21m屋架钢结构计算书

1、结构形式及支撑布置1.1 所示：图 1.1 桁架形式及几何1.2所示：0.12+0.011*21=0.3510.15* 101/10=0.15檩条自重（间距1.5m） ： 0.333kn/ m2保温层荷载：0.65 kn/ m2恒荷载总和：1.485 kn/m2可变荷载：屋面活荷载（雪荷载）：0.5 kn/ m2积灰荷载：0.8 kn/ m2可变荷载总和：1.3 kn/ m2风荷载：风压高度变化系数为1.0，迎风面体形系数为-0.6，背风面体形系数为-0.5，故负风设计值为（垂直屋面）：迎风面：kn/ m2背风面：kn/ m2屋架计算跨度：l 0 l 300 20.7m考虑以下两种荷载组合 全

2、跨永久荷载+全跨可变荷载由可变荷载控制的组合：F （1.20.9 0.8）6=30.9kn有永久荷载控制的组合：F （1.350.9 0.8）6=15.2kn 全跨永久荷载+半跨可变荷载永久荷载：F1=1.2（F2 ( 1.4 0.5+1.4 0.9) ( 21 0.3) /14 6 15.2KN(e) 21 米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值(f) 21 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值杆件名称杆件编号单位力作用时的内力系数组合（1）组合（2）计算内力全跨A左半跨B右半跨CF*AF1*A+F2*BF1*A+F2*C上弦杆AB0.0000.0000.0000.00.00.

3、00.0BD-7.472-5.310-2.162-232.4-198.8-150.9-232.4DF-11.262-7.339-3.923-350.2-289.5-237.6-350.2FH-12.180-6.861-5.319-378.8-296.7-273.3-378.8下弦杆ac4.1003.0101.090127.5110.581.3127.5ce9.7446.6633.081303.0255.2200.8303.0eg11.9627.3264.636372.0300.4259.5372.0gg11.7685.8845.884366.0275.4275.4366.0斜腹杆aB-2.04

4、3-5.641-2.043-239.0-207.2-152.5-239.0Bc1.8483.9601.848180.6152.0120.0180.6cD-1.776-2.633-1.776-137.1-109.7-96.7-137.1De1.5701.2221.57086.862.768.086.8eF-1.525-0.047-1.525-48.9-25.6-48.0-48.9Fg1.367-1.0391.36710.210.626.026.0gH-1.2001.913-1.20022.240.37.040.3竖腹杆Aa-0.500-0.5000.000-15.6-15.5-7.9-15.6C

5、c-1.000-1.0000.000-31.1-31.0-15.8-31.1Ee-1.000-1.0000.000-31.1-31.0-15.8-31.1Gg-1.000-1.0000.000-31.1-31.0-15.8-31.1四、杆件设计N max =-378.8KN lox=150.75cm loy=2lox=301.5cm=100，查表可知为b类截面，fy =115.8，=0.422A= N378.83 29.0cm2f0.422 310ix lox 150.75 1.51cmiy loy 301.5 3.01cm100100A、 ix、 i y查用钢规格表，选用2 100×

6、; 80× 8（ 短边相并）， A=27.8cm2， ix=2.37cm，iy =4.66cm，150.75301.5ox63.6o64.7150ox 2.37oy 4.66b 100 12.5 0.56loy 16.9 则近似z64.7查表得t8b1yzyN378.8 10222 174.2N / mm 310N / mmf 0.782 27.8 102填板每个节间放一块，l1 75.4cm 40 3.15 126cm下弦杆：整个下弦杆采用同一截面，N max =372.0KN lox =300cm loy =600cm设=100，查表可知为b类截面，fy =115.8， 235=

7、0.422需要截面积A= Nf372 1030.422 310 10228.4cm2需要的回转半径：ix lox 130000 3cmy loy 600i6cm100根据需要的A、 ixi y 查用钢规格表，选用2 100× 110× 10（短边相并）， A=56.8cm2，ix =3.13cm， iy =8.71cm，3003.139686.070168.9350bt 11800 18 0.5b61loy 18.7 则近似yz y 68.9查表得372 1030.707 56.8 10292.6N/mm2 310N /mm23.21填板每个节间放一块，l1 300cm5.

8、8 464cm斜腹杆杆件aB： N=-239.0KN lox =253cm loy =253cm设=100，查表可知为b类截面，fy =115.8，=0.422235需要截面积A= Nf218.3cm239 10320.422 310 102需要的回转半径: ix iy loy120503 2.53cm根据需要的A、 ix、 i y查用钢规格表，选用 2 100× 63× 6（ 长边相并）， A=19.24cm2， ix=3.21cm，iy =2.53cm，253 78.82532.53100yz y 100查表得b6.3 10.5 0.56loy22.5 则近似t0.6b

9、1N 239 10322则2 223.8N /mm 310N /mmf 0.555 19.24 100.422 310 102填板放两块，l1 84.3cm3.21 128.4cmx223.13.2299.7杆件gH： N 40.3KNlox0.8l0.8 339 271.2cmloy l 339设=100，查表可知为b 类截面，fy235=115.8，=0.42223.1cm需要截面积A=40.3 103需要的回转半径l 2712i x lox 271.22.71cm100y loy 339i3.39cm100根据需要的A、xi、i y 查用钢规格表，选用2 75× 5， A=14

10、.8cm2， i =2.32cm， i =3.33cm， xy2712x11.7x 2.32339 101.81503.33b7.50.58loy.10.7 oy 26.2t0.7b1则 近 似 yz y 10.475b422 loy2t20.475 7.54101.81223392 0.72104.5查表得则Nf0.47400.3141.803102 57.9N/mm2 310N/mm2填板放三块，l1 84.8cm2.3 92cm杆件 Gg:N=-31.1KN lox 0.8l 0.8 289 231.2cmlol 289cmoxoy设=100，查表可知为b类截面，fy =115.8，=0

11、.422需要截面积A= Nf 0.42321.1311003102 2.4cm2需要的回转半径: ix lox213010.2 2.31cmy loy 289 i1002.89cm根据需要的A、 ix、i y 查用钢规格表，选用2 75× 5， A=14.8cm2， i =2.32cm， i =3.33cm， xyy 28986.8350y 3.33b7.50.58loy10.7 oy 22.3t0.7b1则近似yz y 14 0.475b4l 2t2oy40.475 7.5486.81222892 0.7290N 31.3 1032233.8N /mm 310N / mmf 0.6

12、21 14.8 102l1 72.25cm2.3 92cmlox 0.9l，其余杆件除Aa、 Ba、 gH外， lox 0.8l 。杆件名称 杆件号 内力设计值FHegAa Ba BcCccDDeeEeF-31.140.3y计算应力A（ cm2容许长细比） （N/m m填板数 2）-378.8 150372.0-15.6300199.3801.25 100× 2870.×88.6000.20 180× 5161.08×174.2 150.1099.02 23.7-239.0 253.2053.20 100× 1693.×62180.6

13、-31.1-137.186.8-31.1-48.926.0209.2061.23 100× 1693.×6222.218220720249249231271212968659.3912.391228.02 75×5 14.81902.613.7350150223.8 150181.2 350每节间1每节间1.02 75×5 14.8.24 100× 1693.×6229.5150153.2 150.24 100× 1693.×62 82.7.02 75×5 14.8 32.1.42 75×5 1

14、4.8.42 75×5 14.860.260.2.02 75×5 14.8 60.260.2350150150350150150下弦节点“c”：五、节点设计E50型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值ffw 200KN / mm2Q345钢，设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝hf 8mm和 6mm，则所需的焊缝长度为：肢背：lw1肢尖：lw223180.6 10332 0.7 8 20013180.6 10332 0.7 6 2002 8 69.75mm取 70mm；2 6 47.8mm 取 50mm。设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf 8mm和 6mm，所需的焊缝长

15、度为：肢背：，肢尖：，l w12 137.1 1033 2 8 56.8mm2 0.7 8 200取 70mm；131 137.1 103lw 32 6 27.2mm 取50mm。w12 0.7 6 200Cc”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取hf 6mm， lw lw 70mm。12根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为445mm× 510mm。下弦与节点板的连接的焊缝计算长度为52.5-1.2=51.3， hf 6mm。 焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为N 303kN 127.5kN 175.5kN，

16、肢背的力最大，取肢背进行计算，则肢背处2 175500f 327.2N mm2 <200N mm2f 2 0.7 6 51.3焊缝强度满足要求。上弦节点”B”:270.6 mm设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf 8mm和 6mm，则所需的焊缝长度为：肢背：lw12 239 1033 2 8 87mm2 0.7 8 200肢尖：13 239 103l w 32 6 59mmw2 2 0.7 6 200取 90mm；取 60mm。Bc”杆与节点板焊缝采用和“c”节点相同。上弦节点板的连接焊缝，节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载31.1KN，hf t 3.5mm 231.1 1032

17、 w2lw lw 40 0.7 39.3mm16.1N / mmf ff1.22 200 244N / mmw1w22 0.7 3.5 393f f根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为290mm× 295mm。肢间焊缝承担弦杆内力差N 180.6 KN ，偏心距e=8-3.5=4.5cm，偏心力矩M= Ne =180.6× 4.5=8.127 KN m，采用hf =8mm，焊缝强度满足要求。对 N：对 M：则焊缝强度为：3180.6 1032 0.7 8 39341.0 N mm26 8.127 1

18、0622 0.7 8 39326Mf22helw28.2N / mm228.2412 47.1N / mm2 200N / mm21.22屋脊节点“H”：弦杆与节点板焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，采用与上弦杆相同截面2 100 80 8进行拼接，除倒棱外，竖肢需切去t hf 5 23mm，并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧总长度（设hf =10mm）则 lw378.8 1030.7 10 200共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝长lw lw 14 177mm，取200mm。4腹杆“aB”的焊缝尺寸同节点“B”肢背：hf 8mm lw 80cm，肢尖：hf 6mm lw

19、50 cm。221节点板的厚度为10cm，所确定的节点板尺寸如图，下弦杆焊脚尺寸为hf1 8mm,hf2 6mm2 127.5 1031 1 27. 5 31 0lw 316 53mmlw 31 2 37mmw1 2 0.7 8 200w2 2 0. 7 6 20 0竖杆焊脚尺寸肢背和肢尖均为hf hf 4mm， lw lw 40mm经验算焊缝满足要求。为了便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取150mm。 在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋与节点板的高度相等，厚度为10mm。 支座底板的计算支座反力：R=4F=1431.1/2=217.7kN 混凝土强度C30， f 14.3N / mm2c支座所需的净截面为：AnR 217700 152.2cm2nfc 14.3锚 栓 直 径 取 d=10mm ，锚 栓 孔 直 径 取 2d=20mm ，所需底板毛面积3 . 1 2422A An Ao 1 5 2 . 2212 cm 1 5 9 . 34按构造要求采用底板面积为a× b=15× 15=225cm2> 196.8 cm