钢结构设计原理课程设计21米梯形钢结构屋架设计

百度文库-百度文库-让每个人平等地提升自我钢结构课程设计——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，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距6m。结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度品级为C30，屋面坡度为屋架跨度。地域计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑18m2台150/30（中级工作制25t。（节点荷载件的内力Q345E503.屋盖结构及荷载无檩体系：采用×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用荷 载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=+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；2S=m，0施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取二者的较大值；积灰荷载m2。③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 m2水泥砂浆找平层 m2保温层 m2一毡二油隔气层 m2水泥砂浆找平层 m2预应力混凝土屋面板 m2结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示。屋架支撑布置如图所示。1百度文库-百度文库-让每个人平等地提升自我PAGEPAGE67.5

0

150

15.

0

51507.51507.5H50 C D F G0 B 0

0

000 3 62

82

3234139 22 13

4 3150 13

c e g 150=100图 屋架形式及几何尺寸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散布的自重（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 (0.120.0111.350.474kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 1.35kN/m2水泥砂浆找平层 1.35kN/m2保温层 1.35kN/m2一毡二油隔汽层 0.051.350.068kN/m2水泥砂浆找平层 0.31.35kN/m2可变荷载：

共计 kN/m2屋面活荷载 1.4kN/m2积灰荷载 0.61.40.84kN/m2共计 kN/m2设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：全跨永久荷载+全跨节点永久荷载及可变荷载：F(4.9291.82)1.5660.74kN全跨永久荷载+半跨可变荷载F1F2

4.9291.5644.36kN1.821.5616.38kN全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载F3

0.4741.564.266kNF4

(1.95750.98)1.5626.44kN1）（2）（3）为施工阶段荷载情况。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所示。F=1（F=1然后求出各类荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表。（a）090991403

F/2FA

F F FC D

F F FF G

F F F

F F F/2aa2850b3000c3000d 300020700300030002850(b)F/2 FF/2 FA B

F F FF F FEC D

F/2F FF F FF G H

F F

F F F F/2(c)F/2 FF/2 FA B

F F FF F FEC D

F/2FFFFF F 3 FF G H

F F F

F F/2屋架支撑布置如图所示。500CC2500CC2GG2GG2CC5GG2GG2CC2CSCSCLG3LG2LG2LG1SCSCSLG3LG2LG2LG1CS2CSCSCC4GG1GG1CC1CS2CSCSCCLG3LG2LG2SSCSLG1CC4LG3LG2LG2LG11S1SCSCC5GG2GG2CC2SC1屋架下弦支撑布置图CC2CXCXCXLG1CXCXCXLG1CXCXCXCC3CXCXC0XCC312CXCXC2XLG1CXCXCXLG1CXCXCXCC2屋架下弦支撑布置图LG1LG2LG1LG2LG2LG1LG2LG2CC1GG1GG1LG1LG2LG2LG1LG2LG2CC2GG2GG2CC2LG5CC2LG5LG5LG1LG1CC3CC3LG4LG4LG1LG1CC2LG5LG5CC5LG5LG5LG3LG6CC6CC6LG4LG4LG3LG3CC5LG5LG5CC2GG2GG2CC5GG2GG2CC2LG5LG5LG5LG5CC3GG3GG3垂直支撑1-1CC6GG3GG3CC3LG4LG4LG4LG4垂直支撑2-2符号说明：SC—上弦支撑 XC—下弦支撑 CC—垂直支GG—刚性系杆LG—柔性系杆图 屋架支撑布置DEEFFG/GH下弦abbccddd'斜腹杆aBBbbDDccFFddH竖直Aa0杆Cb/Ec-1-10Gd-1-10内力系数（F=1）杆件名称全跨①1种组合F①2种组合3种组合FF内力系数（F=1）杆件名称全跨①1种组合F①2种组合3种组合FFFF②右半跨③1①+②0F 1①+③0F3F22①+②043①+③0F4计算杆件内力（kN）ABBC/CD00000上弦1 2 3 4杆件设计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== -739810N，上弦杆计算长度 l0x150.75cm在屋架平面外：按照支撑布置和内力转变情况l0y3150.75452.25cm。因为l0yx，故截面宜选用两个等肢角钢短肢相并（图。N=10mm12mm。百度文库-百度文库-让每个人平等地提升自我PAGEPAGE9设60，查附录中附表得0.807。N 770507需要截面积 0.807A

2957.23mm2f 0.807310需要得回转半径：i x

0xll

150.7560

2.5125cmli 0y

452.25 60

7.5375cmA、i、ix y

查角钢规格表（6，选用140908，A=cm2，ix

=，iy

=，按所选角钢进行验算：l0xlx ix

150.75 2.59

58.22150，l0yly iy

452.25 67.26.73

150知足长细比的要求。由于y

，只需求x

。查表得y

0.768。N 770507

267.01

310

所需截面适合。 A 0.7683607.6y下弦杆

mm2

mm2908N 726570N l 300cm，l 1035cmmax 0x 0yN 726570所需截面为A 23.4377cm2n f 310选用908，因为l l ，故选用不等肢角钢短肢相并。0x 0yA=cm2>cm2，ix

=2.59cm，iy

=6.73cm，y

l0yiy

10356.73

153.8350l 0lx ix

3002.59115.8350aB杆件轴力N466730N计算长度l l0x 0y

253cm，因为l0x

l ，故采用不等肢角钢长肢相并，使0yi i。选用2L110708，则A27.888cm2，i，i 2.92cmx y x yl 0lx ix

25372.08，3.51

l0yiy

25386.642.92因为y

，只求 =。x y N

466730

259.47310kN 所需截面适合。A 0.645y

mm2GdN60740N，l0x=289×=, l0y=289cm内力较小，按[λ]=150选择，需要的回转半径为：ix=l0x/[λ]=150= iy=l0y/[λ]=289/150=查型钢表，选截面的回转半径较计算的要略大些，选用2∟56×5ix= λx=l0x/ix==﹤150λy=l0y/iy=289/=﹤150λ﹥λ=x y x=N/xA=60740/×1083)=N/mm2<310N/mm2其余各杆件的截面选择计算进程不一一列出，现将计算结果列于表2中。百度文库-百度文库-让每个人平等地提升自我PAGEPAGE16力 / )应 N mm数 y系定稳 比长比细许 0 0 0 0 细容 1 3 1 1 3

0 0 0 0 0 0 0 01 1 3 1 1 3 1 1比 y细长x）m（ iy径半回转 ix回）m（ l0度长计算 l0计积面面截

5 1 03

3 2222

139 9 32 2格 规 面 截 1

8 ×50 × 0 5× 5 0 94 1

5 8 5× × × 6 9 6 5

5 5× 3 5

5× ×6 6力内算）力内算）（杆号G、GdAaBaBbCbbDDcEFFGddH计c名名称上弦下弦腹杆杆件截面选择表6节点设计（1）下弦节点“b”(图

杆件截面选择表6-708-120

2L90×8

2L56×56-608-100

290×2L140×90×8

591.85KNE50w200N/mm2。设“Bb”杆的肢背和肢fh=8mm6mm，则所需的焊缝长度为：f肢背:l=×325780/（2××8×200）=102mm取12cmw e f肢尖:l=×325780/（2××6×200）=取7cmw e f设“bD”h=8mm6mm，则所需的焊缝长度为：f肢背:l’=×267800/（2××8×200）=10cmw e f肢尖:l=×267800/（2××6×200）=6cmw e f“Cb”h=5mm.。f260mm×350mm.250=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内f力差N=，受力较大的肢背处的焊缝应力为 =×342820/(2××6×(350-12))=N/mm2<200N/mm2f(2)上弦节点“B”(图0KN

AB10-1308-100

8-1205-70

453.85KN466.73KN

2L110×70×8

352.78KN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，则所需的焊缝长度为肢:lw2hfwf×466730/（2××10×200）= 取13cm肢尖:lw〞=2hefwf=×466730/（2××8×200）= 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p上弦肢背槽焊缝的内应力为hf′=1/2×节点板厚度=1/2×10=5mm,hf=10mm上弦与节点板间焊缝长度为KK(NN)2(P/(22))21 1 220.7h'l'f w

= =mm2<(0.75453850)2(60740/(21.22))220.7(0.75453850)2(60740/(21.22))2fwf==160N/mm2上弦肢尖角焊缝的剪应力为K(N2 1

N)2

(P/(21.22))2(0.25(0.25453850)2(60740/(21.22))220.7h''l'' 20.710(40020)fwmm2<200N/mm2（3） 屋脊节点“H”12L140×90×8739.81KN10

739.81KN10062L63×562.96KN 1

2L63×5

62.96KN屋脊节点"H"7.391-1部份减弱，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，则所需焊缝计算长度为lw=739810/(4××10×200)=拼接角钢的长度取460mm>2×=.15%hf=1045cm，则节点一侧lw=45/2-1-2=，焊缝应力为：0.1573981n mm2f 20.7101950.1573981080m = mm2f 20.7101952(n)2((n)2(mf)2f1.22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式与以上几个节点相同（4）支座节点“a”30.3730.37KN466.73 KN10-2106-15066支座节点" a"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。在节点中心线设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度为12mm。①支座底板的计算支座反力：R=425180N支座底板的平面尺寸采用280mm×360mm，如考虑有加劲肋部份的底板来经受支座反力，则承压面积为280×214=59920mm2。验算柱顶混泥土的抗压强度RAn

=425180/59920=N/mm2C30fc=N/mm2>mm2底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成4块，每块板为两相邻边支撑而另两