鋼結(jié)構(gòu)梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、目錄1 設(shè)計(jì)資料2 結(jié)構(gòu)形式與選型3 荷載計(jì)算4 內(nèi)力計(jì)算5 桿件設(shè)計(jì)6 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 7 參考文獻(xiàn)梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、 設(shè)計(jì)資料：該課程設(shè)計(jì)題目為：普通梯形屋架。 車間柱網(wǎng)布置：長度150m ；柱距6m ；跨度27m1、 屋面坡度：1：102、 屋面材料：混凝土大型屋面板（包括灌漿）3、 荷載標(biāo)準(zhǔn)值1） 靜載：屋架及支撐自重 0.3KN/m²SBS改性瀝青油毛氈防水層 0.4KN/m²；20厚水泥砂漿找平層 0.4KN/m²100厚水泥珍珠巖保溫層 0.4KN/m²冷底子油隔氣層 0.05KN/m²大型屋面板自重（包括灌縫） 1.4KN/

2、m²管道設(shè)備自重 0.1 KN/m²2） 活載：屋面雪荷載或活荷載最大值 0.65KN/m²；積灰荷載 1KN/m²；屋面坡度不大，對荷載影響小，不予考慮。風(fēng)荷載對屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。4、 材質(zhì) Q235B鋼，焊條E43系列，手工焊。二、 結(jié)構(gòu)形式與選型根據(jù)廠房長度(84m>60m)、跨度及荷載情況，設(shè)置上弦橫向水平支撐3道，下弦由于跨度為18m故不設(shè)下弦支撐。三、 荷載計(jì)算荷載計(jì)算表：荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m²）設(shè)計(jì)值（KN/m²）混凝土大型屋面板自重1.41.4×1.351.89屋架及支撐自重0.30.3&

3、#215;1.350.405屋面防水層0.40.4×1.350.54找平層0.40.4×1.350.54保溫層0.40.4×1.350.54隔氣層0.050.05×1.350.068管道設(shè)備自重0.10.1×1.350.135永久荷載總和3.054.118雪荷載、活荷載最大值0.650.65×1.40.91積灰荷載0.50.4×1.40.56可變荷載總和1.151.47荷載組合方法：1、 全跨永久荷載全跨可變荷載F1+F2=(4.118+1.47) ×1.5×6=50.292kN2、 全跨永久荷載半跨可變

4、荷載F1=4.118×1.5×6=37.062 kNF2=1.47×1.5×6=13.23 kN3、 全跨屋架（包括支撐）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷載F2=1.47×1.5×6=13.23 kNF3=0.405×1.5×6=3.645 kNF4=(1.85+0.91)×1.5×6=24.84 kN四、 內(nèi)力計(jì)算計(jì)算簡圖如下桿件名稱桿件編號單位荷載 F1桿件內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力全跨左跨右跨組合一(F1+F2)*組合二最大值F1*+F2*組合三最大值F3* +F4*上弦桿AB0000000BC-6.23

5、-4.37-1.86-313.31-288.71-131.25-313.31CD-6.22-4.36-1.86-312.81-288.20-130.97-312.81DE-9-5.64-3.36-452.62-408.17-172.90-452.62EF-8.99-5.63-3.36-452.12-407.67-172.61-452.12FG-9.1-5.32-3.78-457.65-407.64-165.31-457.65下弦桿ac3.472.540.93174.51162.2075.74174.51ce7.965.332.63400.32365.52161.41400.32eg9.285.

6、313.97466.70414.18165.72466.70斜腹桿aB-6.5-4.75-1.75-326.8-303.74-141.68-326.89Bc4.743.161.58238.38217.4895.77238.38cD-3.38-1.86-1.52-169.98-149.87-58.52-169.98De1.880.541.3494.5476.8220.2694.54eF-0.690.62-1.31-34.70-17.3712.88-34.70Fg-0.46-1.631.17-23.13-38.61-42.16-42.16五、桿件設(shè)計(jì)：復(fù)桿最大內(nèi)力為326.898 KN，查課本表7

7、.4，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚為10mm，支座板厚為12mm。1.上弦桿整個上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=-457.65KN計(jì)算長度： 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度=1507.5mm屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度：=21507.5=3015mm根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長度，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相并，見下圖：設(shè)=60，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.807需要截面積 =2637.7 需要回轉(zhuǎn)半徑：= =50.25mm根據(jù)需要的、 查角鋼型鋼表，初選 2 L 1409010，A=4460， =25.6mm ， =67.7mm。按所選

8、角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：=58.90=150=44.53=150雙角鋼T型截面繞對稱(y)軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比.,故應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)式4.15計(jì)算故 由于 ，只需求出，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0.813 =126.21MPa<215MPa 所選截面合適。填板每個節(jié)間放一塊，la=75.4cm<40i=40×2.56=102.4cm。2 .下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=466.7KN計(jì)算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長度=3000mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取=9000mm計(jì)算需要凈截面面積=2170.70,選用2L1409010，因?yàn)?> ,故用不等肢角鋼，短肢

9、相并，見下圖： A=4460， =25.6mm，=67.7mm。 =< =350 =<=350 所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊，la=150cm<80i=40×2.56=204.8cm。3. 端斜桿aB已知N-326.89kN， 2530mm。因?yàn)?，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使，選用角鋼2 L 100808 A2780，31.5mm，34.9mm截面剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算：= < =150 = < =150因?yàn)?只需求，查表得=0.687MPa<215 MPa 所選截面滿足要求。 填板放兩塊，la=84.5cm < 40i=40×3

10、.15=126cm。 4斜腹桿Bc桿件軸力：N=238380 N計(jì)算長度： ，因?yàn)椋什捎貌坏戎卿?，長肢相并，使。設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得，則需要的截面積為 需要的回轉(zhuǎn)半徑： ， 根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用2L906，肢背間距a=10mm,則A=21.28,=2.79cm,=4.05 cm按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算： 滿足長細(xì)比要求。由于，只需求。查表=0.740，則故所選截面合適。填板放兩塊，la=87.4cm < 40i=40×2.79=111.6cm。其他桿件的計(jì)算結(jié)果列在下表：桿件名稱桿件編號內(nèi)力（KN）計(jì)算長度cm截面規(guī)格截面面積（cm²）回轉(zhuǎn)半徑（

11、cm）長細(xì)比容許長細(xì)比計(jì)算應(yīng)力 （N/mm²）上弦FG-475.65150.75301.32 140×90×1044.62.566.7758.8844.50150.00126.21下弦ab466.70 300900 2 140×90×10 44.62.566.77 117.18132.93350.00 104.64斜腹aB-326.892532532 100×80×8 27.83.15 3.41 80.3174.19150.00 171.16Bc238.38209.04261.32 90×6 21.282.79 4

12、.05 74.9264.51350.00 112.02cD-169.98229.12286.42 80×5 15.822.48 3.63 92.3878.89150.00 177.01De94.54229.12286.42 50×5 9.61.53 2.45 118.1096.75350.00 98.47eF-34.70249.92312.42 63×5 12.281.94 2.96 128.82105.54150.00 72.08Fg-42.16249.92312.42 63×5 12.281.94 2.96 128.82105.54150.00 87

13、.58豎桿Aa-25.14159.21992 63×5 12.281.94 2.96 82.0667.22150.00 30.33Cc-50.29183.22292 50×5 9.61.53 2.45 119.7393.46150.00 119.88Ee-50.29207.22592 50×5 9.61.53 2.45 135.42105.71150.00 144.31Gg40.73231.22892 63×512.28 1.53 2.96 151.1197.63350.00 33.16相應(yīng)斜桿的焊縫長度：aB肢背8-160 肢尖6-110 ；Bc肢背8

14、-120 肢尖6-90cD肢背8-100 肢尖6-120 ；De肢背5-80 肢尖5-80eF肢背5-80 肢尖5-80 ; Fg肢背5-80 肢尖5-80填板：上下弦桿在節(jié)點(diǎn)之間各填一個；復(fù)桿之間全部填2個；中間豎桿為三個。六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)各桿件的內(nèi)力由上表查得。設(shè)計(jì)步驟：由腹桿內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 MPa各桿件內(nèi)力由上表查得 1. 下弦節(jié)點(diǎn)c（1）斜桿Bc與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm。所需焊縫長度為：肢背：，取

15、120mm肢尖：，取90mm（2） 斜桿cD與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm和6mm。所需焊縫長度為：肢背：，取100mm肢尖：=98.89+12=110.89mm，取120mm（3）豎桿Cc與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=6mm。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為300mm×400mm。（4）下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫驗(yàn)算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差N=400.32-174.51=225.81KN，設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm，所需焊縫長度為400

16、mm,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為： <160MPa（5）節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點(diǎn)尺寸。如圖所示：2 .上弦節(jié)點(diǎn)B（1）斜桿aB與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，與下弦節(jié)點(diǎn)b中Bb桿計(jì)算相同。 N=-326.89KN（2）斜桿aB與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為8mm和6mm。所需焊縫長度為肢背： ,取=160mm肢尖：，取110mm（3）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，計(jì)

17、算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力由下面計(jì)算得， 上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為400mm，則MPa<0.8MPa上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=313.31KN偏心距 e =140-25115mm設(shè)需焊縫長度為400mm，則（3） 節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖所示3 .屋脊節(jié)點(diǎn)J （1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進(jìn)行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。拼接一側(cè)的焊縫長度可按弦桿內(nèi)力計(jì)算。設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm，則需焊縫長

18、度為，取=150mm拼接角鋼長度取2(150+20)+24364mm，取拼接角鋼長度為400mm.( 2 ) 弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：取節(jié)點(diǎn)板的長度為400mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為170 mm。上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載：上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩設(shè)焊腳尺寸為10mm。 （3）中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=5mm。（4） 節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如圖所示4 .端部支座節(jié)點(diǎn)a為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為180mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋