梯形钢屋架设计.

1、目录1设计资料12屋架形式及几何尺寸.13支撑的布置24荷载计算35内力计算46杆件复核7节点复核10采用PKPM软件进行设计，对杆件和部分节点进行手算复核。1设计资料1.1结构形式跨度为21 m,总长90 m,柱距6 m,采用梯形钢屋架。1.2屋架尺寸及选材屋架端部高度设计为1-8 m,屋面坡度为1/10採用Q235钢,E43型焊条。1.3荷 载标准值恒载有：防水层、找平层、保温层等1.7kN/ni2预应力混凝土屋面板(含灌缝1.5 kN/in2屋架及支撑自重=十 0.351 kN/m2活载有:屋面均布活载0.5 kN/ni2雪荷载0.35 kN/m2积灰荷载0.5 kN/m2屋面为重屋面，

2、不考虑风荷载;抗震设防烈度为6度，不考虑地震作用。2屋架形式及几何尺寸(1 计算跨度 ； (2 屋架中部高度2100018000.1=2850mm2H =+x(3屋架跨中起拱高度L /500=42 mm,实取50 nun; (4几何尺寸如下图1所示150830003000300018152100240027002850237627092964322624552699295342ABCDFGHIJKLM屋架几何尺寸示意图（单位mmi图1屋架几何尺寸示意图（单位：nmi 3支撑的布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,上、下弦各设两道横向水平支撑具体见 支撑布置图2。fCC1GG1/*oXsLG1L

3、G2CC2GG2/ LG1LG2 / 缶z/CC1GG1GG1CC3GG1GG1CC1LG2LG2LG2LG2 /rd-O S / 、LG1GG2CC4GG2GG2八尸 /< IO/、 sCC2LG2LG2LG2LG2sLG1GG1CC3GG1GG1 / k,ICC1a上弦支撑(r r 1'c*!f*1C C 1L G 1L GC C 3L G 11L G 1C C 1 / / /T/ / I。XX °X/ X/XL G 1L G 1 / /、/ Z°x/X/ 、/C C 2 'L G 2L G :!C C 4L G 2L G 2C C 2 /门、/

4、/ C°X'' ' XL G 1L G 1 x / / / /I/ IOX/ >A x彳 CC 1L G 1L GC C 3L G 1L G 1C C 1、11b下弦支撑CC1CC3CC1LG2GG2c 1-1剖面垂直支撑图2屋面支撑布置（单位miniSC -上弦支撑;XC -下弦支撑;CC -垂直支撑;GG -刚性系杆;LG -柔性系杆4荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时组合，屋面活荷载大于雪荷载,故只取屋面活荷载进 行计算。由于屋面坡度较小，可以将沿斜面分布的荷载均视为水平投影面上的荷 载。计算时，竖向节点荷载取面积的荷载。详见表1、表2。表1恒载计算

5、防水层、找平层、保温层等1.7 kN/m2恒载预应力混凝土屋而板（含灌缝）1.5 kN/m2屋架及支撑自重 趴=（0.12 + 0.01 I/）kN/m20.351 kN/m2小计3.551 kN/nr防水层、找平层、保温层等1.7 kN/nr预应力混凝EWifii板（含灌缝1.5 kN/nr恒载0.351 kN/nV屋架及支撑自重gk = (0.12+0.01 l/)kN/m2表2活载计算节点荷载标准值:=恒 kN , 11.569 P =x x=>§kN5内力计算按由可变荷载效应控制的组合计算:P =x +x x=kN按由永久荷载效应控制的组合计算:P =x +x x =k

6、N因此计算按永久荷载效应控制的组合进行，采用PKPM软件将内力、参数输入, 初步选定截面进行计算，直到PKPM计算无不符合要求的杆件。活荷载输入时应该按互斥荷载分别输入“全跨荷载”与“半跨荷载”两组数据。 内力图如图3所示。-481.4-1.3-481. 5-717. 9-718. 0-770. 4-770. 4258.7616.5734.6-36.3-57.2-57.2-57.21.5-467. 5-267. 0-105.072.3351.4173. 7-13.7ABCDEFGHI JKLM杆件内力图（单位kN37.3图3杆件内力图（单位kN根据腹杆的最大设计内力467.5AGN二kN ,取

7、中间节点板厚为10 nun,支座节点板厚为12 nmio6杆件复核Q235 钢，厚度不大于 1611U11 时,215f=N/nmi2,235yf=N/nun2 6.1 上弦杆图4上弦杆截面整个上弦杆采用同一种截面类型，为2L140x90xl2不等边角钢短肢相并。（图4m ax 770.4N =-kN由角钢间距a=10 nun查表得A=2640x2=5280 mm2, x 1 =2.54 cm, v 1 =6.81 cm,压杆的容许长细比150X=计 算长度：1508ox 1 =niiii （节点间轴线长度x3016oy 1 =nun （按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取o y1为两块屋面

8、板宽（1刚度验算：0150859.3725.41 i X=<150入=（满足yyy1 i入=<150入=（满足因为0111400.56301612.0612140ylbtb x=<=，所以 44.29yz y U.=<150入=（满足（2整体稳定性验算:截面对x轴为b类，对y轴为b类，由m ax59.37入=，查表得:(|>=+x =因此3m in 770.410180.360.8095280NAO(|)X=x N/nmi2<215f =N/mni2(满足6.2下弦杆I图8下弦杆截面整个下弦杆采用同一种截面类型，为2L125x80xl0不等边角钢短肢相并。（

9、图8 m ax 751.7N =kN由角钢间距a=10 nun查表得A=1970x2=3940 nmi2, x 1 =2.26 cm, y 1 =6.11 cm,拉杆的容许长细比350X=计 算长度：1508ox 1 =nim （节点间轴线长度,20700103502oy 1 =mm （跨中有通长细杆（1刚度验算：XXX1 i入=v350入=（满足yyy1 i入=v350入=（满足（2强度验算：N Aox =N/nmi2<215f =N/nun2（满足6.3端斜杆AG图9端斜杆截面端斜杆采用2L110x70xl0不等边角钢长肢相并（图9467.5AG N =-kN由角钢间距a=10 nm

10、i查表得A= 1720x2=3440 mm2, x i =3.48 cm, y 1 =2.96 cm,压杆的容许长细比15OX=计 算长度：2376ox oy 11 =nun（1刚度验算：XXX1 i X=v 150X=（满足yyy1 i k=v 150入=（满足因为022700.48237670.4816.791070y 1 b t b x =<=42222(1 80.27(1 83.99237610vz v vbitXXx=+=x十=x < 150X=(满足(2整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由max83.99后，查表得:nun 0.661(|)=因此3m in

11、 467.5100.6613440NAa（|）x =x N/nun2<215f =N/mni2（满足6.4竖杆图10竖杆截面竖杆采用同一种截面类型（除了中竖杆，中竖杆是采用2L63X8十字型截面，选 用2L63x8等边角钢，取DL杆复核。（图10D L 57.2N =-kN由角钢间距a=10 nun查表得A=951x2=1902 nmi2, x 1=1.9 cm, y i =3.02 cm,压杆的容许长细比150X=计算 长度:27000.82160ox 1 =x=nun , 2700oy 1 =nun（1刚度验算：02160113.68191 i入=<150入=（满足 y y y

12、 1 i X.=<150入=（满足因为0630.58270024.86863ylbtbx =<=所以42222vz v vbitXXx=+=x +=x v15OA_=(满足(2整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由max90.83入=，查表得：(j)=+x -=因此3in in 57.210NAO(|)x =x N/iiun2<215f=N/nmi2(满足6.5其他斜腹杆图H其他斜腹杆截面其他斜腹杆采用同一种截面类型2L80X10等边角钢，取BI杆进行复核。（图11BI 267N =-kN由角钢间距a=10 nun查表得A=1510x2=3020 nmi2, x

13、i =2.42 cm, v 1 =3.74 cm,压杆的容许长细比15OX=计 算长度：ox 1 =x=mm , 2709oy 1 =mm（1刚度验算：XXX1 i入=<150X=（满足y y y 1 i X,=<150入=（满足因为0800.58270980.5819.641080ylbtb=<=所以442222vz v vbitHx=+=x十=x < 15OX=(满足(2整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由max89.55入=，查表得:十-=因此3in in 26710NAo（|）x =x N/nun2<215f=N/nmi2（满足7节点复核Q2

14、35钢,E43型焊条，160w ff=N/nuii2 7.1下弦节点B复核具体尺寸如图12所示,焊缝尺寸见表4。图12下弦节点B表4B节点焊缝尺寸杆件编号肢背(mm)肢尖(mm)焊缝奇度焊缝长度:焊縫高度焊缝长度BG121206120BH695695BI121206120ABC62126120(1 BG 杆(2L80X10 等边角钢，10.7K= 203K =肢背所需要焊缝长度:3fwffKNlhhfx x =十=+x=x x x x <120 mm（满足肢尖所需要焊缝长度：3fwffKNlhhfx x =十=+x=x x x x <120 mm（满足（2 BH 杆（2L63x8

15、等边角钢,10.7K =, 20.3K =肢背所需要焊缝长度：3fwffKNlhhfx x =十=+x=x x x x<95 mm（满足肢尖所需要焊缝长度：3fwffKNlhhfx x =十=+x=x x x x<95 mm（满足（3 BI 杆（2L80xl0 等边角钢,10.7K =, 20.3K = 肢背所需要焊缝长度：3110.726710fwffKNlhhfx x =+x=x x x x <120 mm（满足肢尖所需要焊缝长度：3220.326710fwffKNllilif xx =十=+x=x x x x <120 mm（满足（4 ABC 杆（2L125x80

16、xl0 不等边角钢短肢相并，10.75K =, 20.25K =杆件所受内力差肢背所需要焊缝长度：3fwffKNlhhfAx x =+x=x x x x<212 mm（满足肢尖所需要焊缝长度：3fwffKNlhhfAx x =+=+x =x x x x <120 mm（满足7.2上弦节点I复核具体尺寸如图13所示,焊缝尺寸见表5。图13上弦节点I表5 I节点焊缝尺寸杆件编号肢背(mm)肢尖(mm)焊缝岛度焊缝长度焊缝高度焊缝长度B!121206120CI121206120HIJ61356314(1 BI杆(2L80X10等边角钢，在下弦节点B复核时已经算过，满足要求。(2 CI 杆

17、(2L80X10 等边角钢，10.7K=, 20.3K =肢背所需要焊缝长度：3fwffKNlhlif xx =+x=x x x x <120 mm(满足肢尖所需要焊缝长度：fwffKNllilif xx =+x=x x x x <120 mm(满足(3 HU杆(2L140x90xl2不等边角钢短肢相并上弦杆与节点板的连接焊缝是由角钢肢背的槽焊缝和角钢肢尖的两条角焊缝组 成，假定角钢肢背的槽焊缝承受节点荷载P，角钢肢尖的两条角焊缝承担N 和由于N与肢尖焊缝的偏心距e而产生的弯矩eNM- A=A0当屋面坡度较缓时，角钢肢背槽焊缝的强度可按下式计算：f f fwPfhlp<x角钢

18、肢背的槽焊缝近似按两条0.5tfh=(t为节点板厚度的角焊缝计算;上式中 的系数0.8是考虑到槽焊缝的质量不易保证，而将角焊缝的强度设计值降低20%。对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构,22. l=fp;对直接承受动力荷载的 结构，l=f角钢肢背槽焊缝的强度验算51.97P =kN , 111 =x=mm , 135w 1 = inm , 22. 1=邙351.9710wf f fwPfhlpx =<=x x = x x x xkN （满足角钢肢尖焊缝的强度验算：N A=-=kN9021 96& le =-=nun , 6f h =mm ,314w 1 =nun236.410

19、ffwNhliAx =x x x x N/nun2322ffwM h 1 oAx x x =x x x x N/niin131=N/nun2160w f f W=N/mm2（满足7.3屋脊拼接节点M复核具体尺寸如图14所示,焊缝尺寸见表6。图14屋脊拼接节点M表6M节点焊缝尺寸杆件编号肢背(mm)肢尖(mm)焊缝爲度焊缝长度焊缝髙度焊缝长度LM61356212DM61206120EM61026102(1拼接角钢与弦杆之间的连接焊缝复核：弦杆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,且便于施焊, 需要将拼接角钢的尖角削除，并截去垂直肢的一部分宽度(为51010525ft h+=+=

20、 mm。拼接角钢的部分削弱，可以借助节点板来补偿。按上弦杆力770.4LM N =kN计算拼接角钢与上弦的焊缝，每边共有4条焊缝平 均承受此力,则一条焊缝的计算长度为：3770.410w wffNlhfx=x x x x nun拼接角钢需要的长度为：(2 2(171.9210 230413.8w f 11 h =+x十=十乂 x十=弦杆杆端空隙mm <430 mm(满足(2上弦与节点板之间的焊缝复核角钢肢背槽焊缝的强度验算：上弦与节点间在节点两侧共4条焊缝，共同承受节点荷载P与两侧上弦内力的 合力。近似地取siua=tana=0.1,该合力的数值为：333mm , 135w 1 = nu

21、n , 22. l=f 032sm 102.1110f f fwNPfhlap-x =<=x x = x x x x kN （满足角钢肢尖焊缝的强度验算：上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦杆最大内力的15%计算902, 6f h =nun ,212w 1 =1111113115.5610ffwNhlix =x x x x N/nun222661ffwMhloX X X =x x x x N/nuii2121.33=N/nun2160w ff<=N/imn2（满足（3其他杆件受力均比较小，这里不进行复核。7.4支座 节点A复核具体尺寸如图15所示。支座节点A图15支座节点A(1支座底板复核：(支座节点板厚度为12 mm,底板厚度为18 nun支座反力 十x 十x x十乂十x x =375.26kN 支座底板尺寸采用 280 mmx360 mm,承压面积为：A 280360（2525030 95837.5J=x-x+x x =1111112验算柱顶混凝土的抗压强度（选用C30混凝土, 14.3c f =N/nuii23R A ox =