钢结构梯形屋架课程设计算书资料.docx

1、钢结构梯形屋架课程设计算书资料黄淮学院建筑工程学院钢结构原理与设计课程设计所选题号：31（跨度为21m，材料为：Q235. 雪荷载为：0.75 保温荷载为0.35）系（院）： 建筑工程学院姓 名： 王东亮学 号： 1137110236专 业： 土木工程年 级： 2011级完成日期： 2013.12.15目 录1 设计资料 41.1结构形式 41.2屋架形式及荷载 41.3屋盖结构及荷载 42 屋架尺寸及支撑布置 52.1屋架几何尺寸及内力图 5 2.2支撑布置图 5 3 荷载计算 63.1永久荷载 63.2可变荷载 63.3荷载组合 64 内力计算 75 杆件设计 75.1上弦杆 75.2下弦

2、杆 85.3端斜杆 85.4斜腹杆 95.4.1 Bc杆 95.4.2 cD杆 95.4.3 de杆 95.4.4 eF杆 105.4.5 Fg杆 105.4.6 gH杆 115.5 竖杆 116 节点设计 126.1 下弦节点e 126.2 下弦中央节点g 136.3 上弦节点E 146.4 屋脊节点H 156.5 支座节点a 166.5.1 底板计算 166.5.2 加劲肋与节点板连接焊缝的计算 176.5.3 节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算 177 参考文献 198 致谢 199 附录 191 设计资料某厂房总长90，跨度21m，屋盖体系采用1.56.0预应力混凝土屋板1.1 结构形式

3、：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。1.2 屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型。 1.3 屋盖结构及荷载：无檩体系：采用1.56.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m

4、为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值值根据不同学号按附表取。施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载取0.6 KN/m2。屋面各构造层的荷载标准值：见下表荷载类型荷载名称荷载标准值（KN/m2）永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.4水泥砂浆找平层0.4保温层0.35一毡二油隔气层0.05水泥砂浆找平层0.3预应力混凝土屋面板1.45屋架自重0.12+0.11x21=0.351可变荷载屋面活荷载标准值0.7积灰荷载0.6雪荷载0.752 屋架尺寸及支撑布置2.1 屋架几何尺寸及内力图2.2 支

5、撑布置图 3 荷载计算3.1 永久荷载各项标准值为三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m水泥砂浆找平层 0.4 KN/m保温层 0.35 KN/m一毡二油隔气层 0.05 KN/m水泥砂浆找平层 0.3 KN/m预应力混凝土屋面板 1.45 KN/m屋架自重 0.12+0.11x21=0.351 KN/m 则永久荷载标准值为： 3.301 KN/m3.2 可变荷载各项标准值为屋面活荷载（或雪荷载）标准值： 0.75 KN/m积灰荷载： 0.6 KN/m则可变荷载标准值为： 0.75+0.6=1.35 KN/m3.3 荷载组合：设计时，考虑三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+左半跨可变荷载

6、 （2）全跨永久荷载+右半跨可变荷载 （3）全跨永久荷载+全跨可变荷载 在本题设计时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载设计值：按照可变荷载效应控制的组合： Fd=(1.23.301+1.40.75+1.40.90.6)1.56=51.9KN其中，永久荷载，荷载分项系数； 屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数； 组合系数；积灰荷载，;按照永久荷载效应控制的组合：Fd=(1.353.301+1.40.750.7+1.40.90.6)1.56=54 KN其中，永久荷载，荷载分项系数； 屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数； 组合系

7、数；积灰荷载，; 故节点荷载取54 KN，支座反力为7x54=378 KN。4 内力计算用图解法或数乘法皆可解出在全跨荷载作用下屋架杆件的内力，屋架杆件内力表如下：屋架杆件内力表：（注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件）杆件轴线长度（mm）单位荷载内力（KN）荷载作用内力（KN）杆件轴线长度（mm）单位荷载内力（KN）荷载作用内力(KN)上弦杆AB1507.500下弦杆ac28504.1221.4BD3015-7.472-403.5ce30009.744526.2DF3015-11.262-608.1eg300011.962645.9FH3015-12.18-657.7gg300

8、011.768635.5斜腹杆Bc26135.808313.6竖杆Aa1990-0.5-27cD2864-4.409-238.1Cc2290-1.0-54De28642.792150.8Ee2590-1.0-54eF3124-1.572-84.9Gg2890-1.0-54Fg31240.32817.7端斜杆aB2530-7.684-414.9gH33900.71338.55 杆件设计腹杆的最大内力值为414.9KN,查课本表7.4，得出中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度为12mm。5.1 上弦杆整个上弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是FH杆，N=-657.7

9、KN =150.75cm =300cm选用：2L140x90x12 (短肢相并) A=52.8cm cm cm两角钢之间加 10mm厚填板。=150 =150 , (b类)双角钢T型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比, 故由，按b类查附表4.2得: N/ mm215N/ mm 满足要求填板每个节间放一块（满足l范围内不少于两块）l=75.4cm40i=402.26=90.4cm。5.2 下弦杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是eg杆，N=645.9KN =300cm =1050cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削

10、弱。选用：2L125x80x8 (短肢相并) A=32 cm cm cm 满足要求填板每个节间放一块（满足l范围内不少于两块）l=150cm80i=80 2.37=189.6cm。5.3 端斜杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢长肢组合，其中设计内力最大的是aB杆，杆长L=253cm ，N=-414.9KN =L=253cm =L=253 cm选用：2L 140x90x10 (长肢相并) A=44.6 cm cm cm 由于大于，热轧不等边角钢长肢组合将绕x轴失稳，故由查表4.2得： N/ mm215 N/ mm 满足要求填板放两块， 5.4 斜腹杆5.4.1 Bc杆整个Bc杆不改变截面，

11、采用热轧等边角钢组合，其中设计内力N=313.6KN =0.8261.3=209cm =261.3cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：2L70x6 A=16.32 cm cm cm 满足要求填板每个节间放两块（满足l范围内不少于两块）l=87.1cm80i=80 1.94=155.2cm。5.4.2 cD杆整个cD杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力N=-238.1KN =286.40.8=229.12cm =L=286.4cm选用：2L90x6 A=21.28 cm cm cm 由于大于，热轧等边角钢组合将绕x轴失稳，故由查表4.2得

12、： N/mm215 N/mm 满足要求填板每个节间放两块（满足l范围内不少于两块）l=95.4cm80i=802.47=197.6cm。5.4.3 De杆整个De杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力N=150.8KN =0.8286.4=229.12cm =286.4cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：2L50x4 A=7.8 cm cm cm 满足要求填板每个节间放两块l=95.4cm80i=80 1.22=97.6cm。5.4.4 eF杆整个eF杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力N=-84.9KN =312.40.8=

13、249.92cm =L=312.4cm选用：2L 63x6 A=14.58 cm cm cm 由于大于，热轧等边角钢组合将绕x轴失稳，故由查表4.2得： N/ mm215 N/ mm 满足要求填板每个节间放三块l=62.48cm80i=801.93=154.4cm。5.4.5 Fg杆整个Fg杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力N=17.7KN =0.8312.4=249.9cm =312.4cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：2L50x4 A=7.8 cm cm cm 满足要求填板每个节间放三块l=78.1cm80i=80 1.22

14、=97.6cm。5.4.6 gH杆杆件gH为跨中央两侧的斜腹杆，由于在荷载组合时未考虑半跨荷载作用的情况，故gH杆应按压杆控制其长细比。整个gH杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力 N=38.5KN =33900.8=271.2cm =L=339cm选用：2L63x6 A=14.58 cm cm cm 由于大于，热轧等边角钢组合将绕x轴失稳，故由查表4.2得： N/ mm215 N/ mm 满足要求填板每个节间放三块l=84.75cm80i=80 1.93=154.4cm。5.5 竖杆整个竖杆不改变截面，采用热轧等边角钢，设计内力最大的是Gg杆N=-54KN =2890.8=231.2cm =L=289cm选用：2L 63x