钢结构桁架设计计算报告书.doc

renchunmin一、设计计算资料1. 办公室平面尺寸为18m66m，柱距8m，跨度为32m，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾级别：二级，设计使用年限：50年。2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不不不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C20070202.5，屋面坡度i=l/20l/8。3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm600mm，所用混凝土强度级别为C30，轴心抗压强度设计值fc14.3N/mm2。抗风柱柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。4. 钢材用 Q235-B，焊条用 E43系列型。5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所属区内。7. 屋盖荷载原则值：(l) 屋面活荷载0.50 kN/m2 (2) 基本雪压 s0 0.40 kN/m2 (3) 基本风压 w0 0.45 kN/m2 (4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m2 (5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重0.12+0. 01l kN/m2 8. 运送单元最大尺寸长度为9m，高度为0.55m。二、屋架几何尺寸拟定1.屋架杆件几何长度屋架计算跨度，端部高度取跨中高度为。跨中起拱高度为60mm（L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。 （虚线为起拱后轮廓）2.檩条、拉条、及撑杆：长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要，檩条最大容许间距为1800mm。此外，屋架上弦节点处普通应设檩条。因此，将檩条设立在各上弦结点上，檩距为1502mm，檩条跨度在时，至少在跨中布置一道拉条，跨度不不大于时，宜布置两道。此檩条跨度为9m，可在3分点处分别布置一道拉条，布置如下图：三、屋盖支撑布置1、设立支撑必要性及图示必要性：平面屋架在其自身平面内，由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具备较大刚度，但在垂直于屋架平面内，不设支撑体系却不能保持其几何不变，当在屋架端部两屋架间未设立垂直支撑时，虽然有檩条和系杆连系，屋架互相间仍是几何可变，在侧向为作用下屋架会倾斜。各支撑作用：1）横向支撑 上弦平面横向支撑能保证上弦杆侧向稳定性，当山墙柱上端支撑于屋架上下弦某些节点上时，横向支撑可传递山墙上纵向水平荷载。2）纵向支撑 与横向支撑一起形成水平刚性盘，增长房屋整体刚度，在车间设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷载较大框架所受水平荷载和产生水平变形，有托梁时，可保证托梁侧向稳定。3）垂直支撑 保持屋架侧向几何特性和稳定性，下弦无横向支撑时，作为下弦系杆节点，传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱，保证吊装屋架时稳定和安全。其中SC为上弦支撑、XC为下弦支撑、CC为垂直支撑、GG为刚性系杆、LG为柔性系杆、GWJ为屋架。四、荷载计算1、永久荷载（水平投影面）压型钢板 kN/檩条（0.5kN/m） 查表得到Z25070202.5檩条每米长质量为8.380 kg/m kN/屋架及支撑自重 0.12+0.01L=0.42kN/ 共计 0.628kN/ 2、可变荷载（水平投影面）屋面荷载和雪荷载不会同步浮现，计算时，取较大荷载原则值进行计算。故取屋面活荷载0.5 kN/进行计算。3、风荷载风压高度变化系数为1.025，屋面迎风面体型系数为-0.6，背风面为-0.5，因此负风压原则值（垂直于屋面）为：迎风面：kN/背风面：kN/对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力也许不不大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中内力均也许变号，必要考虑风荷载组合。但此处风荷载不大于永久荷载，故不考虑风荷载影响。五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制荷载组合值为：kN/由可变荷载控制荷载组合值为：kN/故可变荷载效应起控制作用。每个节点负载面积为 压型钢板 0.15013.5=2.025kN檩条（0.5kN/m） 0.05813.5=0.783kN屋架及支撑自重 0.4213.5=5.67kN活荷载取为 0.513.5=6.75kN1、荷载组合考虑如下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载：中间节点荷载： kN 端部节点荷载： kN组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载：（假设半跨可变荷载在左边半跨）左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面构造材料+半跨施工荷载：（假设半跨屋面构造材料+半跨施工荷载在左半跨）左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN2、由构造力学求解器求得各杆内力杆件组合一（kN）组合二（kN）组合三(kN)内力设计值（kN）在左在右在左在右下弦杆ab000000bd305.41264.8198.92250.32160.94305.41df509.65433.28340.56406.03280.26509.65fh621.77515.15428.93477.12360.15621.77hj661.58529.05475.48481.77409.1661.58jk643.58488.6488.6433.32433.32643.58上弦杆AB-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.68BC-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.68CD-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421.08DE-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421.08EF-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56FG-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56GH-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52HI-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52IJ-659.88-515.56-486.4-464.07-424.51-659.88JK-659.88-515.56-486.4-464.07-424.51-659.88竖杆Aa-196.2-172.79-125.12-164.44-99.76-196.2Bb-19.56-19.57-10.13-19.57-6.77-19.57Dd-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Ff-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Hh-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Jj-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Kk000000斜杆Ab239.89209.76154.48199.01124.02239.89Cb-214.95-184.62-141.76-173.8-115.65-214.95Cd170.79143.1116.21133.2296.75170.79Ed-138.86-112.2-98.64-102.69-84.29-138.86Ef103.1578.6477.9969.8969.01103.86Gf-75.17-51.41-62.72-42.94-58.28-75.17Gh45.7123.7245.6915.8845.6845.71Ih-20.381.03-31.988.67-36.128.67 -36.12Ij-4.33-24.2717.69-31.3825.5425.54 -31.38Kj27.8447.33-5.0654.28-16.7954.28 -16.79将上表中每根杆件内力最大值选出，即得到最不利内力组合，如下图：六屋架节点板厚度，杆件截面选取和填板设立。1.屋架节点板厚度拟定一种桁架所有节点板厚宜相等（支座节点板比其她节点板厚2mm），依照受力最大杆件来拟定，所有腹杆中， 杆内力最大，为181kN239.89KN300KN，查表得：屋架中间节点板厚度取8mm,支座节点板厚度取10mm。2.杆件截面选取上弦杆上弦杆IJ和JK所受轴力最大，为受压杆，内力设计值为。规范规定弦杠在桁架平面内计算长度均取 故上弦杠平面外侧向支承点间距为节间长度3倍，故上弦截面选用两不等肢角钢短肢相并，设， ，有： 且节点板厚为8mm,试选截面， 短肢相并其截面几何特性： ， ，截面验算：,对短肢相并不等边双角钢： 故可近似取取，查表得所选截面满足。下弦杆下弦杆轴力最大，为受拉杆，内力设计值为下弦杆计算长度： ，节点板厚度为8mm,试取截面，短肢相并其截面几何特性： ， ，截面验算：,所选截面满足。受压腹杆腹杆中受压力最大者，即杆内力设计值为由于为单系斜杆，故其计算长度： 上弦截面选用两不等肢角钢长肢相并，设， ，有： ， 且节点板厚为8mm,试选截面， 长肢相并其截面几何特性： ， ，截面验算：对长肢相并不等边双角钢：故取取，查表得 所选截面满足。受拉腹杆腹杆中受拉力最大者，即杆，其内力设计值为计算长度： ， 节点板厚度为8mm,试取截面，其截面几何特性： ， ，截面验算： 所选截面满足。别的杆件截面选取见表杆 件计算内力(N)几何长度(mm)计算长度(mm)截面规格截面面积(cm2)回转半径(mm)长细比容许长细比稳定系数验算强度N/An 或整体稳定N/(min A)填板数量焊缝(mm)名称编号l0xl0yAixiyxy(yz)minhfl1l2上弦杆AB-6601502150245062 140901044.52.566.6958.6767.351500.77193.24187050BC187050CD1818060DE1818060EF1825090FG1825090GH18280100HI18280100IJ18280100JK18280100下弦杆ab66230003000148502 125808322.286131.58247.5350206.89185050bd1813050df1822080fh1827090hj18280100jk1827090受压腹杆Aa-1961500150015002 7550818.92.352.1963.8368.491500.76136.35289050Bb-19.61568125415682 563647.181.791.6170.0697.391500.5747.73345050Cb-2152223177822232 7550818.92.352.1975.66101.511500.55207.92389050Dd-19.61718137417182 563647.181.791.6176.76106.711500.5153.27345050Ed-1392336186923362 7550818.92.352.1979.53106.671500.51142.68386050Ff-19.61868149418682 563647.181.791.6183.46116.021500.4659.66345050Gf-75.22454196324542 704549.092.261.9286.86127.811500.4207.69447050Hh-19.616142 563647.181.791.6190.17125.341500.4166.81445050Ih-36.12573205825732 704549.092.261.9291.06134.011500.37107.35445050Ij-31.42573205825732 704549.092.261.9291.06134.011500.3793.26445050Kj-16.82697215826972 704549.092.261.9295.49140.471500.3453.83445050Kk02243179422432 563647.181.791.61100.22139.321500.350.00445050受拉腹杆Ab24016142 50611.41.522.4106.1884.08350210.872614050Cd1712225178022252 50611.41.522.4117.1192.71350150.132610050Ef1042335186823352 4546.971.382.16135.36108.10350148.97249050Gh45.72454196324542 4546.971.382.16142.25113.6135065.56245050Ih8.672573205825732 4546.971.382.16149.13119.1235012.44245050Ij25.52573205825732 4546.971.382.16149.13119.1235036.63245050jK54.32697215826972 4546.971.382.16156.38124.8635077.85245050jK,Ij,Ih 为既受拉又受压杆件，截面依照所得截面面积最大值取值3、填板设立依照规定，双角钢杆件无论是T形截面或是十字形截面，角钢两背面某些分别贴在节点板上，为了使两角钢整体工作，在节点与节点之间两角钢必要设立填板。填板间距不应超过下列数值：受压构件40i 受拉构件80i受压构件在两个侧向支撑点之间填板不少于2个，每块填板尺寸：厚度t=节点板厚度 宽度b=5080 mm b 8hf+2hf 高度 h= 角钢连接边宽度+2（1015）mm 当为十字形截面时，填板不伸出角钢轮廓以外，每边缩进1015mm杆件杆件长度角钢连接边宽度填板厚度填板宽度填板高度i(cm)数量实际间距容许间距上AB1352908601106.69113522676弦杆别的上弦杆1502908601106.69115022676下ab300080860100613000 3200弦bd300080860100613000 3200杆df300080860100613000 3200fh300080860100613000 3200hj300080860100613000 3200jk300080860100613000 3200受Aa150075860952.192750 876压Bb156856860761.613523 644腹Cb222375860952.193741 876杆Dd171856860761.613573 644Ed233675860952.193779 876Ff186856860761.613623 644Gf245470860901.924614 768Hh56860761.614505 644Ih257370860901.924643 768Ij257370860901.924643 768Kj269770860901.924674 768Kk224356860761.614561 644受Ab50860702.421009 1920拉Cd222550860702.421113 1920腹Ef233545860652.1621168 1728杆Gh245445860652.1621227 1728Ih257345860652.1621287 1728Ij257345860652.1621287 1728jK269745860652.1621349 1728jK,Ij,Ih 为既受拉又受压杆件，填板依照最大者取值六、节点设计1.计算各腹杆及弦杆端部所需焊脚尺寸及焊缝长度采用E43型焊条（1）上弦杆两端所需焊脚尺寸及焊缝长度上弦所用角钢t=10mm ，节点板厚度t=8mm最小最大 取 （AB杆） 肢背：，实际取 肢尖：，实际取 （JK杆） 肢背：，实际取 肢尖：，实际取 (2）下弦杆两端所需焊缝长度 端部，AB为零杆，只需要依照构造规定设计焊缝长度。 （JK杆） 肢背：，实际取 肢尖：，实际取 别的杆件焊脚尺寸及焊缝长度见表 2. 支座节点设计1) 支座节点锚栓用以固定，不需计算，按构造规定取两个锚栓2) 支座反力底板净面积取底板面积，如仅考虑有加劲肋某些承受压力则承压面积为由得 故取最小厚度3) 加劲肋与节点板连接焊缝 满足。4) 节点板与底板焊缝， 取加劲肋与底板连接焊缝：前述Aa杆焊缝肢背，肢尖ab杆焊缝肢背，肢尖3. 屋脊节点设计屋脊拼接角钢与受压弦杆连接可按弦杆中实际压力N进行计算，每边共有4条焊缝平均承受此力，则，取拼接角钢总长度+弦杆杆端空隙=412mm因角钢在弦杆端部不切断，弯折，取上弦杆与节点板之间塞焊，假定承受节点荷载，可不必验算。上弦肢尖与节点板连接焊缝，应按上弦内力15%计算，设肢尖焊缝，代入：满足规定。4. 别的节点设计跨中jk焊缝长度取Kk杆焊缝长度七、阐明（1）由于受运送、吊装等条件限制，有时构件需分段出厂，为保证安装顺利进行，应依照构件或构造复杂限度和设计规定，出厂迈进行预安装。（2）运送过程中，应依照实际运送设备将屋架进行分割，运送时应注意杆件摆放，尽量避免屋架碰撞、挤压，使其变形。（3）凡需用C级螺栓与支撑杆件相连屋架杆件角钢边长，应注意其采用螺栓最大直径。（4）为减少拼接，屋架弦杆截面应依照受力最大节间杆选用。（5）当采用T形截面时，尽量使两个方向长细比相近，以获得经济截面。（6）整榀屋架所用角钢规格不适当超过5到6种。（7）吊装过程中选用合理绑扎点进行起吊，屋架绑扎时，吊索与水平面夹角不适当不大于45度，跨度不不大于18米时，采用三点绑扎或四点绑扎，以防止桁架弦杆在受力平面外破坏。