三角形钢屋架课程设计计算书

PAGE18届课程设计计三角形钢屋架课课程设计说明书学生姓名李泽泽泽光学号30033121140004所属学院水利利利与建筑筑工程程工程学学院专业农业建筑筑环环境与能能源工工程班级18班指导教师吴英英英日期220117.006塔里里里木大学学教务务处制三角形钢屋架课课课程设计计任务务书设计内容（1）选择钢屋屋架架的材料；；；（2）确定钢屋屋架架的几何尺尺尺寸；（3）屋架及屋屋盖盖支撑的布布布置；（4）檩条的设设计计；（5）钢屋架的的设设计；（6）绘制钢屋屋架架施工图。设计题目：钢屋屋屋架设计资料：某厂房总长度9990m，跨度根根据据不同的的编号号号从附附表中中取，屋屋盖体体系可从从以下下所给的的类型型中选取取。纵纵向柱距6m。1.结构形式:::钢筋混凝凝土土柱，三三角形形钢屋架架。柱柱的混凝凝土强强度等级级为C30，三角形形屋屋面坡度度i==1：2.5L为屋架跨跨度度。地区区计算算温度高高于-200C，无侵蚀蚀性性介质，地地震震设防烈烈度为为8度，屋架架下下弦标高高为18m；厂房内内桥桥式吊车车为2台150//330t（中级工工作作制），锻锻锤锤为2台5t。2.屋架采用的的钢钢材、焊条条条为：Q345钢，焊条条为E50型。3.屋盖结构及及及荷载（2）有檩体系系：：采用型钢钢钢檩条，压压型型钢板作作屋面面板。标标准值值为0.588KKN/m2荷载：屋架及支撑自重重重：按经经验公公式q=0.122++0.00111L，L为屋架跨跨度度，以m为单位，qq为屋架及及支支撑自重重，以以KN/m2为单位；；基本风压为0...50KNN/m2，雪荷载载为0.3KKN/m2；保温层0.7KKNN/m2；积灰荷荷载1.3KKN/m2设计内容：1.屋屋屋架形式式及几几何尺寸寸确定定2.作屋盖结构构及及支撑的布布布置图；；3.选择钢材及及焊焊接材料，并并明确提出对对保证项目的的要求；4.对钢屋架进进行行内力、杆杆杆件截面面尺寸寸的计算算；设设计一个个下弦弦节点、一一个个上弦节节点、支支座节点点、屋屋脊节点点及下下弦中央央节点点。5.绘制钢屋架架施施工详图。1、屋架尺寸屋架几何尺寸见见见图2。图二：屋架几何何何尺寸（单单位位：mm）2.檩条和支撑撑布布置根据屋面材料的的的最大容容许檩檩距，可可将檩檩条布置置于上上弦节点点上（见见图2），檩距距为为节间长长度。在在檩条的的跨中中设置一一道拉拉条。根据厂房总长度度度60m，跨度为24m，有中级级工工作制吊吊车及及第一开开间尺尺寸5.5m等因素，可可可在厂房房两端端的第二二开间间设置一一道上上弦横向向水平平支撑和和下弦弦横向水水平支支撑，并并在同同一开间间两榀榀相邻屋屋架的的腹杆间间设置置两道垂垂直支支撑（在在跨度度1／3左右处各各一一道，见见图3）。上弦檩条可兼做做做系杆，故故不不另设系系杆，在在下弦跨跨中央央设置一一道通通长的柔柔性系系杆。此此外，在在厂房两两端的的第一开开间下下弦各设设置三三道刚性性系杆杆（见图3）。3.3檩条的的的设计选用【12.666槽钢截面面，由由型钢表表查得得，自重12.3322kg／m≈0.122，=62..11，=10..22，=3911。1.荷载计算（对对对轻屋面，可可只考虑可变变荷载效应控控制的组合）永久荷载：（坡坡坡面）压型钢板：0...58××1..77==0..9022檩条和拉条：00.122=1.022可变荷载：（檩檩檩条受荷荷水平平投影面面积为为1.777××6=99.333，没有有超超过60,故屋面均均布布活荷载载取0.5，大大于于雪荷载载，故故不考虑虑雪荷荷载。）=0.5×1...77=00..5×11.777×00.994877=00.744图三屋面支支撑布置置（单单位：mm）檩条均布荷载设设设计值：：=+=1.2××11.02222+1..4××0.774==2.226224==2.262224×0..994877=22.155==2.262224×0..331622=00.7222.强度验算弯矩设计值（见见见图4）：图4弯矩图==×2.155××=9.6675==×0.722××=0.881（因为在檩条的的的垮中设设置了了一道拉拉条）檩条的最大应力力力（拉应应力）位位于槽钢钢下翼翼缘的肢肢尖处处。+==89.24＜＜＜f=211553.刚度验算只验算垂直于屋屋屋面方向向的挠挠度。荷载标准值：+=1.3533366+00..99==2..3433666=（+）=22.3436666×0..992855==2.11766=×=因有拉条，不必必必验算整整体稳稳定性。故故选选用【12.6槽钢檩条条能能满足要要求。3.4屋架节点点点荷载计计算1.永久荷载（水水水平投影面面）压型钢板0.558xx2.11277=1..2333666檩条和拉条00.122屋架和支撑自重重重00.122+00.111L==0.112++0.00111×244=00.388保温层00.7=2.43766662.屋面活荷载载屋面活荷载为000.5。3.风荷载风荷载载载高度变变化系系数为1.25，屋面迎迎风风面的体体型系系数为－0.3228，背风面面为为－0.5，所以负负风风压的设设计值值为（垂垂直于于屋面）迎风面：：：=－1.4××11.255×00.3228××0.44=--0.223背风面：：：=－1.4××11.255×00.5××0..4=--0..35和均小于永久荷荷荷载（荷载载分分项系数数取1.0）垂直与与屋屋面的分分量0.577××0.992885=00.553，所以以永永久荷载载与风风荷载联联合作作用下不不会使使杆件的的内力力变号，故故风风荷载产产生的的内力的的影响响不予考考虑。4.屋架上弦在在檩檩条处的集集集中荷载载屋架上弦在檩条条条处的集集中荷荷载设计计值由由可变荷荷载效效应控制制的组组合为全跨永久+全跨跨跨可变（不不包包括风荷荷载）转化为点荷载为为为P=5.44555x1..9775x66=664.55233kNmm3.5屋架杆杆杆件内力力计算算由于屋面坡度度度较小，风风荷荷载为吸吸力，且且远小于于屋面面永久荷荷载，故故其与永永久荷荷载组合合时不不会增大大杆件件的内力力，因因此不予予考虑虑。芬克克式屋屋架在半半跨活活荷载作作用下下，腹杆杆内力力不会变变号，故故只需按按全跨跨永久荷荷载与与全跨可可变荷荷载组合合计算算屋架杆杆件的的内力。屋架杆件内力计计计算可用用图解解法或数数解法法进行。本本例例屋架为为标准准屋架，可可直直接由建建筑结结构设计计手册册查得各各杆件件的内力力系数数，然后后乘以以节点荷荷载即即为各相相应杆杆件的内内力。分分别如表2和图5所示。图五杆件内力图图图（单位kN）表2屋架杆件件内力力计算表表杆件名称杆件内力系数内力设计值（）上弦AB-14.81-955.58885BC-13.66-881.38884CD-14.07-907.83338DE-13.70-883.96665EF-12.55-809.766636FG-12.95-835.5777下弦AH+13.75+887.1999HI+11.25+725.8888IJ+7.50+438.9222腹杆DI-2.79-180.011191BH、CH-1.21-78.07EK、FK-1.21-78.07HD、DK+2.50+161.3IK+3.75+241.9666KG+6.25+403.2777GJ0.000注：负为受压，正正为受拉。3.6杆件截截截面的选选择弦杆端节间最大大大内力为为－955..5585，由由焊焊接屋架架节点点板厚度度选用用表，可可选用用屋架中中间节节点板厚厚度为为8mm，支座节节点点板厚度度为10mm。1.上弦杆整个上弦杆不改改改变截面面，按按最大内内力计计算。=－955.55885，=2122..7cm，=2=2××2212..7==4255.44cm。选用2∟180××114组成的T形截面，节节节点板厚厚为8mm，查型钢钢表表得A=2×48...8966=997.77922，=5.5566cm，=8.00ccm==＜=15550==＜=1500根据==53...75查表得=00..842，则==2＜===2155故选择截面合适适适。2.下弦杆下弦杆也不改变变变截面，按按最最大内力力计算算。=+88887.119，屋屋架平面面内的的计算长长度取取最大节节间长长度，即即=4497..6ccm。因屋架架下下弦在跨跨中央央设有一一道通通长的系系杆，故故屋架平平面外外的计算算长度度取侧向向固定定点间的的距离离，即=111185ccm。所需截面面积为为为：==选用2∟1255×800×112短肢相连连的T形截面，由由由型钢表表查得得==23.444×2==466.8,=2.2244cm，=6.0088cm===189..66＜=2155===22222＜=3500===194..99＜=3500故所选截面合适适适。3.腹杆DI杆=－152.008829,=0.88=00.8××2555.55=2204..4ccm，==2555..5cmm选用2∟700×6，A=22×88.166=116.332，=2.1155cm，=3.22ccm。=＜=150=＜=150根据==95...07，查表得得=00.5888，则=＜=215所选截面合适。（2）BH、CCH、EK、FK杆N=-78.0007，=1666..4cmm选用∟70×88单角角钢截面面，A=100..6677，=1.3377cm，则=0.9=0...9×11666.4==1449.88cmm===150由=109，查查查表得=00..499。单角钢单面连接接接计算构构件稳稳定性时时强度度设计值值折减减系数为为==0.6+000.000155=0.66++0.000115×11099=0..766=＜=0.766××215===1644.115故所选截面满足足足要求。（3）HD、DDK杆N=161.333，=3433..7cmm选用∟90×99单角角钢截面面，A=155..5666，=1.7777cm，=0.9=0...9×33433.7==3009cmm==＜=3500单角钢单面连接接接计算构构件强强度时的的强度度设计值值折减减系数=00..85，则==＜=0.8855×2115==1822.88故所选择的截面面面合适。（4）IK、KKG杆两根杆件采用相相相同的截截面，用用按最大大内力力=4033..27计算算，==3433..7cm，=2=2××3343..7==6877.44cm选选选用2∟70×7，A=2××99.4224==18..8448，=2.1144cm，=3.22ccm。=＜=350=＜=350==＜=2155所选截面合适。（5）GJ杆。N=0,=47774cmm对有连接垂直支支支撑的屋屋架WJ—2，采用2∟56×4组成十字字形形截面，并并按按受压支支撑验验算其长长细比比。=0..99=0.99××4744=4426..6ccm，=2.1188cm===1955..7＜=2000故满足要求。对不连接垂直支支支撑的屋屋架WJ—1，选用∟56×4单角钢，并并并按受拉拉支撑撑验算其其长细细比，=11..11ccm。===38844.3＜=400故满足要要求求。3.7节点设设设计本例只选择几个个个有代表表性的的、重要要的节节点进行行计算算，其余余节点点的计算算过程程从略，可可参参见屋架架施工工图。屋脊节点（见图图图6）腹杆GK与节点点板的连连接焊焊缝，查查表得得=1600（以以下同），取取肢背和肢尖尖的焊脚尺寸寸分别为=55mm和=4mm，则杆端所所需的焊缝长长度分别为肢背：=+1000=+100==＋10=22551.22mmm故取=255mmmm。图6屋脊节点点（单单位：mm）故肢尖：=+888=+8==＋8=15566.5mmm取=160mmmm。拼接角钢采用与与与上弦杆杆等截截面，肢肢背处处削棱，竖竖肢肢切去V=t+++55=177mmm，取V=200mmm，并将竖竖肢肢切口后后经热热弯成型型用对对接焊缝缝焊接接。拼接接接头头一侧所所需的的焊缝计计算长长度为===373mmmm拼接角钢的总长长长度为=2（+10）+d==2（373++110）＋50=88116mmm上弦杆与节点板板板的塞焊焊缝，假假定承受受节点点荷载F／2，验算从从略略。上弦弦肢尖尖与节点点板的的焊缝连连接按按弦杆内内力的的15%计算，且且考考虑由此此产生生的偏心心弯矩矩作用（偏偏心心距e=655mmm）。设肢肢尖尖焊缝焊焊脚尺尺寸=5mmm，节点板板总总长度为660mmm，则节点点一一侧弦杆杆焊缝缝的计算算长度度为=（660／22）／／-20--10＝（660//2）/0.992285－20－10=33225mmm焊缝应力为===26.66===31.99==38.6＜＜＜=1600由以上计算结果果果可知，因因弦弦杆与节节点板板的连接接焊缝缝受力不不大，且且连接长长度较较大，故故可按按照构造造进行行满焊，不不必必计算。2.下弦拼接节节点点（见图7）图7下弦弦拼拼节点（单单单位：mm）屋架跨度24mmm超过运输输界界限，故故将屋屋架分为为两个个运输单单元，在在屋脊节节点G和下弦节节点I处设置工工地地拼接。腹腹杆杆杆端与与节点点板的焊焊缝连连接按IK和ID中最大内内力力=61..55计算。设肢背和肢尖的的的焊脚尺尺寸均均取=4mmm，则杆端端所所需的焊焊缝长长度分别别为肢背：=+8===+8=+88==1888.99mm故取190mmm。肢尖：=+8===+8==+88=977mmm故取100mmm。弦杆与节点板的的的连接焊焊缝按按弦杆内内力与与的内力差差计计算，因因为内内力差较较小，按按构造布布置焊焊缝即可可满足足要求，不不必必计算。拼接角钢采用与与与下弦杆杆相同同截面，肢肢背背处削棱棱，竖竖肢切去V=t+++55=155mmm。按拼接接焊焊缝与杆杆件等等强度原原则，接接头一侧侧所需需的焊缝缝计算算长度为为===117mmmm故取120mmm。拼接角钢所需总总总长度为为=2（+10）+10==2（120++110）+10==2270mmm3.上弦节点DD（见见图8）图8上弦节点点D（单单位：mm）各腹杆杆端与节节节点板的的焊缝缝计算从从略，节节点板的的形状状和尺寸寸如图图8所示。上弦肢背塞焊缝缝缝承受檩檩条传传来的集集中荷荷载（节节点荷荷载）F，取节点点板板缩进肢肢背5mm，=t／2=4mmm，则则===13..66＜0.8=11228肢尖与节点板的的的焊缝承承受弦弦杆的内内力差差为=-=-9077..8388833.9965==-223.887偏心距e=6555mm，且节点点板板长度较较大，故故可不作作计算算，按构构造要要求布置置焊缝缝进行满满焊即即可满足足条件件。支座节点。（见见见图9）图9支座节点点（单单位：mm）屋架支撑与钢筋筋筋混凝土土柱上上，混凝凝土强强度为C20，=10为便便于于施焊，取取下下弦轴线线至支支座底板板上表表面的距距离为为160mmm，并设置置图3.10所示加劲劲肋肋。下弦弦杆端端与节点点板的的焊缝取取肢背背和肢尖尖的焊焊缝尺寸寸分别别为=6mmm和=4mm，则所需需焊焊缝长度度为肢背：=+1222=+122==+12==4452mmm故取455mmm。肢尖：=+8===+8==+88=3334..75mmm故取335mmm。上弦杆端与节点点点板的焊焊缝，由由于焊缝缝长度度较大，可可不不必计算算，按按构造要要求即即可。支座底板计算。支座反力为R=666F=66×664.55233=3887..1388支座底板尺寸取取取a×b==2250mmm××2500mmm,采用M22锚栓，并并用用图示U形缺口。柱柱柱顶混凝凝土的的压应力力为===87.8855＜=1600底板的厚度按屋屋屋架反力力作用用下的弯弯矩计计算。支支座节节点板和和加劲劲肋将支支座底底板分成成四块块，每块块板均均为两相相邻边边固定支支撑而而另两相相邻边边自由的的板。两支撑边之间的的的对角线线长度度为==170mmmm两支撑边之间的的的交点到到对角角线的垂垂直距距离为=／2=85mmmm／=85／17770=0..55，查表得得=00.0558，则M==0.05558×11.779×11700×1770==30000..4底板所需厚度（按厚度t在16~40范围取值）：t==9.4mmmm故取t=20mmmm（2）加劲肋与与节节点板的连连连接焊缝缝图10加劲肋肋肋的计算简简图图（单位位：mm）加劲肋与节点板板板的连接接焊缝缝计算与与牛腿腿焊缝相相似，如如图10所示。假假定定一块加加劲肋肋的受力力为屋屋架支座座反力力的1／4，即V=R／4====24..6M===14777.6加劲肋厚度采用用用10mm，焊脚尺尺寸寸取6mm，焊缝计计算算长度为为=1180--155×2==1338mmm则焊缝应力为：：：===50.1＜===1600加劲肋、节点板板板与支座座底板板的连接接焊缝缝。图10所示切口口宽宽度为15mm，两条节节点点板和四四条加加劲肋焊焊缝的的总长度度为=2（250--100）+4（125--55-155-110）=8600mmm===22.33＜＜=1600故满足要求。其余各节点的计计计算过程程从略略。参考资料（1）《钢结构构设设计规范》（GB50017~2003）。（2）《建筑结结构构荷载规范范范》（GB5000009~~20001）。（3）《建筑抗抗震震设计规范范范》（GB5000011~~20001）。（4）《建筑结结构构可靠度设设设计统一一标准准》（GB5000068~~20001）（5