鋼結構梯形屋架課程設計計算書絕對完整

1、第一章：設計資料 某單跨單層廠房，跨度L24m，長度54m，柱距6m，廠房內無吊車、無振動設備，屋架鉸接于混凝土柱上，屋面采用1.5*6.0m太空輕質大型屋面板。鋼材采用Q235BF，焊條采用E43型，手工焊。柱網布置如圖2.1所示，桿件容許長度比：屋架壓桿【】150屋架拉桿【】350。第二章：結構形式與布置2.1 柱網布置圖2.1 柱網布置圖2.2屋架形式及幾何尺寸由于采用大型屋面板和油氈防水屋面，故選用平坡梯形鋼屋架，未考慮起拱時的上弦坡度i1/10。屋架跨度l24m，每端支座縮進0.15m，計算跨度l0l2*0.15m23.7m；端部高度取H02m，中部高度H3.2m；起拱按fl0/50

2、0，取50mm，起拱后的上弦坡度為1/9.6。配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用鋼屋架間距B6m，上弦節(jié)間尺寸1.5m。選用屋架的桿件布置和尺寸如施工圖所示。圖2.2 屋架的桿件尺寸2.3支撐布置由于房屋較短，僅在房屋兩端5.5m開間內布置上、下弦橫向水平支撐以及兩端和中央垂直支撐，不設縱向水平支撐。中間各屋架用系桿聯(lián)系，上下弦各在兩端和中央設3道系桿，其中上弦屋脊處與下弦支座共三道為剛性系桿。所有屋架采用統(tǒng)一規(guī)格，但因支撐孔和支撐連接板的不同分為三個編號：中部6榀為WJ1a ,設6道系桿的連接板，端部第2榀為WJ1b，需另加橫向水平支撐的的連接螺栓孔和支撐橫桿連接板；端部榀（共兩榀）為

3、WJ1c。圖2.3 上弦平面圖2.3下弦平面與剖面第三章：荷載計算及桿件內力計算3.1屋架荷載計算表3.1 屋架荷載計算表分類荷載項目名稱荷載大?。↘N/m2）組合系數(shù)（KN/m2）組合值（KN/m2）恒載1太空輕質大型屋面板0.851.351.1482防水層0.100.1353屋架及支撐自重0.150.2034懸掛管道0.050.068和1.151.553活載屋面活荷載0.51.40.70總荷載2.253.2屋架桿件內力系數(shù) 屋架上弦左半跨單位節(jié)點荷載作用下的桿件內力系數(shù)經計算如圖所示。屋架上弦左半跨單位節(jié)點荷載、右半跨單位節(jié)點荷載、全跨單位節(jié)點荷載作用下的屋架左半跨桿件的內力系數(shù)kL、kR

4、、k（kLkR）按圖3.1所示，并已抄入表3.2中。圖3.1 屋架內力系數(shù)圖3.3桿件內力組合 組合一全部恒、活荷載全部恒、活荷載：q=2.25KN/m2，F(xiàn)=2.25*1.5*6=20.25KN,桿件組合內力 N1=20.25k（KN） 組合二全跨恒荷載、半跨活荷載（相應于全垮恒、活荷載減去半跨活荷載）活荷載：q=0.7KN/m2，F(xiàn)=0.7*1.5*6=6.3KN, 桿件組合內力 N2= N16.3kL,R （KN） 組合三全跨屋架和支撐重、半跨屋面板重和活荷載：屋架和支撐重：q=0.15*1.350.20KN/m2，F(xiàn)=0.2*1.5*6=1.8KN,活荷載：q=1.0*1.35+0.7

5、2.05KN/m2，F(xiàn)=2.05*1.5*6=18.45KN,桿件組合內力 N3= 1.8k+18.45 kL,R （KN）桿件內力組合見表3.2，其中第二、三組合對個別kL 、kR正負號的桿件計算，因為這種情況下第二、三組合的弦桿左右節(jié)間內力差N（設計弦桿焊縫用）將大于第一組合的N。表3.2 屋架桿件內力組合表桿件內力系數(shù)組合一組合二組合三內力設計值全恒活全恒半活全垮屋架和支撐重半跨屋面板重和活荷載KkL、kRN1=20.25k(1)6.3kL(kR)(2)N2(1)-(2)1.8k(3)18.45 kL(kR)(4)N3(3)+(4)N上弦桿AB0000BD-8.729-6.253-2.4

6、76-176.762-176.762DF-13.522-9.036-4.486-273.821-273.821FH-15.227-9.152-6.075-308.347-57.658-38.273-250.68-27.074-27.409-168.854-112.084-196.26-139.49-308.347HK-14.724-7.362-7.362-298.161-46.381-46.381-26.503-135.829-135.829-162.33-162.33-298.161下弦桿ac4.7393.4891.25095.96595.965ce11.5247.9993.525233.3

7、61233.361eg14.6219.3245.297296.07558.74133.371237.33260.7026.318172.02897.730198.346124.047296.075gk15.1328.4166.716306.42353.02142.311253.40264.1127.238155.275123.91182.513151.148306.423斜桿aB-8.872-6.532-2.340-179.658-179.658Bc6.7794.6672.112137.275137.275cD-5.424-3.395-2.029-109.836-109.836De3.6831

8、.8921.79174.58174.581eF-2.486-0.697-1.789-50.342-50.342Fg1.101-0.4561.55722.295-2.8739.80925.16812.4861.982-8.41328.727-6.43130.708-6.43130.708gH0.0381.560-1.5220.76959.828-9.589-9.05910.3580.06828.782-28.081280.850-28.01328.850-28.013Hk-1.096-2.4741.378-22.194-15.5868.681-6.608-30.875-1.973-45.6452

9、5.424-47.61823.451-47.61823.451豎桿Aa-0.5-0.50-10.125-10.125CcGgEe-1.0-1.00-20.25-20.25Kk1.9660.9830.98339.81239.812支座反力R86.0251.975162.00162.00第四章：屋架桿件截面選型由表3.2知，腹桿最大內力N-179.658KN，查得采用節(jié)點板厚t8mm，但支座節(jié)點板加厚為12mm。4.1桿件截面選型 上弦桿AK為受壓桿，先假設，b類截面0.714，f215N/mm2， AN/f308347N/0.714*215N/mm22008.644mm2，=1508/90=16

10、.75mm, =3016/90=33.51mm查課本上冊附表四，選用L100*80*6，短肢相并雙角鋼。各桿件選型均按此法，計算數(shù)據(jù)如表4.1、4.2，選型見表4.3。表4.1 受拉桿件截面選型及強度驗算表桿類桿號內力所需截面積l0xl0yixiy截面選型截面積ixiy應力215滿足要求壓桿等肢a B-179.658-1694.8872539253923.08223.082L75*6176023.134.6109.91373.382109.9130.493867.680-207.056c D-109.836-1036.1892298287320.89126.118L63*5122819.428

11、.9118.45499.412118.4540.447548.916-200.096e F-50.342-474.9252506313222.78228.473L63*5122819.428.9129.175108.374129.1750.392481.376-104.579H k-47.618-449.2262179339919.80930.900L63*5122819.428.9112.320117.612117.6120.453556.284-85.600A a-10.125-95.5192015201518.31818.318L56*5108217.226.2117.15176.908

12、117.1510.453490.146-20.657C c-20.250-191.0381840230016.72720.909L56*5108217.226.2106.97787.786106.9770.511552.902-36.625E e-20.250-191.0382080260018.90923.636L56*5108217.226.2120.93099.237120.9300.432467.424-43.323G g-20.250-191.0382320290021.09126.364L56*5108217.226.2134.884110.687134.8840.365394.9

13、30-51.275表4.2 受壓桿件截面選型及強度驗算表桿類桿號內力所需截面積截面選型截面積ixiy應力215滿足要求拉桿等肢B c137.275638.488L45*469813.821.6152.029121.389196.669D e74.581346.888L45*469813.821.6166.522133.009106.850F g30.708142.828L45*469813.821.6181.594145.00043.994g H28.850134.186L45*469813.821.6197.029157.36141.332K k39.812185.172L45*469813

14、.821.6208.696133.33357.037表4.3 屋架桿件截面選型表桿件內力設計值（KN）幾何長度l(mm計算長度（mm）截面形式及規(guī)格A回轉半徑mm長細比穩(wěn)定系數(shù)應力設計值l0xl0yixiy弦桿AK-308.347150815083016L100*80*6212024.046.162.8365.420.780186.47ak306.4233000300011850L90*56*5144215.944.7188.68265.1212.50斜桿aB-179.658253925392539L90*56*7196615.723.223.4109.440.499-207.05Bc137.

15、275262220982622L45*469813.821.621.6121.389196.669cD-109.836287322982873L63*5122819.428.9118.45499.410.447-200.09De74.581287322982873L45*469813.821.6166.522133.009106.850eF-50.342313225063132L63*5122819.428.9129.175108.3740.392-104.579Fg-6.43130.708313225063132L45*469813.821.6181.594145.0043.994gH28.

16、850-28.013339927163399L45*469813.821.6197.029157.36141.332Hk-47.61823.451339927193399L63*5122819.428.9112.32117.6120.453-85.6豎桿Aa-10.125201520152015L56*5108217.226.2117.15176.910.453-20.657Cc-20.25230018402300L56*5108217.226.2106.97787.7860.511-36.625Ee-20.25260020802600L56*5108217.226.2120.93099.23

17、70.432-43.323Gg-20.25290023202900L56*5108217.226.2134.884110.6870.365-51.275Kk39.81232002880L45*469813.821.6208.696133.3357.037注：節(jié)點板t8mm，（腹桿最大內力Nmax-179.658KN）；f215N/mm2；壓桿【】150，拉桿【】350；第五章：屋架桿件焊縫計算5.1腹桿焊縫計算表5.1 腹桿焊縫計算表桿件內力設計值N(KN)需要焊縫（mm2）采用焊縫（mm）計算時lw按表值10mm雙角鋼焊縫計算公式（ffw=160N/mm2）hf1lw1=N/320(N/34

18、4.6)hf2lw2hf2lw2=N/746.7(N/640)hf1-lw1hf2-lw2斜桿aB-179.658561.431240.6036105550Bc137.275428.984183.842680580cD-109.336343.238147.095580580其他112580580豎桿1125805805.2下弦桿焊縫計算表5.2 下弦桿焊縫計算表節(jié)點N1(KN)N2(KN)N(KN)需要焊縫（mm2）采用焊縫（mm）計算時lw按表值10mmN組合和說明hf1lw1=N/298.7hf2lw2=N/896“”表示hflw500mm2，用角焊縫5100或695hf1-lw1hf2-

19、lw2a095.96595.965321.276107.10451105110第一組合c95.965233.361137.396459.980153.34451105110第一組合e233.361296.07562.714209.95669.99351105110第一組合g124.047151.14827.10190.7330.24751105110第三組合k306.423306.42345.96153.86751.295595595每側焊縫按0.15Nmax（第三組合N）5.3上弦桿角鋼尖焊縫計算表5.3 上弦桿角鋼尖焊縫計算表節(jié)點N1(KN)N2(KN)N(KN)需要焊縫（mm2）采用焊縫

20、hf2（mm）=采用焊縫hf2（mm）N組合和說明llw=l-10“”表示hflw500mm2，用角焊縫5100或695B0-176.762176.7622452355.656第一組合D-176.762-273.82197.0592352253.345第一組合F-273.821-308.34734.5262202101.335第一組合H-196.263-162.33233.9312051951.495第三組合K-298.161298.16144.724每側焊縫按0.15Nmax（第三組合N）注： 上弦桿L100*80*6，b=80mm, z0=21.2mm, e=b-z0=60.3mm,取用6

21、5mm； 焊縫長度l按畫節(jié)點圖時為滿足腹桿焊縫長度所確定得節(jié)點板實際寬度（中節(jié)點K的l略經放大使求得的hf2較為合理）。第六章：屋架節(jié)點設計6.1下弦拼接節(jié)點k下弦桿為L90*56*5，拼接角鋼用相同規(guī)格。角鋼t5mm，拼接角鋼焊縫位于角鋼尖，用hf5mm，焊縫為：lw=N/4*0.7hf* ffw=491060 N/4*0.7*5mm*160N/mm2=219.22mm,取220mm，采用拼接角鋼半長L=2(lw+2hf)+b=2*(220+2*5)+20=480mm,扣除半縫寬5mm和正反面焊口各10mm后，焊縫計算長度為縱向470mm220mm，滿足要求。拼接角鋼水平肢寬90mm，故采用

22、斜切，安裝螺栓位置考慮以后連橫向水平支撐時可以應用，其與斜切邊的邊距經檢查足夠。拼接角鋼豎肢原寬56mm，為焊縫需切肢：t+hf+5=5+5+5=15mm,切后余高h56-1541mm，端部直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。6.2上弦拼接節(jié)點K上弦桿起拱后坡度1/9.6，端部取直切，截面為L100*80*6，拼接角鋼用相同規(guī)格，熱彎成型，角鋼t5mm，拼接角鋼焊縫位于角鋼尖，用hf5mm，焊縫為：lw=N/4*0.7hf* ffw=308347 N/4*0.7*5mm*160N/mm2=137.655mm,取300mm，焊縫計算長度為300mm2*137.655275.31mm，滿足要

23、求。拼接角鋼豎肢原寬80mm，為焊縫需切肢：t+hf+5=6+5+5=16mm,實用20mm，切后余高h80-1565m，端部直切。6.3下弦一般節(jié)點cBc桿： hf1=6mm, hf2=6mm 焊縫長度：肢背：lw1=0.7N/2heffw=0.7*137.275*103/(2*0.7*6*160)=71.50mm,取80mm；肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*137.275*103/(2*0.7*6*160)=30.64mm,取80mm；cD桿： hf1=5mm, hf2=5mm 焊縫長度：肢背：lw1=0.7N/2heffw=0.7*109.836*103/(2*0.7*5*

24、160)=68.64mm,取80mm；肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*109.836*103/(2*0.7*5*160)=29.42mm,取80mm；Cc桿為豎桿，N=-20.25KN很小，焊縫長度也按構造取80mm。（其余下弦節(jié)點按此方法計算腹桿焊縫見表5.2 下弦桿焊縫計算表。）由上求得長度確定節(jié)點板尺寸240mm*320mm,下弦節(jié)點連接焊縫長度為32.0cm，hf=5mm, N233.36195.965133.396KN, 受力較大的肢背處的剪應力為0.75*137396/【2*0.7*5*（320-10）】47.49N/mm2ffw160 N/mm2， 焊縫強度滿足要求

25、。6.4上弦一般節(jié)點BBC桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“c”相同： aB桿： hf1=6mm, hf2=5mm 焊縫長度：肢背：lw1=0.7N/2heffw=0.7*179.658*103/(2*0.7*6*160)=93.57mm,取105mm；肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*179.658*103/(2*0.7*5*160)=40.10mm,取50mm；為了便于在上弦擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm，用塞焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來（詳見施工圖），塞焊縫做兩條焊縫計算，焊縫設計強度值應乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略取屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦

26、垂直。（其余上弦節(jié)點按此方法計算腹桿焊縫見表5.3 上弦桿角鋼尖焊縫計算表。）驗算強度如下：肢背塞焊縫 hf1=1/2*節(jié)點板厚00.5*84mm,按構造取5mm，上弦與節(jié)點板間（滿焊焊縫長度為245mm。82.73N/mm20.8*ffw128 N/mm2， 焊縫強度滿足要求。肢尖焊縫 hf1=6mm,上弦與節(jié)點板間（滿焊）焊縫長度為245mm。27.27N/mm2ffw160 N/mm2， 焊縫強度滿足要求。6.5支座節(jié)點a屋架支座中線縮進軸線（柱外邊線）150mm，柱寬400mm，支座底板三面與柱邊留距離10 mm，內側面按對稱，故底板尺寸為2a*2b,a=140 mm,b=190 mm,錨栓采用2M24，位置和錨栓孔尺寸如圖。支座中心處設加勁肋90*10，加勁肋外側離錨栓墊板邊c=14 mm. 底板計算為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm，在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等，厚度為10mm。 計算時底板尺寸偏安全僅按節(jié)點板加勁肋范圍，加勁肋以外部分底板剛度較差，認為受反力較小而忽略，故底板尺寸按2a=