跨90梯形钢屋架课程设计计算书

1、专业：请 输 入 专 业班级：土木0901学生姓名：蒋家顺指导教师：王洪涛完成时间：2012-9-10请输入论文标题目录一、设计资料3二、结构形式及支撑布置3（1）桁架的形式及几何尺寸3（2）桁架支撑布置3三、荷载计算5四、内力计算6五、杆件设计6（1）上弦杆7（2）下弦7（3）斜腹杆7六、节点设计9（1）下弦节点“C”9（2）上弦节点“B”10（3）屋脊节点“I”11一、设计资料哈尔滨郊区，某厂房跨度24m，总长90m，柱距6m，屋面坡度i1/10，屋架下弦标高为18m。简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，上柱截面400×400mm，房内还设有桥式吊车2台150/30t。采

2、用梯形钢屋架，钢材选用Q235B，焊条采用E43型。1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m²）、铺上70mm厚保温层（0.7KN/m²) 、三毡四油上铺绿豆砂防水层（0.4KN/m²）、一毡二油隔气层（0.05 KN/m²） 、找平层2cm厚（0.3KN/m²） ；屋面荷载标准值0.7KN/m²，积灰荷载标准值0.9KN/m²，雪荷载标准值0.35KN/m²。要求设计屋架并绘制屋架施工图。二、结构形式及支撑布置（1）桁架的形式及几何尺寸本例题为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。

3、屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按L/500 考虑）。1. 屋架计算跨度L02400030023700mm；2. 端部高度取H=1990mm，3. 中部高度取H=3190mm。图2.1 桁架形式及几何尺寸（2）桁架支撑布置根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43 型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见附图2。三、荷载计算标准永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m² 水泥砂浆找平层 0.4KN/m² 保温层 0.7KN/m² 一毡二油隔气层 0.05KN/m

4、78; 水泥砂浆找平层 0.3KN/m²预应力混凝土屋面板 1.4KN/m²悬挂索道0.15 KN/m²屋架和支撑自重为0.120+0.011x24=0.384kN/m² _共 3.784kN/m²标准可变荷载：屋面活荷载0.7kN/m²积灰荷载0.9kN/m²_共 1.6kN/m²永久荷载设计值 1.35×3.784=5.1084KN/m²取5.0KN/m²（由永久荷载控制）可变荷载设计值 1.4×1.6×0.7=1.512KN/m²取1.50KN/m&

5、#178;考虑以下三种荷载组合组合一：全跨永久荷载+全跨可变荷载F（5.0+1.5）×1.5×6 = 58.5KN组合二：全跨永久荷载+半跨可变荷载F1=5.0×1.5×645.0kNF21.5×1.5×613.5kN组合三：全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重设计值：F3=0.384×1.5×63.46KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F4（1.4×1.35+0.7×1.4）×1.5×625.83KN四、内力计算荷载组合（1）计算简

6、图如图4.1，荷载组合（2）计算简图如图4.2，荷载组合（3）计算简图如图4.3.图 4.1 荷载组合（1）图 4.2 荷载组合（2）图 4.3 荷载组合4.3由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1五、杆件设计按腹杆最大内力515.17KN,查表7.4，选中间节点板厚度为12mm，支座节点板厚度14mm。（1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力Nmax= -886.301KN计算。在屋架平面内：计算长度为节间轴线长度，即 l=l。=1508mm, l=3000mm；（l1取两块屋面板的宽度）。选用

7、2L140×10，A=54.74cm2, ix=4.34cm, iy=6.20cm,l/ i150.8/4.34=34.7<150l/ i=300/6.20=48.39<150双角钢T型截面绕对称轴（y）轴按弯扭屈曲计算长细比b/t=14/1.2=11.6<0.58 l/b=0.58×300/14=12.4,故由=55.25得=0.826，则：=886.301×103/(0.826×54.74×102)=196N/ <f=215 N/ 填板每个节间放一块，la=75.4cm<40i=40×4.34=173

8、.6cm。（2）下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。Nmax= 881.074KN，l=l。=300cm, l=1200mm；连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用2L125×80×12（短肢相并），A=46.8 cm2, ix =2.24cm，iy =6.23cm。=300/2.24=13 <350=1200/6.23=193<350=881.074×103/46.8×102=188.3 N/ <f=215 N/ 填板每个节间放一块la =300/2=150cm< 80 i=80

9、5;3.95=316cm（3）斜腹杆杆件B-a：N=-515.17KN，lox =loy =253.5cm选用2L125×80×10（长肢相连），A=39.4 cm2, ix =3.98cm，iy =3.39cm。（中间节点板厚度10mm）= l/ i=253.5/3.98=63.7 < =150 l/ i=253.5/3.39=74.8 < =150 b2/t=8/1.0=8 < 0.48 l/b2 = 0.48 ×253.5/8=15.21=（1+1.09b4/ l2t2)=74.8×（1+1.09×84/ 253.52&

10、#215;12)=80.0 >按b类查表得=0.688，则：=N/A=515.17×103/( 0.688×39.4×102)=190N/ < f=215N/ 填板放两块: la =253.5/3=84.5cm< 80 i=80×4.01=320.8cm杆件H-g：N=34.216KN，内力较小，按受压长细比控制截面（跨中腹杆在半跨荷载作用下，内力变号）lox =loy =339.6cm选用2L75×5，A=7.41×2=14.82cm， i=2.32cm， i=3.43cm（中间节点板厚度10mm）。= l/ i=

11、339.6/2.32=146<=150 l/ i=339.6/3.43=99 <=150 =N/A=34.216 ×103/14.82×102=23N/ < f=215N/ 填板放三块，la =339.6/4=84.9cm< 40 i=40×2.32=92.8cm。杆件G-g: N=-58.08KN， lox =231cm , loy=289cm，内力较小可按选择截面。= l/=231/150=1.54cml/=289/150=1.93cm 选2L50×5，A=9.6 cm, i=1.53cm，i=2.53cm，填板放三块，la

12、=289/4=72.2cm略大于40 i=40×1.53=61.2cm，但实际节点板宽度较大，故仍可够用。其余各杆的截面选择见下表。连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度l0=0.9l,腹杆除支座竖杆A-a和支座斜杆B-a外,六、节点设计（1）下弦节点“C”先算腹杆与节点板的连接焊缝：B-a杆肢背及肢尖焊缝尺寸取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：角钢肢背所需焊缝长度，取210mm角钢肢尖所需焊缝长度，取140mmB-c杆肢背及肢尖焊缝尺寸取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：角钢肢背所需焊缝长度，取180mm角钢肢尖所需焊缝长度，取120mm杆件C-c，D-c的杆端

13、焊缝同理计算，其中C-c杆件内力较小，焊缝按构造采用。其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。按比例及角度绘制节点详图如下，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸量得实际节点板长度是42cm，角焊缝计算长度=42-1.2=40.8cm，采用=6mm，肢背焊缝应力为： <满足要求。（2）上弦节点“B”腹杆B-a、B-c的杆端焊缝计算从略。验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm, 肢背用塞焊缝承受节点荷载Q= 58.1KN。，由斜杆焊缝决定的节点板尺寸，量的节点板长度是：710mm，则焊缝的计算长度为。N/mm²<N/mm²肢尖焊缝承担弦杆内力差,偏心距e=14-4=1

14、0cm，偏心距 采用 则:则焊缝强度为： < 200N/mm2（3）屋脊节点“I”腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，可不计算。只进行拼接角钢计算：拼接角钢采用与上弦相同的截面2L140×10，除倒棱外，竖直肢应切去,并按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦的焊缝在接头一侧总计算长度（设）共4条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度为：拼接角钢所需长度为了保证并接节点处的刚度，取L=500mm。 底板计算底板承受屋架的支座反力Rd = 8Fd =464.8 kN.,柱采用C30混凝土， ，底板需净面积为：锚栓直径取d=20，锚栓孔直径为40mm，则

15、所需底板面积：按构造要求采用底板面积为。垫板采用-100×100×20，孔径26mm。实际底板净面积: 底板承受的实际应力 节点板和加劲肋将底板分成四块相同的两相邻边支承板对角线长度a1=内角顶点到对角线的距离b1=13.3×13.4/18.9=9.43cm。 b1/a1=0.5，查表得两相邻边支承板单位板宽的最大弯矩为M=qa²=0.056×6.29×189²=13843所需底板厚度为，取t=22mm，底板尺寸为-280×280×22。加劲肋与节点板的焊缝计算 一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为M=V

16、e=116.2×6.65=773KNcm。加劲肋高度、厚度与节点板相同，取-459×140×12。采用，验算焊缝应力：对V：对M： <160N/mm2节点板、加劲肋与底板的焊缝计算采用，实际焊缝总长度：焊缝设计应力:其余节点见施工图。附表1杆件名称 内力系数(F=1)第一种组合 F×第二种组合杆件计算内力（KN）全跨左半跨右半跨F1×+ F2×F1×+ F2×F3×+ F4×F3×+ F4×上弦杆AB0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

17、 0.000 0.000 0.000 BC；CD-8.720 -6.250 -2.470 -506.458 -343.772 -301.247 -167.859 -84.585 -506.458 DE;EF-13.530 -9.040 -4.490 -785.822 -526.001 -474.813 -245.965 -145.729 -785.822 FG;GH-15.260 -9.170 -6.090 -886.301 -581.716 -547.066 -254.815 -186.962 -886.301 HI-14.710 -7.380 -7.380 -854.357 -544.33

18、1 -544.331 -213.478 -213.478 -854.357 下弦杆ac4.730 3.480 1.250 274.718 187.483 162.395 93.030 43.903 274.718 ce11.530 8.000 3.530 669.662 451.581 401.293 216.134 117.660 669.662 eg14.650 9.340 5.310 850.872 564.499 519.162 256.449 167.668 850.872 gi15.170 8.440 6.730 881.074 570.681 551.444 238.421 20

19、0.750 881.074 腹杆A-a-0.500 -0.500 0.000 -29.040 -21.305 -15.680 -12.745 -1.730 -29.040 B-a-8.870 -6.530 -2.340 -515.170 -351.626 -304.488 -174.546 -82.240 -515.170 B-c6.880 4.760 2.120 399.590 269.307 239.607 128.668 70.508 339.590 C-c-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080

20、 D-c-5.440 -3.140 -2.030 -315.955 -205.923 -193.436 -87.997 -63.543 -315.955 D-e3.700 1.900 1.800 214.896 137.407 136.282 54.659 52.456 214.896 E-e-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080 F-e-2.460 0.710 -1.750 -142.877 -69.158 -96.833 7.130 -47.064 -142.877 F-g1.110 -0.450

21、 1.560 64.469 29.747 52.360 -6.073 38.207 64.469 G-g-1.000 -1.000 0.000 -58.080 -42.610 -31.360 -25.490 -3.460 -58.080 H-g0.020 1.550 -1.530 1.162 18.065 -16.585 34.216 -33.637 34.216 H-i-1.080 -2.470 1.390 -62.726 -61.656 -18.231 -58.151 26.885 -62.656 I-i0.0000.000 0.0000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 附表2杆件名称内力设计值计算长度（m）所用截面截面积A（cm2）计算应力(N/mm2)肢背和肢尖焊缝填板数LoxLoy上弦杆E-F-886.3011