最新21mi土木工程钢结构设计21m总长90m梯形屋架汇总

1、21mi土木工程钢结构设计21m总长90m梯形屋架5钢结构课程设计一一21m跨钢屋架设计计算书1设计资料某厂房总长度90m,跨度L=21m,屋盖体系为无楝体系,纵向柱距6m.1 .结构形式：钢筋混凝土柱,梯形钢屋架.柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度1=1/10;L为屋架跨度.地区计算温度高于-20°C,无侵蚀性介质,不考虑地震设防,屋架下弦标高为18m；2 .屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数节点荷载P=1.0作用下杆件的内力如附图所示.屋架采用的钢材、焊条为：用Q345钢,焊条为E50型.3 .屋盖结构及荷载无楝体系：采用1.560m预应力混凝土屋板考虑屋面板起系杆作

2、用荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的根本雪压标准值为S0=0.35kN/m2,施工活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值；积灰荷载0.6kN/m2.屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油上铺绿豆砂防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/n?保温层0.7kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/R水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板1.45kN/m22结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图7.30所示.屋架支撑布置如图7.31所示.1

3、50图7.30屋架形式及几何尺寸3荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,从资料可知屋面活荷载大于雪荷载,故取屋面活荷载计算.屋架沿水平投影面积分布的自重包括支撑按经验公式计算,跨度单位为m.荷载永久荷载：预应力混凝土屋面板1.451.351.958kN/m2屋架及支撑自重0.120.011211.350.474kN/m22二毡四油上铺绿豆砂防水层0.41.350.54kN/m水泥砂浆找平层0.41.350.54kN/m2保温层一毡二油隔汽层水泥砂浆找平层可变荷载：屋面活荷载积灰荷载20.71.350.945kN/m20.051.350.068kN/m220.31.350.405kN/m2总计

4、4.929kN/m20.71.40.98kN/m20.61.40.84kN/m2总计1.82kN/m2设计屋架时,应考虑以下3种荷载组合：(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F(4.9291.82)1.5660.74kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F14.9291.5644.36kN半跨节点可变荷载：F21.821.5616.38kN(3)全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F30.4741.564.266kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4(1.95750.98)1.5626.44kN(1)、(2)为使用阶段荷载情况

5、,(3)为施工阶段荷载情况.4内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图见图7.32所示由得F=1的屋架各杆件的内力系数F=1作用于全跨、左半跨和右半然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表7.6.(a)(b)F/2F/2(c)屋架支撑布置如图7.31所示.6000*15=900005001CC21§2CS,GG1LG2LG2GG2GG2LG2LG2G(2LG2GG>CC5LG3LG2LG2GGLLG2LG2CC5GG>G(2,CCLG2LG2GGGG1CC1CGG2CC2LG5LG4LG5LG4LG5LG5.CC2屋架下弦支撑布置图CC2GG2IG(2CC

6、5G(2_IIG(2CC2LG51LG5Sv/X/T-LG5"之LG5III垂直支撑1-1垂直支撑2-2符号说明：SC上弦支撑XC一下弦支撑CC一垂直支撑GG一刚性系杆LG柔性系杆图7.31屋架支撑布置杆件名称内力系数(F=1)第1种组合F1第2种组合第3种组合计算杆件内力(kN)全跨左半跨右半跨Fi+F2Fi+f2F3+F4|F3+F4上弦|AB000000000BC/CD-7.472-5.31-2.162-453.84928-418.43572-366.87148-172.272-89.0388-453.85DE、EF11.262-7.339-3.923-684.05388-61

7、9.79514-563.84106-242.087-151.768-684.05FG/GH-12.18-6.861-5.319-739.8132-652.68798-627.43002-233.365-192.594-739.81下弦ab4.13.011.09249.034231.1798199.730297.07546.3102249.03bc9.7446.6633.081591.85056541.38378482.71062217.7376123.0295591.85cd11.9627.3264.636726.57188650.6342606.572244.7293173.6057726.

8、57dd'11.7685.8845.884714.78832618.4084618.4084205.7752205.7752714.79斜腹杆aB-7.684-5.641-2.043-466.72616-433.26182-374.32658-181.928-86.7969-466.73Bb5.8083.961.848352.77792322.50768287.91312129.479373.63805352.78bD-4.409-2.633-1.776-267.80266-238.71178-224.67412-88.4253-65.7662-267.8Dc2.7921.2221.5

9、7169.58608143.86948149.5697244.2203553.42147169.59cF-1.572-0.047-1.525-95.48328-70.50378-94.71342-7.94883-47.0272-95.48Fd0.328-1.0391.36719.92272-2.4687436.94154-26.071937.5427337.54dH0.7131.913-1.243.3076262.9636211.9726853.62138-28.686362.96竖直Aa-0.5-0.50-30.37-30.37-22.18-15.353-2.133-30.37杆Cb/Ec-

10、1-10-60.74-60.74-44.36-30.706-4.266-60.74Gd-1-10-60.74-60.74-44.36-30.7061-4.266-60.74注：F=60.74kN;Fi=44.36kN；F2=16.38kN;F3=4.26kN;F4=26.44kN05杆件设计(1)上弦杆整个上弦采用等截面,安FG、GH杆件之最大设计内力设计.N=-739.810kN=-739810N,上弦杆计算长度卷150.75cm在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况10y3150.75452.25cm.由于10y31ox,故截面宜选用两个等肢角钢短肢相并(图7.35).腹杆最大内力N=-

11、486.09kN,查表7.5,节点板厚度选10mm支座节点板厚度用12mm.设60,查附录中附表2.2得0.807需要截面积0.807A7705072957.23mm2f0.807310需要得回转半径：ix心也52.5125cm6010y452.25iy7.5375cm60根据需要的A、ix、iy查角钢规格表(附表6),选用2140908,2A=36.076cm,ix=2.59cm,iy=6.73cm,按所选角钢进行验算:l0x150.752.5958.2210yy7iy452.25-67.26.73150满足长细比的要求x,只需求yo查表得y0.768N770507yA0.7683607.6

12、267.01N2mm310N<m2所需截面适宜.(2)下弦杆2140908图:F弦杆整个下弦采用同一截面,按最大内力所在的eg杆计算Nmax726570N鼠300cm,10y1035cmN7265702所需截面为An-23.4377cmf310选用2140908,由于l0x旧,应选用不等肢角钢短肢相并.2_2一一一A=36.076cm>24.93cm,ix=2.59cm,iy=6.73cm,10yiy1035673153.835010xix3002.59115.8350(3)端斜杆aB杆件轴力N466730N计算长度l0x10y253cm,由于l°xl0y,故采用不等肢角

13、钢长肢相并,使ixiy.选用2L110708,WJA27.888cm2,ix3.51cm,iy2.92cmlox253xix3.5186.6410y25372.08,vyiy2.92由于yx,只求y=0.645.NyA310m2所需截面适宜.466730259.470.6452788.8(4)竖杆Gd2L565图7.36N60740N,l0x=289X0.8=231.2cm,10y=289cm内力较小,按3=150选择,需要的回转半径为:ix=10x/N=231.2/150=1.54cmiy=10y/N=289/150=1.93cm查型钢表,选截面的回转半径较计算的要略大些,选用256X52i

14、x=1.72cm,iy=2.69cm,A=1083mm为l0x/ix=231.2/1.72=134.42<150种l0y/iy=289/2.28=107.43<150?x>/y,只求x=0.368=N/xA=60740/(0.368X1083)=152.4N/mm2<310N/mm2其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出,现将计算结果列于表2中数系定稳y0805x(1)0550409086430比细长许容0350300300350比细长7658776436i8074769080740585083128770508000589034438/c径半转回iy7666$.220

15、46204036203426203ix522.53727172907090507092度长算计103250523222462468942342388331058352320082Q20Q2072494493272积面面截673763.sJ887282808872822808220698022格规面截90905(08/070589558956555650555Ii6yNK(力内算计8652733-764223766266076590243768896件杆编G、GdAaaBBbCbbDDcEcFFdGddH名称上弦下弦腹杆杆件截面选择表杆件截面选择表6节点设计(1)下弦节点b(图7.37)60.7

16、4KN用焊下弦点"b"条为E50型的抗拉,抗压,抗剪强度为fwf=200N/mm2.设Bb杆的肢背和肢尖焊缝hf=8m浒口6mm那么所需的焊缝长度为：肢背：lw=0.7N/2hefwf=0.7X325780/(2X0.7X8X200)=102mm取12cm肢尖：lw=0.3N/2hefwf=0.3X325780/(2X0.7X6X200)=58.2mm取7cm设bD'杆的肢背和肢尖焊缝hf=8mnffi6mm那么所需的焊缝长度为：w肢背：lw=0.7N/2heff=0.7X267800/(2X0.7X8X200)=83.7mn<10cm肢尖：lw=0.3N/2

17、hefwf=0.3X267800/(2X0.7X6X200)=47.8mn<6cm"Cb杆的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取hf=5mm.根据上面的计算结果及相应的构件之间应有的制作和装配误差,确定节点板的尺寸为260mm<350mm.下弦与节点板的焊缝长度为250mmhf=6mm焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=591.85-249.03=342.82KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为f=0.75X342820/(2X0.76X(350-12)=90.6N/mm2<200N/mm2(2)上弦节点B'"(图7.38)352.78KN466.7

18、3KN上弦节点"B"Bb杆与节点板的焊缝尺寸和节点,b"相同.aB杆的肢背和肢尖焊缝hf=10mm和8mm,那么所需的焊缝长度为：肢背:lw=0.7N/2hefwf=0.65W66730/(2X0.7X10X200)=108.3mm取13cm肢尖:lw=0.3N/2hefwf=0.35X466730/(2X0.7X8X200)=72.9mm取10cm为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8.用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来.曹焊缝作为两条角焊缝计算,焊缝强度设计值剩以0.8的折减系数.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.

19、上弦肢背槽焊缝的内应力为hf=1/2X下点板厚度=1/2X10=5mmhf=10mm上弦与节点板间焊缝长度为480mm.,K1(N1N2)2(P/(21.22)2_(0.75453850)2(60740/(21.22)220.7hflw20.75(40010)=125.02=21.83N/mm0.7hflw20.710(40020)N/mm2<200N/mm2(3)屋脊节点H<0.8fwf=0.8200=160N/mm2上弦肢尖角焊缝的剪应力为739.81KN屋脊节点uH"7.391-1K2(NiN2)2(P/(21.22)2_(0.25453850)2(60740/(2

20、1.22)2弦杆一般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,并便于施焊,需将拼接角钢的尖角削除,且截去垂直直肢的一局部宽度.拼接角钢的这局部削弱,可以靠节点板来补偿.街头一边的焊缝长度按弦杆内力计算.设焊缝hf=10mm,那么所需焊缝计算长度为lw=739810/(4X0.7Xl0X200)=132.11mm拼接角钢的长度取460mm>2X132.11mm=264.22mm.上弦与节点板之间的槽焊,假定承受节点荷载,上弦肢尖与节点板的连接焊缝,按上弦内力的15%计算.设肢尖焊缝hf=10,节点板长度为45cm,那么节点一侧弦杆焊缝的计算长度为lw=45/2-1-2=19.

21、5cm,焊缝应力为:0.1573981040.65N/mm0.710195=100.06N/2mm0.15739810806220.7101952m(n)2(f)2=91.54N/mm2<200N/mm21.22因屋架的跨度较大,需将屋架分成两个单元,在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接,左半边的上弦,斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊接,而右半边的上弦,斜杆与节点板的连接用工地焊接.腹板与节点板连接焊接计算方法与以上几个节点相同4支座节点,a"249.03KN为了便于施焊,下弦杆角钢水平肢的底面与支座地板的净距离取160mm.在节点中央线设置加劲肋,加劲肋的高度与节点板的高度相等,厚度为12mm.支座底板的计算支座反力：R=425180N支座底板的平面尺寸采用280mmX360mm,如考虑有加劲肋局部的底板来承受支座反力,那么承压面积为280X214=59920mm2.验算柱顶混泥土的抗压强度一二425180/59920=7.10N/mm2An其中对于C30混泥土的强度设计值fc=14.3N/mm2>7.10N