梯形钢屋架钢33米课程设计报告计算书模板.docx

1、梯形钢屋架钢33米课程设计报告计算书模板钢结构课程设计、设计资料1、 已知条件：梯形钢屋架跨度33m，长度120m，柱距6m。屋架铰接于混 凝土柱上，屋面采用单层彩色钢板波形瓦，屋面坡度 i= 1/10。屋面活荷载标准 值为0.7 kN/m 2,屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为 400 mm 400 mm , 混凝土标号为C20。钢材采用Q345B级，焊条采用E50型。2、 屋架计算跨度：Lo=33 2 X0.15=32.7m，3、 跨中及端部高度：端部高度：h=1900mm （轴线处），h=1915mm （计算跨度处）。屋架的中间高度 h=3400mm，屋架跨中起拱按 Lo/500考虑，

2、取60mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示，支撑布置见图2所示。图1屋架形式及几何尺寸LG4L34:i.11L、11II4L卞V、/11右XXX. f JB| jp A.11Jf1-SL- ；-1u1炉LXu11 N刖 z111j匚*己 uLS | | CC | | jUB J -己IXIXI L 十 內 皿丐符号说明：GWJ-（钢屋架）;SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）;CC-（垂直支撑）;GG-（刚性系杆）;LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值钢屋架和支撑自重 0.12+0.

3、011 X30=0.45kN/ m2单层彩色钢板波形瓦 0.12kN/ m总计 0.57kN/ m可变荷载标准值屋面活荷载 0.70 kN/ m总计 0.7kN/ m1.2X0.57=0.684kN/ m永久荷载设计值可变荷载设计值 1.4X0.7=0.98kN/ m2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载：F=(0.684+0.98) xl.56=14.97kNF1=0.684 X1.5 X6=6.156kNF2=0.98 X1.5X6=8.82 kN 全跨屋架及支撑自重

4、+屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重:半跨大型屋面板重及活荷载：3.内力计算F3 =0.45 Xl.2Xl.5X6=4.86kNF4=(1.4X0.12+0.7 X1.4) X1.5X6= 10.33kN本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表 1杆件名称内力系数（F=1）第一种组合 F*第二种组合第三种组合计算杆内力（KN）全跨左半跨右半跨F1* +F2*F1*+F2* F3*+F4* F3*+F4* 上弦AB00-0.010.000.00-0.160.00-0.26-0BCCD-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54-501.99-28

5、1.38-151.20-631DEEF-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011FGGH-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-495.40-336.29-1197HJ-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243IJ JK-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264下弦ab6.334.941.83352.13329.36278.421

6、62.2381.89352be15.3611.34.98854.46787.96684.44375.90212.65854cd20.2114.147.431124.261024.84914.93475.78302.471124de22.1214.449.391230.511104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.6811.681181.001024.571024.57417.82417.821181斜腹杆aB-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630Bb8.816.472.87490.09

7、451.76392.79215.31122.32490bD-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-420De5.393.392.44299.84267.08251.52117.0592.51299cF-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235Fd2.620.882.13145.75117.25137.7237.0669.35145dH-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93He0.29-1.251.8916.13-9.0

8、942.34-30.7050.4150-27eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115-50gK2.164.07-2.32120.16151.4446.78116.94-48.11151-48gI0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328竖杆Aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30CbEc-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55Gd-0.98-0.980-54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54Jg-0

9、.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48Ie-1.42-1.430-78.99-79.16-55.73-44.70-7.77-79Kf0.02001.110.780.780.110.111四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-630.83KN ,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm ;其余节点板与垫板厚度取12mmN=-1264.45KN1上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算,计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 Ox=1507mm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：y=4521mm根

10、据屋架平面外截面宜选用两个并，见图3图3上弦截面上弦杆的计算长度，故不等肢角钢，且短肢相设=60，查轴心受力稳定系数表， =0.807* n 2需要截面积 A = =1246.45*10=7287.7 mm.f* 根据需要的A、*、iy 查角钢型钢表，初选 2 L 180 110 14,2A=7793 mm ， ix=308mm ， iy =88mm。按所选角钢进行验算:2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算， N=1230.51KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度x=3000mm屋架平面外根据支撑布置取loy =29700/2=14850mm* N 1230510 2计算需要净

11、截面面积 A = =5723.30 mm，选用2 L180 110 12,f 215因为lOy lOx，故用不等肢角钢，短肢相并，见图 4。下弦截面3.端斜杆Ba截面刚度和稳定验算:yA4.再分腹杆eg-gK此杆在g节点处不断开，采用通长杆件拉力：Ngk 151.44 KN, Neg 115.74 kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lOx=0.8 X2250= 0.8X2250=1800mm屋架平面外根据支撑布置取:选用2 L 63 5，见图5。2A=1228.6 mm ， ix=19.4mm， iy=30.4mm。x= lox=匚1800 92.78 =53.9 =15019.4因为

12、y拉应力:y = loy Ix只需求4446-3 146.25 =15030.4查表得y=0.32，则50.52 103yA 0.32 1228.6 代叩吋215 咙3N 151.44 101228.6123.26MPa215MPa所选截面满足要求5.竖杆IeN = -79.16KN，l0x0.8l = 0.83052= 2442mm ,IOy I 3052 mm由于杆件内力较按 =150需要的回转lox 244.21 x 1501.63cml oy305.2ly1502.03cm查型钢表，选用2 L 63X5,其几何特性为因为A=1228.62 mml oxlxI oylylx244.21.

13、94305.23.0419.4mm125.88cm100.39cm150150x y 只需求查表得x=0.406 ,iy 30.4mm79.16 103xA 0.406 1228.6158.7MPa 215MPa其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表 2名称杆件编 号内力(KN)计算长度（cm）截面规格截面面积（cm2）回转半径（cm）长细比稳定系数计算应 力Mpal 0xl 0yixiyxy容许长细比xy上弦IJ JK-1264.45150.8452.42L180 X110 X1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦de1230.5130014

14、852L180 X110 X1267.423.18.7496.77169.91350182.51腹杆Aa-30.61991992L63 X512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83253.4253.42L140X90 X1044.5224.473.7456.7167.781500.764185.46Bb490.09208.6260.82L100 X623.8643.14.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.22292L50 X59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bD-42022

15、9.52872L100 X727.5923.094.5374.363.31500.724210.25De299.84228.7285.82L70 X616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.22592L50 X59.6061.532.53135.4102.41500.363159.54eF-235.31250.8312.62L90 X621.2742.794.1389.8975.693500.621178.12Fd145.75249.5311.82L50 X59.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.2

16、2892L50 X59.6061.532.53151.1114.21500.304186.67dH-93.99271.6339.52L70 X616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He50.41-27.55270.8338.42L63 X512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62le-79.16255.2319.12L63 X512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74-44.78230.1453.732L63 X512.2861.943.04118.6149.251

17、500.31117.54gk151.44-42.26230.1453.732L63 X512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96Kf1.12314.1314.12L63 X512.2862.452.45128.2128.22000gI28.08165.9207.42L50 X59.6061.532.53108.782.235029.23Jg-48.1127.6158.92L50 X59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架杆件截面选择表五、节点设计用E50焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 160MPa各杆件内力由表1查得1

18、.下弦节点b(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算:(2)设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 8mm和6mm。所需焊缝长度为:设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 8mm和6mm。所需焊缝长度为: (3)竖杆Cb与节点板连接焊缝计算:根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误 差，按比例绘出接点详图，从而确定节点板尺寸为 457mm X340mm。(4)下弦杆与节点板连接焊缝验算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=854.16-352.13=502.33KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为457mm,受力较大的肢背处的焊缝应力为：f O5 502.33 103 100.79

19、MPa 160MPa2 0.7 6 (457 12)(5)节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如图 7所示图7节点板b尺寸2 .上弦节点B(1)斜杆Bb与节点板连接焊缝计算，与下弦节点 b中Bb杆计算相同。(2)斜杆Ba与节点板连接焊缝计算设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为 10mm和6mm。所需焊缝长度为肢背:, 0.7N 0.7 630830 “ “c 怖lw w 183 20 203mm，取 lw = 210mm2heffw 2 0.7 10 160肢尖:0.3N 0.3 630830 亓lw w 164.28

20、12 176.48mm，取 lw = 180mm2heffw 2 0.7 6 160(3)上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊 缝内的应力由下面计算得1 1hf 节点板厚度 12 6mm， hf 10mm2 2上弦与节点板间焊缝长度为470mm，则556292 0.7 hf1 w12 0.7 6 47014 MPav0.8f ffw 156MPa上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=631.39-

21、0.26=631.13KN偏心距 e =110-25.9 = 84.1mm设需焊缝长度为470mm，则2he6311302 0.7 10 (470 20)100.18MPa1.22)6 M2 0.7hfl：26 631130 84.12 0.7 10 (470 20)2112.33MPa(f)2(112.33)2/ 1.22 )100.182140.62MPa 160MPa(4)节点板尺寸：方法同前，如图8所示图8节点板B尺寸3.屋脊节点K(1)弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密 合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这

22、部分削弱可以靠 节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm，则需焊缝长度为4 0.7 hf ffw282.24 20 302.24mm，取 lw=300mm40.7 10 160拼接角钢长度取 2 (300+20)+24 = 664mm (2 )斜杆与节点板连接焊缝的计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm和5mm，所需焊缝长度为:肢背：0 7 151440lw 12 90.88mm，取 lw=100 mm2 0.7 6 160肢尖：0.3 151440 lw 10 50mm，取焊缝长度 lw=60mm2 0.7 5 160根据上面求得的焊缝长度，并考虑

23、杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出接点详图，从而确定节点板尺寸为 500mm X240mm。(3 )弦杆与节点板的连接焊缝计算：取节点板的长度为500mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为500/2 10 20220 mm。上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载P2 0.7 hf lw55629 w18.06MPa 0.8 f 156.16MPa2 0.7 10 220上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的 15%计算，并考虑此力产生的弯矩设焊脚尺寸为10mm61.58MPa(4)中竖杆与节点板的连接焊缝计算此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸 hf=5mm(5)节

24、点板尺寸：方法同前，如图 9所示图9节点板K尺寸4 .下弦跨中节点f(1)弦杆与拼接角钢连接焊缝计算拼接角钢与下弦杆截面相同，设肢尖、肢背焊脚尺寸为 8mm，则需焊缝长f 67 42 100 215度为 lw - w 67. 404mm，取丨 w=404+16=420mm4 0.7 hf f； 4 0.7 8 160拼接角钢长度2 420+20=860mm(3)弦杆与节点板连接焊缝计算按下弦杆内力的15%计算，设肢背、肢尖焊脚尺寸为 6mm，弦杆一侧需焊 缝长度为讥卄 0.7 1181000 0.15 才肢背：lw 12 104.27m m，取 lw=110mm2 0.7 6 160z r 0

25、.3 1181000 0.15 h 肢尖 lv 12 51.54mm，取 lw =60mm2 0.7 6 160(4)节点板尺寸：方法同前，如图10所示5.端部支座节点a图11 支座节点a为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度，故可取为180mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节 点板的高度相同，厚度同端部节点板为 14mm(1)支座底板计算支座反力 R 55629 10 556290N取加劲肋的宽度为110mm，考虑底板上开孔，锚栓直径取 d=25mm，锚栓孔直 径 为 60mm ， 则 所 需 底 板 面 积：R一锚栓孔缺口面积fc556290 3.14 602 /4 47329.2mm2按构造要求取底12.5板尺寸为280mm 400mm，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积： Ac 280 (2 110 14) 65520 mm2底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每 块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为式中 底板下的平均应力， =8.49MPa2 两边支承对角线长， 2=、(140 14/2)2 1102 172.6mm