钢结构桁架设计计算书

renchunnmin一、设计计算资资资料1.办公室平平平面尺寸寸为118m×66m，柱距8m，跨度为为322m，柱网采采用用封闭结结合。火灾灾危险性：：戊类，火火灾等级：：二级，设设计使用年年限：50年。2.屋面采用用用长尺复复合屋屋面板，板板厚厚50mm，檩距不不大大于18000mmm。檩条采采用用冷弯薄薄壁卷卷边槽钢C200××70×200××2.5，屋面坡坡度度i=l/220～l/8。3.钢屋架简简简支在钢钢筋混混凝土柱柱顶上上，柱顶顶标高高9.800m，柱上端端设设有钢筋筋混凝凝土连系系梁。上上柱截面面为6600mmm××600mm，所用混混凝凝土强度等等级级为C30，轴心心抗抗压强度度设计计值fc＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为为为6m，上端与与屋屋架上弦弦用板板铰连接接。4.钢材用Q2335--B，焊条用E43系列型。5.屋架采用用用平坡梯梯形屋屋架，无无天窗窗，外形形尺寸寸如下图图所示示。6.该办公楼楼楼建于苏苏州大大生公司司所属属区内。7.屋盖荷载标标准准值：(l)屋面活荷荷荷载0.50kN//m2(2)基本雪压压压s00..440kN/m2(3)基本风压压压w000..45kkN//m2(4)复合屋面面面板自重重0.155kkN/m2(5)檩条自重重重查型型钢表(6)屋架及支支支撑自重重00.122+00.001llkN/m28.运输单元最最大大尺寸长度度度为9m，高度为为0..55m。二、屋架几何尺尺尺寸的确确定1.屋架杆件几几何何长度屋架的计算跨度度度，端部高高度度取跨中高高度度为。跨中中起起拱高度度为60mm（L/5000）。梯形形钢钢屋架形形式和和几何尺尺寸如如图1所示。（虚线为起拱后后后轮廓）2.檩条、拉条条、及及撑杆：：长尺复合屋面板板板可以不不考虑虑搭接需需要，檩檩条最大大允许许间距为为18800mmm。另另外，屋屋架上上弦节点点处一一般应设设檩条条。所以，将檩条设设设置在各各上弦弦结点上上，檩檩距为15022mmm，檩条跨跨度度在时，至至少少在跨中中布置置一道拉拉条，跨跨度大于于时，宜宜布置两两道。此此檩条跨跨度为为9m，可在3分点处分分别别布置一一道拉拉条，布布置如如下图：：三、屋盖支撑布布布置1、设置支撑的的的必要性及及图图示必要性：平面屋屋屋架在其其本身身平面内内，由由于弦杆杆与腹腹杆构成成了三三角形几几何不不变铰接接体系系而具有有较大大刚度，但但在在垂直于于屋架架平面内内，不不设支撑撑体系系却不能能保持持其几何何不变变，当在在屋架架端部两两屋架架间未设设置垂垂直支撑撑时，虽虽然有檩檩条和和系杆的的连系系，屋架架相互互间仍是是几何何可变的的，在在侧向为为作用用下屋架架会倾倾斜。各支撑作用：1）横向支撑上弦平面面横横向支撑撑能保保证上弦弦杆的的侧向稳稳定性性，当山山墙柱柱的上端端支撑撑于屋架架上下下弦某些些节点点上时，横横向向支撑可可传递递山墙上上的纵纵向水平平荷载载。2）纵向支撑与横向支支撑撑一起形形成水水平刚性性盘，增增加房屋屋整体体刚度，在在车车间设有有吊车车时，在在吊车车横向制制动力力作用下下使框框架起空空间作作用，可可减轻轻受荷载载较大大的框架架所受受水平荷荷载和和产生的的水平平变形，有有托托梁时，可可保保证托梁梁的侧侧向稳定定。3）垂直支撑保持屋架架侧侧向的几几何特特性和稳稳定性性，下弦弦无横横向支撑撑时，作作为下弦弦系杆杆的节点点，传传递山墙墙所受受纵向风风荷载载等至屋屋架柱柱，保证证吊装装屋架时时的稳稳定和安安全。其中SC为上弦弦支撑、XC为下弦支支撑撑、CC为垂直支支撑撑、GG为刚性系系杆杆、LG为柔性系系杆杆、GWJ为屋架。四、荷载计算1、永久荷载（水水水平投影影面）压型钢板kNN/㎡檩条（0.5kkkN/m）查表得到到Z2250×70×200××2.55的檩檩条每米米长质质量为8.38800kg//mmkN/㎡屋架及支撑自重重重00.112+00.001L==0..42kkN//㎡合计00.6628kkN//㎡2、可变荷载（水水水平投影影面）屋面荷载和雪荷荷荷载不会会同时时出现，计计算算时，取取较大大的荷载载标准准值进行行计算算。故取取屋面面活荷载0.5kkN/㎡进行计计算算。3、风荷载风压高度变化系系系数为1.0225，屋面迎迎风风面的体体型系系数为-0.6，背风面面为-0.5，所以负负风风压标准准值（垂垂直于屋屋面）为为：迎风面：kN///㎡背风面：kN///㎡对轻型钢屋架，当当风荷载较大大时，风吸力力可能大于屋屋面永久荷载载，此时屋架架弦杆和腹杆杆中的内力均均可能变号，必必须考虑风荷荷载组合。但但此处风荷载载小于永久荷荷载，故不考考虑风荷载的的影响。五、屋架杆件内内内力计算算与组组合由永久荷载控制制制的荷载载组合合值为：：kNN/㎡由可变荷载控制制制的荷载载组合合值为：：kNN/㎡故可变荷载效应应应起控制制作用用。每个节点的负载载载面积为为㎡①压型钢板00.1550××13..5==2.00255kN②檩条（0.555kN/mm）00.0558××13..5==0.77833kN③屋架及支撑自自自重0.442××13..5==5.667kkN④活荷载取为0..5×113..5=66.775kNN1、荷载组合考虑以下三种荷荷荷载组合合（1）全跨永久久荷荷载+全跨可变变荷荷载（2）全跨永久久荷荷载+半跨可变变荷荷载（3）全跨屋架架、支支撑及天天窗架自自重+半跨屋面面板板重+半跨屋面面活活荷载组合一:全跨永永永久荷载载+全跨可变变荷荷载：中间节点荷载：：：kN端部节点荷载：：：kN组合二:全跨永永永久荷载载+半跨可变变荷荷载：（假假设设半跨可可变荷荷载在左左边半半跨）左中结点荷载kkkN左端结点荷载kkkN右中结点荷载kkkN右端结点荷载kkkN正中结点荷载kkkN组合三:全跨屋屋屋架及支支撑自自重+半跨屋面面结结构材料料+半跨施工工荷荷载：（假设半跨屋面面面结构材材料++半跨施工工荷荷载在左左半跨跨）左中结点荷载kkkN左端结点荷载kkkN右中结点荷载kkkN右端结点荷载kkkN正中结点荷载kkkN2、由结构力学学学求解器求求得得各杆内内力杆件组合一（kN）组合二（kN）组合三(kN)))内力设计值（kkkN）在左在右在左在右下弦杆ab000000bd305.41264.8198.92250.32160.94305.41df509.65433.28340.56406.03280.26509.65fh621.77515.15428.93477.12360.15621.77hj661.58529.05475.48481.77409.1661.58jk643.58488.6488.6433.32433.32643.58上弦杆AB-160.6888-140.5-103.4777-133.3-83.07-160.6888BC-160.6888-140.5-103.4777-133.3-83.07-160.6888CD-421.0888-361.7333-277.6222-340.5666-226.4555-421.0888DE-421.0888-361.7333-277.6222-340.5666-226.4555-421.0888EF-576.5666-484.3444-391.0999-451.4444-324.9444-576.5666FG-576.5666-484.3444-391.0999-451.4444-324.9444-576.5666GH-650.5222-530.3111-457.4333-487.4333-388.5555-650.5222HI-650.5222-530.3111-457.4333-487.4333-388.5555-650.5222IJ-659.8888-515.5666-486.4-464.0777-424.5111-659.8888JK-659.8888-515.5666-486.4-464.0777-424.5111-659.8888竖杆Aa-196.2-172.7999-125.1222-164.4444-99.76-196.2Bb-19.56-19.57-10.13-19.57-6.77-19.57Dd-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Ff-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Hh-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Jj-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Kk000000斜杆Ab239.89209.76154.48199.01124.02239.89Cb-214.9555-184.6222-141.7666-173.8-115.6555-214.9555Cd170.79143.1116.21133.2296.75170.79Ed-138.8666-112.2-98.64-102.6999-84.29-138.8666Ef103.1578.6477.9969.8969.01103.86Gf-75.17-51.41-62.72-42.94-58.28-75.17Gh45.7123.7245.6915.8845.6845.71Ih-20.381.03-31.988.67-36.128.67-3336.112Ij-4.33-24.2717.69-31.3825.5425.54---31..388Kj27.8447.33-5.0654.28-16.7954.28---16..799将上表中每根杆杆杆件的内内力最最大值选选出，即即得到最最不利利内力组组合，如如下图：：六．屋架节点板板板厚度，杆杆件件截面选选择和和填板设设置。1.屋架节点板板厚厚度确定一个桁架的所有有有节点板板厚宜宜相等（支支座座节点板板比其其他节点点板厚厚2mm），根据据受受力最大大杆件件来确定定，所所有腹杆杆中，杆的的内力最大大，为181kkN<2339.899KN＜300KKN，查表得得：屋架中中间节点板板厚度取8mm,支座节点点板厚度取取10mm。2.杆件截面选选择择⑴上弦杆上弦杆IJ和JJJK所受轴力力最最大，为为受压压杆，内内力设设计值为为。规范规定弦杠在在在桁架平平面内内的计算算长度度均取故上弦杠杠平面外侧向支承承承点的间间距为为节间长长度的的3倍，故上弦截面选用两两两不等肢肢角钢钢短肢相相并，设设，，，有：且节点板厚为888mm,试选截面面，短肢相并并其截面几何特性性性:,,,，截面验算：,对短肢相并不等等等边双角角钢：：<故可近似取取，查表得所选截面满足。⑵下弦杆下弦杆轴力最大大大，为受受拉杆杆，内力力设计计值为下弦杆计算长度度度：,节点板厚度为888mm,试取截面面，短短肢相并并其截面几何特性性性:,,,截面验算：,所选截面满足。⑶受压腹杆腹杆中受压力最最最大者，即即杆杆内力设计值为由于为单系斜杆杆杆，故其其计算算长度：：上弦截面选用两两两不等肢肢角钢钢长肢相相并，设设，，，有：，且节点板厚为888mm,试选截面面，长肢相并并其截面几何特性性性:,,,，截面验算：对长肢相并不等等等边双角角钢：：故取取，查表得所选截面满足。⑷受拉腹杆腹杆中受拉力最最最大者，即即杆杆，其内内力设设计值为为计算长度：，节点板厚度为888mm,试取截面面，其其截面几几何特特性:,,截面验算：所选截面满足。其余杆件截面选选选择见表表杆件计算内力(N)))几何长度(mmmm)计算长度(mmmm)截面规格截面面积(cmmm2)回转半径(mmmm)长细比容许长细比稳定系数验算强度N/AAAn或整体稳稳定N/(φminAA)填板数量焊缝(mm)名称编号l0xl0yAixiyλxλy(λyz))[λ]φminhfl1l2上弦杆AB-6601502150245062∠140××990×1044.52.566.6958.6767.351500.77193.24187050BC187050CD1818060DE1818060EF1825090FG1825090GH18280100HI18280100IJ18280100JK18280100下弦杆ab66230003000148502∠125××880×8322.286131.58247.5350206.89185050bd1813050df1822080fh1827090hj18280100jk1827090受压腹杆Aa-1961500150015002∠75×5500×818.92.352.1963.8368.491500.76136.35289050Bb-19.61568125415682∠56×3366×47.181.791.6170.0697.391500.5747.73345050Cb-2152223177822232∠75×5500×818.92.352.1975.66101.511500.55207.92389050Dd-19.61718137417182∠56×3366×47.181.791.6176.76106.711500.5153.27345050Ed-1392336186923362∠75×5500×818.92.352.1979.53106.671500.51142.68386050Ff-19.61868149418682∠56×3366×47.181.791.6183.46116.021500.4659.66345050Gf-75.22454196324542∠70×4455×49.092.261.9286.86127.811500.4207.69447050Hh-19.62018161420182∠56×3366×47.181.791.6190.17125.341500.4166.81445050Ih-36.12573205825732∠70×4455×49.092.261.9291.06134.011500.37107.35445050Ij-31.42573205825732∠70×4455×49.092.261.9291.06134.011500.3793.26445050Kj-16.82697215826972∠70×4455×49.092.261.9295.49140.471500.3453.83445050Kk02243179422432∠56×3366×47.181.791.61100.22139.321500.350.00445050受拉腹杆Ab2402018161420182∠50×6611.41.522.4106.1884.08350210.872614050Cd1712225178022252∠50×6611.41.522.4117.1192.71350150.132610050Ef1042335186823352∠45×446.971.382.16135.36108.10350148.97249050Gh45.72454196324542∠45×446.971.382.16142.25113.6135065.56245050Ih8.672573205825732∠45×446.971.382.16149.13119.1235012.44245050Ij25.52573205825732∠45×446.971.382.16149.13119.1235036.63245050jK54.32697215826972∠45×446.971.382.16156.38124.8635077.85245050jK,Ij,IIIh为既受拉拉又又受压杆杆件，截截面根据据所得得的截面面面积积最大值值取值值3、填板设置根据要求，双角角角钢杆件件不论论是T形截面或或是是十字形形截面面，角钢钢的两两背面部部分分分别贴在在节点点板上，为为了了使两角角钢整整体工作作，在在节点与与节点点之间的的两角角钢必须须设置置填板。填板的间距不应应应超过下下列数数值：受受压构构件40i受拉构件80i受压构件在两个个个侧向支支撑点点之间的的填板板不少于2个，每块填板尺寸：：：厚度t=节点板厚厚度度宽度b=500~~80mmmb≥8hf++22hf高度h=角钢连接接边边宽度+2（10~115）mm当为十字字形形截面时时，填填板不伸伸出角角钢轮廓廓以外外，每边边缩进进10~1155mm杆件杆件长度角钢连接边宽度度度填板厚度填板宽度填板高度i(cm)数量实际间距允许间距上AB1352908601106.69113522676弦杆其余上弦杆1502908601106.69115022676下ab3000808601006130003200弦bd3000808601006130003200杆df3000808601006130003200fh3000808601006130003200hj3000808601006130003200jk3000808601006130003200受Aa150075860952.192750876压Bb156856860761.613523644腹Cb222375860952.193741876杆Dd171856860761.613573644Ed233675860952.193779876Ff186856860761.613623644Gf245470860901.924614768Hh201856860761.614505644Ih257370860901.924643768Ij257370860901.924643768Kj269770860901.924674768Kk224356860761.614561644受Ab201850860702.4210091920拉Cd222550860702.4211131920腹Ef233545860652.16211681728杆Gh245445860652.16212271728Ih257345860652.16212871728Ij257345860652.16212871728jK269745860652.16213491728jK,Ij,IIIh为既受拉拉又又受压杆杆件，填填板根据据最大大者取值值六、节点设计1.计算各腹杆杆及及弦杆端部部部所需的的焊脚脚尺寸及及焊缝缝长度采用E43型焊焊条条（1）上弦杆两两端端所需的焊焊焊脚尺寸寸及焊焊缝长度度上弦所用角钢ttt=100mmm，节点板板厚厚度t=8mmmm最小最大取（AB杆）肢背：，实实际际取肢尖：，实实际际取（JK杆）肢背：，实实际际取肢尖：，实实际际取(2）下弦杆杆杆两端所所需焊焊缝长度度端部，ABB为为零杆，只只只需要根根据构构造要求求设计计焊缝长长度。（JK杆）肢背：，实实际际取肢尖：，实实际际取