21m跨度梯形钢屋架课程设计.docx
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21m跨度梯形钢屋架课程设计
21m跨度梯形钢屋架课程设计
（1）梯形钢屋架课程设计计算书
（2）设计图纸
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梯形钢屋架课程设计计算书1．设计资料：
1、车间柱网布置：
长度90m；柱距6m；跨度18m2、屋面坡度：
1：
10
3、屋面材料：
预应力大型屋面板4、荷载
1）静载：
屋架及支撑自重0.45KN/m屋面防水层0.4KN/m；找平层0.4KN/m大型
屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m。
2）活载：
屋面雪荷载0.3KN/m；屋面检修荷载0.5KN/m5、材质Q235B钢，焊条E43__系列，手工焊。
确定屋架结构及支撑的布置图
屋架形式及几何尺寸如图所示
根据厂房长度（90m60m）、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。
梯形钢屋架支撑布置如图所示：
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gg336x280（）;524.jpg“alt="21m跨度梯形钢屋架课程设计"/
3.荷载计算
屋面活荷载0.7KN/m进行计算。
荷载计算表
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荷载组合方法：
1、全跨永久荷载F1＋全跨可变荷载F22、全跨永久荷载F1＋半跨可变荷载F2
3、全跨屋架（包括支撑）自重F3＋半跨屋面板自重F4＋半跨屋面活荷载F2
4.内力计算
计算简图如下
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2/21/2
（a）
F2/1F/（b）
/2
F/23F/24
F/22
4/23/2
（c）
屋架构件内力组合表
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5.杆件设计
1、上弦杆
整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即N=－210.32KN上弦杆计算长度：
在屋架平面内：
l0xl01.508m，l0y2×1.5083.016m
上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆最大内力N=－115.16KN，中间节点板厚度选用6mm，支座节点板厚度选用8mm
N210.32×103
＝＝1327.4mm2设λ＝60，υ＝0.807，截面积为A
υf0.807×215
l0x1.508＝m＝25.1mmλ60
需要回转半径：
l0y3.016iy＝m＝50.3mm
λ60
ix
查表选用2┐┌110×70×6
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x
110×70×6
上弦截面
验算
λxλy
l0x1508＝m＝75.0mmix20.1l0yiy
＝
3016
m＝85.2mm35.4
y
满足长细比要求，λ
λx查表
υy＝0.655
N210.32×103
＝＝151.5MPa215MPaυyA0.655×2120
满足要求
其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表
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1.下弦节点
用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值ff＝160MPa。
w
NN=21.18KN
N
N=90×56×5下弦节点"b"
a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。
所需的焊缝长度为肢背：
lw
'
0.75N0.75__
＝60.37mm，取70mm。
2heffw20.__.25N0.25__
＝20.12mm，取50mm。
w
2heff20.__
肢尖：
lw
''
设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。
所需的焊缝长度为
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肢背：
lw
'
0.75N0.75__
＝44.13mm，取50mm。
w
2heff20.__.25N0.25__
＝14.71mm，取50mm。
2heffw20.__
肢尖：
lw
''
“Cb”杆内力很小，取hf＝6mm。
综合取节点板尺寸300mm×230mm
下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，hf＝6mm。
焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN＝110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:
τf
0.75__
34.1MPa160MPa
20.76（30012）
焊缝强度满足要求2.上弦节点“B”
“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。
N=0KN
2┐上弦节点"B"
设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf＝8mm和6mm，所需焊缝长度为肢背：
lw
'
0.75N0.75__
＝62.98mm，取70mmw
2heff20.__.25N0.25__
＝27.99mm，取50mm
2heffw20.__
肢尖：
lw
''
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节点板上边缘缩进上弦肢背8mm。
用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。
槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。
假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：
h'f=6mm，h''f＝8mm
上弦与节点板焊缝长度为290mm，则
＝53.49MPa0.8ffw＝128MPa
上弦肢尖角焊缝的切应力为
fw＝53.49MPa0.8ffw＝128MPa
3.上弦节点“C”
设“Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。
所需的焊缝长度为肢背：
lw
'
fw0.75N0.75__
＝11.8mm，取50mm。
2heffw20.__.25N0.25__
＝3.9mm，取50mm。
w
2heff20.__
肢尖：
lw
''
验算节点板强度
上弦与节点板焊缝长度为173mm，则
＝7.00MPa0.8ffw＝128MPa
上弦肢尖角焊缝的长度为126mm的切应力为
fw
＝9.8MPa0.8ffw＝128MPa
fw
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4.屋脊节点“K”
设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf＝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）
N=2
屋脊节点"G"
lw=
__
58.68mm
40.__
拼接角钢长度ls2（lw2hf）+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取180mm。
上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下
设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝8mm和6mm。
所需的焊缝长度为肢背：
lw
'
0.75N0.75__
＝88.02mm，取110mm。
w
2heff20.__.25N0.25__
＝39.12mm，取60mm。
2heffw20.__
肢尖：
lw
''
验算节点板强度
上弦与节点板焊缝长度为150mm，则
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＝102.24MPa0.8ffw＝128MPa
上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，lw＝117－6－15＝96mm，焊缝应力为
fw
τ
Nf
σfM
0.15__
39.15MPa
20.__0.15__54.3132.71MPa2
20.7696
115.61MPa160MPa
4.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底板的净距离取160mm。
在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。
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（1）支座底板的计算。
支座反力R＝__6（竖向支座反力单位系数）＝
__N。
设支座地板的平面尺寸采用240×360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280×230＝__mm。
验算柱顶混凝土强度：
σ
R__
2.15MPafc12.5MPaAn__
支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为
2
M=β2σa20.0566×2.15×（159）3076.44Nmm2
底板厚度t
9.27mm，取t＝16mm
（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算。
假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，
即__/4=__.5N,则焊缝内力为
V=__.5N
M=__.5×50=__-__Nmm
设焊缝hf＝6mm，焊缝长度lw＝400－20－12＝368mm，焊缝应力为
12.6MPa160MPa
（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。
设焊缝传递全部支座反力
R=__N，其中每块加劲肋各R/4＝__.5N，节点板传递R/2＝__N。
节点板与底板的连接焊缝长度
l
w
＝2（240－12）＝456mm，所需焊脚尺寸为
hf
R/__
1.1mm，故取hf＝6mm。
w
0.7ff1.220.__-__.22lw每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为
l
w
＝2（110－20－12）＝156mm
所需焊缝尺寸为
hf≥
__.5
1.62mm，故取hf＝6mm。
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