(完整word版)钢结构课程设计梯形钢屋架计算书

1、、设计资料1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m 。屋面活荷载标准值为0.5kN/m ，雪荷载22标准值0.5kN/m ，积灰荷载标准值为0.6kN/m ，轴线处屋架端高为1.90m，22屋面坡度为 i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43 型。2、屋架计算跨度：400mm=27m20.15m=26.7m3、跨中及端部高度：端部高度：h=1900mmh=1915mm屋架中间

2、高度h=3025mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图一所示:2、荷载组合设计桁架时，应考虑以下三种组合： 全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷载设计值： =(1.353.12+1.40.70.5+1.40.90.6) 1.56=49.122kN图三 桁架计算简图本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。内力系数（=1）计算杆件内力（KN)0 合 + + +AB00000000上弦CD 10.82 -8.15 -2.67 -531.50，EF -17.85 -12.87 -4.98 -876.83-551.36-899.63-4

3、56.42-762.94-227.16 -109.78 -551.36-362.43 -193.42 -899.631GH -21.55 -14.66 -6.89 -1058.58 -1070.90 -936.29 -418.75 -252.32 -1070.90HJ -22.72 -14.23 -8.49 -1116.05 -.80 -1008.36 -415.23 -292.28 -1116.05，JK -23.2 -14.72 -8.48 -.63 -.49 -1026.38 -428.05 -294.39 -.63abbccddeef5.994.591.4306.59748.57100

4、0.85.501037.26127.43305.05 154.89397.67 224.81 1000.85422.16 273.51 .50364.14 316.58 1073.8159.10306.59748.57aB -.23 -8.6 -2.63 -551.64 -574.70 -471.27 -238.79 -.91 -574.7Bb 8.99 6.62 2.37 441.61 455.48 381.85 185.49 94.46 455.48bD -7.71 -5.37 -2.34 -378.73 -385.31 -332.81 -152.50 -87.59 -385.31Dc 5

5、.85 3.74 2.11 287.36 286.56 258.32 108.54 73.63 287.36cF -4.59 -2.52 -2.07 -225.47 -217.66 -209.86 -76.29 -66.65 -225.47Fd 3.1 1.21 1.89 152.28 138.48 150.26 40.98 55.55 152.28斜 dH -1.92 -0.07 -1.85 -94.31 -74.00 -104.83 -10.83 -48.96 -104.8354.68-18.59100.52-37.96140.84-34.41HeeggKgI037.01Aa -0.5 -

6、0.5Cb Ec -1 -1竖 Gd -1 -10 -24.56 -27.62 -18.95 -13.14 -2.43 -27.620 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -55.230 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -55.230 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -55.230 -73.68 -82.85 -56.86 -39.42 -7.29 -82.85Kf00000四、杆件截面设计00001、上弦杆：整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力、JK 计算，根据表得：=-.63KNl =

7、1355mm,本屋ox置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度为支撑点间的距离，即：loy=3l =4065mm。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不loy等肢角钢，且短肢相并，如图四所示：ox图四 上弦杆2腹杆最大内力=-574.，查表可知，中间节点板厚度取12mm，支座节点板厚度取14mm。设=60，根据规范由双边角钢组成的T 行和十字形截面均属于b 类，查Q235 钢轴心受力稳定系数表， =0.807，N 1139.633则需要截面积： 2Aflcml406.5需要回转半径i 2.26cm，i oxx60y根据、 、 查角钢规格表，初选用218012，肢背间距=12mm，i

8、iy该截面特性如下：x=67.42， =3.10cm ， =8.75cm。b /t /12i i2cm1yx按所选角钢进行验算：l135.53.10 43.71=150oxixxb /t /120.56l /b 0.564065/18012.6511180124065 12l22tb223.7 )3.7)1oy52.7bt452.71804yz1 =57.89150截面在x 和y平面皆属b 类，由于 ，只需求出 ，查轴心受压杆稳定yzxy系数表得 0.819,则有:yN 206.45215N mm2Ay所需截面合适。2 、下弦杆:整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算，根据表得杆=.50KN

9、。计算长度又有: =2700mm, =26700/2=13350mm。de 内力最大lloxN 需要截面面积A 51.19 ，选用22f2160 100 12，采用短肢相并，如图五所示：图五 下弦杆mmmm该截面特性如下：A= 6011.60， =28.2mm， =78.2mm。22iiyx3ll 长细比计算： ixx13357.82 170.72 350 oyiyyN 1100500 183.08MPa215MPaA6011满足要求。3、端斜杆 ：已知杆件轴力 -574.70kN，l l 2390mm。因为l l ，故采用不等肢oxoyoxoy 角钢，长肢相并，使 ，选用角钢 2 125 8

10、0 10 ，如图六所示：iixy图六端斜杆则其截面特性如下：3942mml， 39.8mm， 33.9mm2iixyl2390239033.9对该截面验算如下： 60.05， 70.50oyoxi39.8ixyxy又因为：b /t 80/1080.482390/8014.342b1.09 424所以：取 170.50179.33 yzy 102l2t220y因为： ，只需求 ，查轴心受压杆稳定系数表得 =0.692，于是有：yyzyzxN574.703mm2mm2210.68N/f 215 /Ay所需截面合适。4、腹杆 -gK：此杆在 g节点处不断开，采用通长杆件。最大拉力： N ，N 100

11、.52kN；eggK最大压力： N ，N 37.96kN ；eggK再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节间中心间距：=2027mmlox在桁架平面外的计算长度：l l (0.75 )(0.7534.41)3960N2N11选用 2 100 10，如图七所示。4图七 腹杆-gKmm查角钢规格表得:A=3852， =30.5mm， =46.0mm。2iiyx对此截面验算如下：ll202730.5 oy 3960 x 66.46 150 ，86.09 150 oxy iy46.0ix又因为：b/t 100/10100.58l /b 0.583960/100 22.97b4 0.475 4

12、所以取： 186.09188.70 yzy222 102l toy因为： 只需求 ，查表得 =0.630，于是有：yzyzxN压应力： a a156MP ，满足要求。 A yN 140840拉应力： 36.56MPa215MPa，满足要求。A38525.竖杆：该杆件-82.85KN， l l0.8 28012241mm，l l 0 xoy由于杆件内力较小，按 = =150 选择，需要的回转半径为：lli x14.9， 18.67 ，i y查型钢表，选用2 L 638,如图八所示：图八 中竖杆A=1902mm2其截面特性为：，=19.0mm，ixiy=31.0mm对此截面验算如下：ll 2801

13、30.4 115.2 ， 92.1 150 oyiixyxy5容许长 计算应细比 力因截面面cm2）为：b/t=63/8=7.875264.372=528.74。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的 %计算。设肢 尖焊缝10mm，节点板长度为 600mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为hfl (600/21020) 270mm，则焊缝应力为：w022MPaNf20.71027060.1511396308080.40MPa160MPaM20.7102702f80.4（ ） () 45.22 79.92MPa 160MPaf22221.22ff故满足要求。节点板尺寸

14、如图十一所示：图十一节点板 K尺寸94 、端部支座节点“：如图十二所示：图十二支座节点 a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。（1） 支座底板计算：支座反力 R=491.2KN，混凝土强度C25， /N ，所需底板净面积为：2fc49120012.5A 39296mm2n锚栓直径取 d=25mm，锚栓孔直径为 50mm，则所需底板面积：3.1452A A A 392.96245452.594no按构造要求取底板面积为：ab3030900cm 452.59cm ，垫板采用22505012，孔径为 26mm， 2实际底板净面积为： =961-2 4 5 =901.38cm 2An449120056538底板实际应力：q 8.69N /mm2a (141.2/2)(141.4/2) 18.9cm22113.4b 13.3cm18.91b 9.430.5，查表得： =0.058，则：1a 18.91Mqa =0.0588.69189 2=18004N /mm221所需底板厚度t 6M / f 6/, 取 t=24mm为：31031024。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算：一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为：10R 491.2V 122.8KN44M V