.71964 ll0.171-0.017.306832.41281-0.14119.719647.165739.71964 ik-0.116-0.129-4.95668-1.63676-1.82019-6.59344-6.77687-6.59344 kl-0.1160.013-4.95668-1.636760.18343-6.59344-4.77325-6.59344 je2.0951.04789.5193529.5604514.77317119.0798104.2925119.0798五、杆件截面设计

16、腹杆最大内力，n=581.246n，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，n=1068.93kn（压杆）计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 =1510mm 屋架平面外根据支撑 =4500 mm因为2，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如下图上弦截面设=60，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.800需要截面积需要回转半径=25mm根据计算需要的、 查角钢型钢表不等边角钢组，初选 2 l 1409012，a=5280， =25.4mm ， =68.9mm。按所选角钢进行验算由于 则：

17、由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.694 <310 n/ 所选截面合适。2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，n=1025.848kn （拉杆）计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=4500mm 屋架平面外根据支撑布置取=6000mm计算需要净截面面积 选用 2 l140908 且短肢相并，如下图a=3600， =25.9mm，=67.9mm。下弦截面按所选角钢进行截面验算，取 所选截面满足要求。3. 端斜杆ba已知n-581.24kn， 2600mm因为，故采用等肢角钢设=80，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.575需要截面积 =需要回转半径 =32.

18、5 mm=32.5mm选用 2 l 11010，a=4260， =33.8mm ， =50mm。端斜杆ba截面按所选角钢进行验算=76.92=150=52=150由于所以， 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.605<310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.4. 支座竖杆aa已知n=-28.4768kn （拉杆）计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=1990mm 屋架平面外根据支撑布置取=1990mm设=100，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.431需要截面面积 计算需要回转半径 =19.9 mm=19.9mm选用等边角钢 2 l504，

19、如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm。竖杆aa截面按所选角钢进行验算=129.22=150=78.28=150由于所以，由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.284 <310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为3个.5.斜杆bb n=444.72kn （拉杆）计算长度： =2052mm =2565mm· =100 =0.431选用 2 l11010，如下图a=4260， =33.8mm，=50mm。斜杆bb截面取<310所选截面满足要求。6. 竖杆cb已知n58.66kn，1820mm 2275mm=90 =0.499选用 2

20、l504，如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm。竖杆cb截面按所选角钢进行验算=118.2=150=89.92=150由于所以， 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.358 <310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为3个.7. 斜杆db已知n=-365.48kn （压杆）计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=2280mm 屋架平面外根据支撑布置取=2850mm选用 2 l11010，a=4260如下图 =33.8mm，=50mm。斜杆db截面按所选角钢进行验算=67.5=150=57=150由于所以， 查轴心受力稳定系数表，0.508 &l

21、t;310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为2个.8.斜杆dc n=441.70kn （拉杆）计算长度： =2280mm =2850mm设=100 =0.431选用 2 l11010如下图a=4260， =33.8mm，=50mm。斜杆dc截面=67.5=350=57=350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.9. 竖杆ec已知n94.45kn，2060mm 2575mm设=90 =0.499选用 2 l504，如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm。竖杆ec截面按所选角钢进行验算=134.64=150=102.6 =150由

22、于所以， = 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.370 <310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为4个.10. 斜杆 gc已知n196.155kn，3324mm 4155mm选用 2 l1107，如下图a=3040， =34.1mm，=49.2mm。竖杆gc截面按所选角钢进行验算=97.48=150=84.45 =150由于所以，由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.460 <310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为3个.11.斜杆gd n=38.14kn （拉杆）计算长度： =2594.4mm =3243mm选用

23、 2 l504，如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm。斜杆gd截面=168.4=350=129.20 =350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.12. 竖杆ej已知n12.05kn，1506mm 1883mm选用 2 l505，如下图a=960， =15.3mm，=25.3mm。竖杆ej截面按所选角钢进行验算=98.4=350=74.42 =350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.13. 竖杆fj已知n-8.46kn，1030mm 1288mm选用 2 l505，如下图a=960， =15.3mm，=25.3mm。竖

24、杆fj截面按所选角钢进行验算=6.73=150=50.91 =150由于所以，由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.444 <310n/ 所选截面合适。14.竖杆hd已知n-81.52kn，2420mm 3025mm选用 2 l505，如下图a=960， =15.3mm，=25.3mm。竖杆hd截面按所选角钢进行验算=128=150=119.57 =150由于所以，由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.318 310n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为4个.15.斜杆jd n=90.185kn （拉杆）计算长度： =3582.4mm =4478mm选用

25、 2 l11010，如下图a=4260， =33.8mm，=50mm。斜杆jd截面=105.06=350=91.0 =350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为2个.16. 斜杆hk已知n9.86kn，1602.8mm 2026mm选用 2 l504，如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm。竖杆hk截面按所选角钢进行验算=105.24=350=80.72 =350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.17.斜杆ik已知n-6.87kn，1208mm 1510mm选用 2 l504，如下图a=780， =15.4mm，=25.1mm

26、。竖杆ik截面按所选角钢进行验算=78.95=150=59.68 =150由于所以，由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.418 310 n/ 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为2个.18.中竖杆je已知n119.08kn，0.9 mm2992.5mm中间竖杆选用2 l705的角钢，并采用十字形截面，如下图：中竖杆je截面a=1776 =23.1mm按所选角钢进行验算=129.5=350取所选截面满足要求。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为1个.各杆件计算长度见表2杆件名称计算长度杆件名称计算长度上弦杆15104500 gc33244155下弦杆45006000

27、 gd2594.43243aa19901990 ej15441930ba20522565 fj10881360bb20522565 hd24203025cb18202275 jd35844480db22812851 hk16642080dc22802850 ik12081510ec20602575 je2992.52992.5其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表332杆件名称内力设计值n（kn）选用截面截面积a（）回转半径（cm）计算应力（n/）填板(块)上弦杆-1068.932l140×90×12528025.468.965.31500.694-291.71下弦

28、杆1025.848 2l140×90×8360025.967.9173.75350-284.961（2）aa-28.47682l50×478015.425.1129.221500.284124.683ba-581.2462l110×104260345076.921500.605-279.31bb444.722l110×10426033.85060.07350-104.41cb-58.662l50×478015.425.1118.21500.358-2103db-365.482l110×10426033.85067.51500

29、.508-168.92dc441.702l110×10426033.85067.5350-103.71ec-94.452l50×478015.425.1133.81500.370-302.44gc-196.1552l110×7304034.149.297.481500.575-140.33gd38.142l50×478015.425.1168.43500.203240.871ej12.052l50×596015.325.398.43500.44428.271fj-8.462l50×596015.325.367.31500.4448.8

30、12hd-81.522l50×596015.325.31281500.3182674jd90.1852l110×10426033.850105.063500.41850.62hk9.862l50×478015.425.1108.76350-12.61ik-6.872l50×478015.425.178.951500.694410.312je119.082l70×5163221.133.4129.5350-67.051辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）六、节点设计用e43型焊条进行节点焊接时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度

31、设计值 。最小焊缝长度不应小于。1 .下弦节点b如图（1） 斜杆bb与节点的连接焊缝计算：n=444.72kn设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为：肢背： +12=197.28mm，取200mm肢尖： +10=105.28mm，取110mm（2）斜杆db与节点的连接焊缝计算：n=365.48kn设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为肢背： +12=164.3mm，取170mm肢尖： +10=88.32mm，取100mm（3）竖杆cb与节点板连接焊缝计算：n =58.66kn因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=4mm焊缝长度40mm，取=60

32、mm（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 n=762.17-322.91=439.26kn，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为：肢背： +12=208.1mm，取210mm肢尖： +12=77.37mm，取80mm（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如下图示：节点板b尺寸 2 .上弦节点b（1）斜杆bb与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b中bb杆计算相同。肢背：200mm肢尖：110mm（2）斜杆ba与节点板连接焊缝计算，n=581.25kn。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为

33、6mm和6mm。所需焊缝长度为肢背： +12=25402，取260mm肢尖： +12=115.8，取120mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，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。假定集中荷载p由槽焊缝承受，p=61.1kn，焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为:+10=+10=49.1mm ,取=50mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 n=596.62-0.0=596.62kn =100-25=75mm =596.62kn×75mm38.6025n设肢尖焊脚

34、尺寸10mm，设需焊缝长度为500mm，则（2） 节点板尺寸：节点板b尺寸3 .屋脊节点i（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。n=90.18kn，设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为，取=70mm拼接角钢长度取270+50190mm（2）弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。n=90.1815%13.53kn，设焊脚尺寸为8mm，弦杆一侧焊缝长度为200 mm，(3) 斜杆jd与节点板的连接焊缝计算：n=119.08kn设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为肢背： +12=61.6，取70mm肢尖： +10=35.5，取40mm