m梯形钢屋架设计

m梯形钢屋架设计Thedocumentwasfinallyrevisedon2021高等教育自学考试钢结构课程设计准考证号：姓名:冯桀铭1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m，2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。3）屋面采用×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考虑作为支撑用）。4）该车间所属地区为郑州市5）采用梯形钢屋架考虑静载：①1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（m）④支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43型。2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=（3040－1990）/10500=1/10；屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示：1990135022902590289031902608285931193370253528593129339615091508150AacegIBCDFGHI15008=12000×150815081508150815081508起拱50图1：24米跨屋架几何尺寸3、支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）上弦平面支撑布置屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置4、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：荷载计算表荷载名称标准值(KN/m^2)预应力钢筋混泥土屋面板二毡三油加绿豆沙找平层２cm厚屋架及支撑重量+×24=永久荷载总和屋面活载（大于雪荷载）可变荷载总和计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1)满载（全跨静荷载加全跨活荷载）节点荷载①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为F＝（×+×+××）××6＝②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为F＝（×+××+××）××60＝kN2)全跨静荷载和（左）半跨活荷①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全垮节点永久荷载F1=（×）××6＝半垮节点可变荷载F2＝（×+××）××6＝②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全垮节点永久荷载F1=（×）××6＝kN半垮节点可变荷载F2＝（××+××）××6＝故应取P＝3)全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全跨屋架和支撑自重F3=×××6＝半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（×+×）××6＝②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全跨屋架和支撑自重F3＝×××6＝半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（×+××）××6＝5﹑屋架杆件内力计算见附表16﹑选择杆件截面按腹杆最大内力Nab=,查表，选中间节点板厚度为8mm，支座节点板厚度10mm。1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力NFH=计算在屋架平面内：为节间轴线长度，即lox=l。=,loy=301.6cm＝0.659Areq＝N/f＝711010/×310×100)=34.803cm2假定＝70ixreq=lox/＝70＝2.54cmiyreq＝loy/＝70＝5.08cm由附表9选2125×80×10，短肢相并，如下图所示，A＝2×＝39.42cm2、ix=2.26cm、iy=6.04cm截面验算：x＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)双角钢T形截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比yzb1/t==0.56loy/b1=×=,则：yz＝*b1/t（1+l2oy2t/b12）=×14（1+2×2×4）=〈x故由max＝x＝查附表得＝由N/A=×1000/××100)＝2mmf(满足)故上弦杆采用2125×80×10截面形式2）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力Ngi=计算lox＝300cmloy=2370/2=1185cm,Anreq=N/f=×1000/(310×100)=22.80cm2由附表9选2125×80×7短肢相并A＝2×＝28.2cm2，ix＝2.3cm，iy＝5.97cmnA/N＝=×103/×102)=2mmf(满足)x＝lox/ix＝300/=［］＝350(满足)y＝loy/iy=1185/=［］＝350(满足)故下弦杆采用2125×80×7短肢相并3）腹杆①、aB杆NaB＝－，loy=lox＝l=253.5cm选用2110×70×8长肢相并查附表9得：A＝2×=27.88cm2,ix＝3.51cm，iy＝2.85cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b2/t=7/=0.48loy/b2=*7=按式yz＝y［1＋（b42）/（l2oy2t）]＝×［1＋×74/2×2]=94yzx,由yz查附表得x＝则A/N×1000/**100)=2mmf(满足)故Ab杆采用2110×70×8长肢相并②、Bc杆NcB＝,lox=0.8L＝*=208.6cm,loy=L=260.8cm选用275×8A＝2×＝23cm2，ix＝2.28cm，iy＝3.42cmx＝lox/ix＝=［］＝350(满足)y＝loy/iy==［］＝350(满足)nA/N＝=×1000/(23×100)=N/2mmf(满足)③、cD杆NcB＝－,lox=0.8L＝×=228.72cm,loy=L=285.9cm选用275×8A＝2×＝23cm2，ix＝2.28cm，iy＝3.42cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b/t=75/8=0.58loy/b=×=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×42×2=86由于xyz,则由x查附表得=nA/N＝=×1000/*23×100)=N/2mmf(满足)④、De杆NeD＝,lox=0.8L＝*=228.72cm,loy=L=285.9cm选用256*5A＝2×＝10.84cm2，ix＝1.72cm，iy＝2.62cmx＝lox/ix＝=［］＝350(满足)y＝loy/iy==［］＝350(满足)nA/N＝=×1000/×100)=N/2mmf(满足)⑤、eF杆NeF＝按压杆进行计算：lox=0.8L＝×=250.3cm,loy=L=312.9cm选用275×8A＝2×＝23cm2，ix＝2.28cm，iy＝3.42cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b/t=75/8=0.58loy/b=×=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×42×2=由于xyz,则由x查附表得=nA/N＝=×103/×23×102)=N/2mmf(满足)nA/N＝=×103/(23×102)=N/2mmf(满足)⑥、Fg杆+按压杆进行计算：NgF＝lox=0.8L＝×=249.5cm,loy=L=311.9cm选用256×5A＝2×＝10.84cm2，ix＝1.72cm，iy＝2.62cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b/t==loy/b=×=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×42×2=由于由于xyz,则由x查附表得=nA/N＝拉=×1000/×100)=2mmf(满足)nA/N‘压＝=×1000/*×100)=2mmf(满足)⑦、gH杆+按压杆进行计算：NgH＝lox=0.8L＝×=271.7cm,loy=L=339.6cm选用263×5A＝2×＝12.28cm2，ix＝1.94cm，iy＝2.89cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b/t==0.58loy/b=×=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×42×2=由于由于xyz,则由x查附表得=nA/N＝拉=×1000/×100)=N/2mmf(满足)nA/N‘压＝=×1000/××100)=2mmf(满足)由于NgH上的力都不大，选用的263×5可以满足力的要求⑧、Hi杆按压杆进行计算：NgF＝lox=0.8L＝×337=269.6cm,loy=L=337cm选用263×5A＝2×＝12.28cm2，ix＝1.94cm，iy＝2.89cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy=337/=［］＝150(满足)因为b/t==loy/b=×337/=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×43372×2=由于由于xyz,则由x查附表得=nA/N＝拉=×1000/×100)=2mmf(满足)nA/N‘压＝=×1000/*×100)=2mmf(满足)4）竖杆①、Aa杆NAa=，lox=loy=L=200.5cm选用263×5A＝2×＝12.28cm2，ix＝1.94cm，iy＝2.89cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy==［］＝150(满足)因为b/t==0.58loy/b=×=,则yz=y（1+4l2oy2t）=×(1+×42×2=由于由于xyz,则由x查附表得=，则：nA/N＝=×103/××102)=2mmf(满足)②CcNEe=NGg=内力大小相同，选用长细比较大的竖杆Gg进行设计，可保证其他竖杆的安全。则：lox=0.8L＝×289=231.2cm,loy=L=289cm选用263×5A＝2×＝12.28cm2，ix＝1.94cm，iy＝2.89cmx＝lox/ix＝=［］＝150(满足)y＝loy/iy=289/=100［］＝150(满足)因为b/t==0.58loy/b=×289/=,则yz=y（1+4l2oy2t）=100×(1+×42892×2=由于由于xyz,则由x查附表得=，则：nA/N＝=×103/××102)=N/2mmf(满足)③Ii杆NiI＝，L0=0.9L=×319=287.1cm选用263×5如图所示十字相连，查附表8得：A＝12.28cm2，xo=xo=0/0xiL==［］＝350(满足)nA/N＝=×103/×102)=N/2mmf(满足)7、节点设计在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为：角钢肢背所需焊缝长度1l：11120.7wffKNlhf角钢肢尖所需焊缝长度2l：22220.7wffKNlhf如腹杆aB，设计杆力N＝kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf1＝8mm，hf2＝6mm。因aB杆系不等边，角钢与长肢相连，故K1＝，K2＝。则：l1＝××103)/(2××8×200)=119.9mm取l1＝130mml2＝××103)/(2××6×200)=,取l2＝100mm其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力