米梯形钢屋架钢课程设计

1、梯形钢屋架长度为72ml跨度为27m车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地 区冬季最低温度为-20 c屋面采用1.5mX 6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm"包沫 混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为褶，雪荷载标准值为"，积 灰荷载标准值为m20屋架采用梯形钢屋架，具两端钱支于钢劲混凝土柱上。 柱头截面为400mme 400mm 所用混凝土弓虽度等级为C20。根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用 Q235级，其设计强度f=215kN/明焊条 采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用 M20普通螺 栓。屋架

2、的计算跨度：Lo=27000- 2X 150=26700mm设计为无楝屋盖方案，采用平坡 梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mmt轴线处），h=2015mmt计算 跨度处）。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示。图1屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置见图2所示。IZ 二二.©23-TMlci25符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上，函一总GG1GG1GG1 1一国口品寸sln寸elr 若LG11屋架上弦支撑布置图弦支 撑）: XC-（下 弦支 撑）;CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1 .荷载计

3、算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值放水层（三毡四油上铺小石子）m2找平层（20mnS水泥砂浆）X20=nf保温层（120mmj泡沫混凝土）X 6=m2预应力混凝土大型屋面板m2钢屋架和支撑自重+X27=m2管道设备自重kN/血总计m2可变荷载标准值雪荷载积灰荷载_q褶总计m2永久荷载设计值X = kN/ nf （由可变荷载控制）U可变荷载设计值X =褶2 .荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=+ x X 6= kN组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载Pi =x x 6= kNP2 =x x

4、6= kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载P3 = X x x 6= kNP4 = x+ x x 6= kN3 .内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间 几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避 免内力变号而不用组合三。杆件名称全跨（1）左半筋（外右半蹲（助PxPl Ml) 1 P2mPix(l) 1 P2x(3PJm 1 P4x 四 x计算内力（KN）AB0. (M)(L00a oa0.00OlOOOlIXI

5、0. 000. DO0.00BCDLEU&01rx7- 5W3. 14-mt.的4yy,57-236.71-137.17-5S3. 14DE-17.-12.2fp-6,7s-909.01一国 5、17-SIX 14-3fi6.29-23乱窗-939. 01EFG-18.47r 6,79969.45905.61 1r mm-302.42134L39骊9X5GHU-2fl.14-1Z.19-獴皿-1057. H-966.96-93!jT 77-374. 7B-31U&R-1057.114-b5.购4.37L W9311.25293.56265.44128. 5570.74311.3

6、5b-c14. M10.525,337B4.17734,05675.19F 312-45191.47侬.17c-d2L0B13.48 1a 161106.451020.36971.27109. DB四.:由1106. 45d-c18.25y.«o9l«0际的.08槛2.（出310,5,340.569:57,9IAi0.50a 50F a 00-26.2- 2fL 2420,571X91应2526.24Ila-1E16-8L22-X54-5K5.77-55Z43-499,36-24LB3-132*74-585.77Rba%6一制1& 21470. M440.01405

7、, M厢一!Mns. is470一冽Cb-LOO-1.000L 00一四49一瓠的-41,15-27.81-4.50-52.丽Db7.44- 4.88-XOfl390.51-36L48311.07-M7.23-IDE. 37-3fl0.61DeS483.212.732B7.63261.8925a 459Q.奥88.302H7.63lx-L50-L 50ano-70.73 78,736L7241.72fi. 75-78.73El0.71(L 73ana濒S2物3230. IM20.30X29cl4,56-1.78-X35239.35-307.82225.62G2.019SL61239. J511

8、二 L0071.00a oa-52.49-阻49-4k 15-27,81-4.50-514UGl-3.760.98-3.35-197.35-165,83192.71猊76-95.01797.35Gd-虫930.51-118. 62一皿四87, 2.1-E 47L721.72 T2自 经Hda 00a oodOO(LOO0.30,WOlOOa 000.00112a oo0.000.000.00OlOOOlOOOlOOa 000.0012a oo(L00am0. noa（x）Cl IK)(L 00a doa 00J2dzsy3.50-a 6i141.19L50.雾10fk7793.迪-z 11is

9、ass -2. 11k0.000.00OlOO0.00OlOOOlOOflLOO0,00dOO注：表内负责表示压力；正值表示拉力Q b 匚de图3 屋架接点图四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm其余节点板与垫板厚度取12mm1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度lOx =150.8cm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：l Oy =4500cm因为3lOx = lOy ,故截面直选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图 4图4 上弦截面设=60,

10、查轴心受力稳定系数表，=需要截面积 A* = =1057.11 叱=6093mm2.f 0.807 215需要回转半径ix =L 150860=2.51 cmiy lox450060=7.50 cm* .*2根据需要的A、ix、iy查角钢型钢表，初选2 L , A=6940mm , ix=2.80cm ,iy =7.86m。I按所选角钢进行验算x = L=1508=<入=150ix 2.8y = loL=45°=57< 入=150 iy 7.86由于 x y ,只需求出 miny,查轴心受力稳定系数表,N 1057.11 10322，、小竹行人、工 =185N/mm &l

11、t;215 N/mm 所选截面合适。xA 0.823 69402 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lOx=4500mm屋架平面外根据支撑布置取lOy =13350mm一 ） / “/ -3计算需要净截面面积A*=N 1106.45 10 =mm2 f 215选用2 L140 90 14 （短肢相并），见图5图5下弦截面2A=6940mm , ix=2.51cm, iy=6.93cm。按所选角钢进行截面验算，取AnA（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于 100mm则可不计截面削弱影响）1106.45 10 =mm2 <215 n/ mm

12、26100l ox4502.51=<=250y = loy 1335 < =350所选截面满足要求iy 6.933.端斜杆Ba已知 N= , lOx= l0y = 253.9cm因为lOx = lOy,故采用等肢角钢，使U选用角钢2 L 100 12,见图6图6 端斜杆Ba2i .一A= 4560mm , ix = 3.03cm, 1y = 4.64cm截面刚度和稳定验算lox253.973.03=<=150y = loy iy253.94.64=<=1500.58 253.9/10 =由于 b / 1 10 /1.2 83.3 0.5810y/bN 585.77 10

13、3 xA 0.6624 4560min x22mm <215 n/mm 所选截面潴足要求。填板放两块，a =84.6 cm <40ix =40X =121.2 cm4 .斜才:F Bb已知N=计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lOx=X l= x 2622=2097.6mm屋架平面外根据支撑布置取lOy =2622mm选用2 L100 6,见图7图7斜才f Bb2A=2386mm ,ix=3.10cm, iy=4.44cm。N 470.29 103 =mm2<215 N/mm22368x - lox霁=<=350y = l oy iy箸 < =350所选截面满足

14、要求。填板放两块，a =87.4cm< 80ix =80X =248cm5 .再分腹杆c1GN1 Nc1=,n2 ng1=, 1 =4174 mm -,p计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lOx=X l= X 2087=1669.6mm 屋架平面外根据支撑布置取lOy= 1 (+凶)=4174 ( +252.99 ) =4396mmN2208.6选用2 L100 6,见图8。图8 再分腹杆c1G图9 中竖杆Je2A=2386mm ,ix=3.10cm, iy=4.44cm。x-Jox166.963.10=<=350iy439.64.4499<=350由于 b / 1 10

15、/0.6 16.7 0.58loy/b 0.58 439.6/10 =yzminNyzA239.35 10mm2 <215 N/ mm2所选截面满足要求0.5128 2386填板放两块，a =109.9cm<40ix =40X =124cm6.中竖杆Je已知 N= 0, l0 0.9l =335= 301.5cm中间竖杆选用2 L75 6的角钢，并采用十字形截面，见图 92A=cm , ixo 2.45 cm,应"5=< =150所选截面满足要求ixo 2.91填板放五块,a =60.3cm< 40ix0 =40X =98cm其余各杆件截面选择过程不一一列出，

16、计算结果见表2杆件名称内力设计值N(KN)计算长居L ( cm)选用截面截面积A ( cm2)回转半径(cmt入计算应力(N/ mm2)上弦杆300短肢相并2L160*100*14150-192下弦杆4501335短肢相并2L140*90*1461350/AaT型截面2?L50*5150BaT型截面2L100*12150-205BbT型截面2L100*6350/Cb184230T型截面2L50*5150DbT型截面2L100*12150DcT型截面2L75*6350/Ec208260T型截面2L75*6150E1189T型截面2L50*5350/F1104130T型截面2L50*568150c

17、lT型截面2L100*6150G1GdT型截面2L75*6113150/250Hd244305T型截面2L75*6105150H2T型截面2L50*5150I2T型截面2L50*5150J2-d2T型截面2L75*6350/150Je十字型截面2L75*6=150/五、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw 160N/mm2各杆件内力由表2查得，最小焊缝长度不应小于8hf1.下弦节点b见图10图10 下弦节点b(1)斜才f Bb与节点的连接焊缝计算：N=设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mnft 5mm所需焊缝长度为:2 470.29 103肢背：lw +12=245.

18、3mm,取 lw=270mm2 0.7 6 1601 3470.29 103肢尖：lw - +10=150mm 取 lw=170mm2 0.7 5 160(2)斜才f Db与节点的连接焊缝计算：N=设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mnft 5mm所需焊缝长度为肢背：l w232 390.51 10332 0.7 6 160+12=,取 lw = 250mmI r r肢尖：lw13-390.51 103 32 0.7 5 160+10=,取 lw = 150mm(3)竖杆Cb与节点板连接焊缝计算：N =因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸 hf=5mm焊缝长度lw 40mm取lw=60

19、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二，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm所需焊缝长度为：2 472.92 103肢背： lw -+12=247mm 取 lw = 270mm2 0.7 6 16013472.92 103肢尖:32 0.7 6 160一.'+12=129,取 lw = 150mm(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。如图11所示图11 节点板b尺寸2 .上弦节点B图12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(2)斜杆Ba

20、与节点板连接焊缝计算，N=，设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为10mnf口 6mm所需焊缝长度为肢背:232 585.77 10332 0.7 10 160+20=194,取 lw=200mm13-585.77 103肢尖：lw +12=157,取 lw = 180mm2 0.7 6 160(3)上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，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=,焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为：P +10=

21、 52.488 10 +10=56.9mm，取 lw=65mm2 0.7 hf ffw2 0.7 5 160=75.7mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差AN“心距e =设肢尖焊脚尺寸8mm设需焊缝长度为470mm则 (4)节点板尺寸：方法同前，如图13所示图13 节点板B尺寸3 .屋脊节点J见图14图14 屋脊节点J(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=,设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm则需焊缝长度为34

22、 0.7 hf ffw16 4 0.7 8 160 16 311mm，取 lw=375mm拼接角钢长度取 2 375+50= 800mm(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刈算。N=。 设焊脚尺寸为 8mm弦杆一侧次I缝长度为250 mm(3)中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0kN此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf=5mm焊缝长度lw 40mm取lw=60mm(4)斜杆J2与节点板连接焊缝的计算N=,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm0 5mm所需焊缝长度为:2 150.38 103肢背：

23、lw 3 12 86.6mm,取 lw=100 mm2 0.7 6 16013-150.38 103肢尖：lw 10 54.8mm,取焊缝长度lw=60mm2 0.7 5 160(4)节点板尺寸：方法同前，如图15所示 |图15 节点板J尺寸4 .下弦跨中节点e见图16图16 下弦跨中节点e(1)弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm则需焊缝长度为957.91 10361 w II4 0.7 hff- 16 16 275.3mm,取 1w=300mmfw 4 0.7 8 160拼接角钢长度不小于 2 300+12=612mm(2)弦杆与节

24、点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。N 957.91 15% 143.7kN设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm弦杆一侧需焊缝长度为2 143.7 103肢背：lw 3 12 83.3mm,取 1w=90mm2 0.7 6 16013143.7 103肢尖lw 2 12 47.6mm：,按构造要求，取焊缝长度 48mm2 0.7 6 160取 lw =60mm(4)节点板尺寸：方法同前，如图17所示图17 节点板e尺寸5.端部支座节点a图18支座节点a(1)为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸 出肢的宽度，故可取为160mm在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节 点板的高度相同，厚度同端部节点板为 14mm支座底板计算：支座反力取加劲肋的宽度为 80mm考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm400mm偏安全地取有加劲肋部份的底