钢结构梯形钢屋架课程设计计算书

目录1设计资料2结构形式与选型3荷载计算4内力计算5杆件设计6节点设计7参考文献2梯形钢屋架课程设计计算书一、设计资料：题号：普通梯形钢屋架19号该课程设计题目为：普通梯形屋架，该结构位于佳木斯市。1、车间柱网布置：长度84m；柱距6m；跨度18m2、屋面坡度：1：103、屋面材料：混凝土大型屋面板（包括灌浆）4、荷载标准值1）静载：屋架及支撑自重0.3KN/m²;SBS改性沥青油毛毡防水层0.4KN/m²；20厚水泥砂浆找平层0.4KN/m²;100厚水泥珍珠岩保温层0.4KN/m²冷底子油隔气层0.05KN/m²大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m²管道设备自重0.1KN/m²2）活载：屋面雪荷载或活荷载最大值0.65KN/m²；积灰荷载0.5KN/m²；屋面坡度不大，对荷载影响小，不予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。3二、结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示根据厂房长度(84m60m)、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：45三、荷载计算荷载计算表：荷载名称标准值（KN/m²）设计值（KN/m²）混凝土大型屋面板自重1.41.4×1.35＝1.89屋架及支撑自重0.30.3×1.35＝0.405屋面防水层0.40.4×1.35＝0.54找平层0.40.4×1.35＝0.54保温层0.40.4×1.35＝0.54隔气层0.050.05×1.35＝0.068管道设备自重0.10.1×1.35＝0.135永久荷载总和3.054.118雪荷载、活荷载最大值0.650.65×1.4＝0.91积灰荷载0.50.4×1.4＝0.56可变荷载总和1.151.47荷载组合方法：1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2FF1+F2=(4.118+1.47)×1.5×6=50.292kN2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2FF1=4.118×1.5×6=37.062kNF2=1.47×1.5×6=13.23kN3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2FF2=1.47×1.5×6=13.23kNF3=0.405×1.5×6=3.645kNF4=(1.85+0.91)×1.5×6=24.84kN6四、内力计算计算简图如下杆件名称杆件编号单位荷载F＝1杆件内力计算内力全跨①左跨②右跨③组合一(F1+F2)*①组合二最大值F1*①+F2*②组合三最大值F3*①+F4*②上弦杆AB0000000BC-6.23-4.37-1.86-313.31-288.71-131.25-313.31CD-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下弦杆ac3.472.540.93174.51162.2075.74174.51ce7.965.332.63400.32365.52161.41400.32eg9.285.313.97466.70414.18165.72466.70斜腹杆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竖杆Aa-0.5-0.50-25.14-25.14-14.24-25.14Cc-1-10-50.29-50.29-28.48-50.29Ee-1-10-50.29-50.29-28.48-50.29Gg0.810.410.440.7335.4413.1340.737五、杆件设计：复杆最大内力为326.898KN，查课本表7.4，选用中间节点板厚为10mm，支座板厚为12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-457.65KN计算长度：屋架平面内取节间轴线长度Oxl=1507.5mm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：Oyl=21507.5=3015mm根据屋架平面外上弦杆的计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见下图：设=60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积*A=fN.=215*807.0457650=2637.72mm需要回转半径：*xi=mmlox1.25605075.1*yi=oyl=60015.3=50.25mm根据需要的*A、*xi、*yi查角钢型钢表，初选2L1409010，A=44602mm，xi=25.6mm，yi=67.7mm。按所选角钢进行验算：8x=xoxil=6.255.1507=58.90＜[λ]=150y=yoyil=7.673015=44.53＜[λ]=150双角钢T型截面绕对称(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比yz.43.121430058.058.0.09.019bbltoy,故应按《钢结构》式4.15计算yz故yoytlb7.04613009475.013.544)475.01(yz224224y）（由于xyyz，只需求出x，查轴心受力稳定系数表，x＝0.813N=4460*813.0457650=126.21MPa215MPa所选截面合适。填板每个节间放一块，la=75.4cm40i=40×2.56=102.4cm。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=466.7KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Oxl=3000mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl=9000mm计算需要净截面面积*A=2157.466fN=2170.702mm,选用2L1409010，因为OylOxl,故用不等肢角钢，短肢相并，见下图：A=44602mm，xi=25.6mm，yi=67.7mm。x=xoxil19.1176.253000[]=3509y=94.1327.679000yoyil[]=350所选截面满足要求。填板每个节间放一块，la=150cm80i=40×2.56=204.8cm。3.端斜杆aB已知N＝-326.89kN，Oxl＝Oyl＝2530mm。因为Oxl＝Oyl，故采用不等肢角钢，长肢相并，使xi＝yi，选用角钢2L100808A＝27802mm，xi＝31.5mm，yi＝34.9mm截面刚度和稳定验算：x=32.805.312530xoxil[]=150y=49.729.342530yoyil[]=150因为xy只需求x，查表得x=0.68716.1712780687.0326890ANyMPa215MPa所选截面满足要求。填板放两块，la=84.5cm40i=40×3.15=126cm。4斜腹杆Bc杆件轴力：N=238380N计算长度：mmlox4.20902613*8.0，mmloy2613因为oxoyll，故采用不等肢角钢，长肢相并，使xiyi。设60，查Q235钢的稳定系数表，可得807.0，则需要的截面积为24.71108215238380mmfNA需要的回转半径：10mmix84.34604.2090，mmiy55.43602613根据需要A，xi，yi查角钢规格表，选用2L906，肢背间距a=10mm,则A=21.282cm,xi=2.79cm,yi=4.05cm按所选角钢进行验算：15092.749.274.2090xoxxil1506055.432613yoyyil满足长细比要求。由于yx，只需求x。查表x=0.740，则MPaMPaANx2152.01122128238380故所选截面合适。填板放两块，la=87.4cm40i=40×2.79=111.6cm。其他杆件的计算结果列在下表：杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm²）回转半径（cm）长细比容许长细比[λ]计算应力yNAφ（N/mm²）0xl0ylxiyixλyλ上弦FG-475.65150.75301.32┐┌140×90×1044.62.566.7758.8844.50150.00126.21下弦ab466.703009002┐┌140×90×1044.62.566.77117.18132.93350.00104.64斜腹aB-326.892532532┐┌100×80×827.83.153.4180.3174.19150.00171.16Bc238.38209.04261.32┐┌90×621.282.794.0574.9264.51350.00112.02cD-169.98229.12286.42┐┌80×515.822.483.6392.3878.89150.00177.01De94.54229.12286.42┐┌50×59.61.532.45118.1096.75350.0098.47eF-34.70249.92312.42┐┌63×512.281.942.96128.82105.54150.0072.08Fg-42.16249.92312.42┐┌63×512.281.942.96128.82105.54150.0087.58竖杆Aa-25.14159.21992┐┌63×512.281.942.9682.0667.22150.0030.33Cc-50.29183.22292┐┌50×59.61.532.45119.7393.46150.00119.88Ee-50.29207.22592┐┌50×59.61.532.45135.42105.71150.00144.31Gg40.73231.22892┐┌63×512.281.532.96151.1197.63350.0033.1611相应斜杆的焊缝长度：aB肢背8-160肢尖6-110；Bc肢背8-120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：上下弦杆在节点之间各填一个；复杆之间全部填2个；中间竖杆为三个。六、节点设计各杆件的内力由上表查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即fh和wl，然后根据wl的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160wffMPa各杆件内力由上表查得1.下弦节点c（1）斜杆Bc与节点的连接焊缝计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背：mmfhNlwfew68.1041668.8816087.022383803/223/2，取wl＝120mm肢尖：mmfhNlwfew12.711212.5916067.022383803/123/1`，取`wl＝90mm12（2）斜杆cD与节点的连接焊缝计算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背：mmlw24.791624.6316087.021699803/2，取wl＝100mm肢尖：16067.028.3987423