梯形钢屋架计算书.doc

梯形钢屋架课程设计梯形钢屋架课程设计计算书1 设计资料：1、 车间柱网布置：长度96m ；柱距6m ；跨度15m。2、 屋面坡度：1：10。3、 屋面材料：压型钢板。4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重0.45KN/m。2） 活载：屋面活荷载0.5KN/m。5、 材质 Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。6、 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图 1 所示 图12 . 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(96m60m)、跨度及荷载情况，设立上弦横向水平支撑2道，下弦由于跨度为15m故不设下弦支撑。如图2图23、垂直支撑垂直支撑必须设立。对于本屋架结构，在跨度中央设立一道中间垂直支撑，在屋架两端各设立一道垂直支撑。垂直支撑只设立在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图 3 所示。图34 . 荷载计算屋面活荷载0.5KN/m进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（KN/m）设计值（KN/m）屋架及支撑自重0.450.151.350.608可变荷载总和0.50.7荷载组合方法：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（涉及支撑）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载5 内力计算屋架构件内力组合表杆件名称杆件编号单位荷载 F1静载作用（KN/m）活载（KN/m）0.7杆件内力计算内力在左在右全跨所有恒载3.578屋架支撑0.608大型屋面板1.89在左在右所有组合一组合二组合三在左在右所有上弦杆AB0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC-4.69 -2.16 -6.23 -22.28 -3.79 -8.86 -4.09 -11.77 -3.28 -1.51 -4.36 -143.84 -138.02 -86.01 -143.84 CD-4.68 -2.16 -6.22 -22.25 -3.78 -8.85 -4.08 -11.75 -3.28 -1.51 -4.35 -143.63 -137.83 -85.89 -143.63 DE-6.21 -3.93 -9.00 -32.19 -5.47 -11.73 -7.42 -17.01 -4.34 -2.75 -6.30 -207.85 -197.30 -116.34 -207.85 EF-6.20 -3.92 -8.99 -32.17 -5.47 -11.72 -7.42 -16.99 -4.34 -2.75 -6.29 -207.70 -197.15 -116.26 -207.70 下弦杆ab-1.21 -2.82 -3.49 -12.49 -2.12 -2.29 -5.34 -6.60 -0.85 -1.98 -2.44 -80.62 -72.00 -28.38 -80.62 bc1.87 -0.83 1.01 3.60 0.61 3.53 -1.57 1.90 1.31 -0.58 0.70 23.25 26.51 29.44 29.44 cd2.07 0.72 2.31 8.26 1.40 3.91 1.36 4.36 1.45 0.51 1.62 53.33 52.43 36.52 53.33 斜腹杆aB-5.06 -2.05 -6.51 -23.31 -3.96 -9.56 -3.87 -12.31 -3.54 -1.43 -4.56 -150.49 -144.99 -92.14 -150.49 Bb3.38 1.83 4.68 16.76 2.85 6.39 3.46 8.85 2.37 1.28 3.28 108.19 103.28 62.69 108.19 bD-2.15 -1.79 -3.42 -12.25 -2.08 -4.06 -3.39 -6.47 -1.51 -1.25 -2.40 -79.09 -74.28 -41.31 -79.09 Dc0.73 1.55 1.83 6.55 1.11 1.38 2.93 3.46 0.51 1.08 1.28 42.27 38.11 16.21 42.27 Cf0.38 -1.54 -0.71 -2.54 -0.43 0.72 -2.90 -1.34 0.27 -1.07 -0.50 -16.41 -12.29 2.99 -16.41 竖杆Aa-0.50 0.00 -0.50 -1.79 -0.30 -0.95 0.00 -0.95 -0.35 0.00 -0.35 -11.55 -11.55 -8.63 -11.55 Cb-0.93 0.03 -0.91 -3.27 -0.56 -1.77 0.06 -1.73 -0.65 0.02 -0.64 -21.10 -21.18 -16.07 -21.18 Ec-0.95 0.03 -0.93 -3.34 -0.57 -1.80 0.05 -1.77 -0.67 0.02 -0.65 -21.58 -21.66 -16.42 -21.66 Fd0.08 0.08 0.85 3.03 0.52 0.15 0.15 1.60 0.06 0.06 0.59 19.58 16.68 3.90 19.586 杆件设计1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按EF杆件的最大设计内力设计，即N=255KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：， 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N=152.9 KN，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用8mm设60，0.807，截面积为需要回转半径： 查表选用2 110706验算满足长细比规定，查表满足规定其余计算结果见下表屋架杆件截面选择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（cm）回转半径（cm）长细比允许长细比稳定系数计算应力 （N/mm）上弦FG-210.32150.830.162 11070621.22.013.5475.085.2150.000.7200.655151.55下弦ab-80.62300885 2 8050534.40 2.53 4.63 118.58 191.14 150.00 0.447 0.204 -114.88 斜腹aB-150.49 2532532 56531.00 1.74 4.86 145.40 52.06 150.00 0.322 0.847 -150.76 Bb108.19 209.04261.32 50514.42 1.59 4.32 131.47 60.49 350.00 0.383 0.807 195.89 bD-79.09 229.12286.42 50514.42 1.59 4.32 144.10 66.30 150.00 0.329 0.774 -166.71 Dc42.27 229.12286.42 50511.22 1.28 3.14 179.00 91.21 350.00 0.227 0.614 165.96 Cf-16.41 249.92312.42 50519.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -24.44 Fd-21.82 249.92312.42 50519.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -32.50 竖杆Aa-11.55 159.21992 5658.12 1.14 3.09 139.65 64.40 150.00 0.349 0.786 -40.76 Cb-21.18 183.22292 50511.22 1.28 3.41 143.13 67.16 150.00 0.333 0.769 -56.69 Ec-21.66 207.22592 50523.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 Gd19.58 231.22892 56511.22 1.28 3.14 180.63 92.04 350.00 0.225 0.608 77.56 7、 节点设计1. 下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值160MPa。 下弦节点“b”a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取70mm。肢尖：，取50mm。设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取50mm。肢尖：，取50mm。“Cb”杆内力很小，取6mm。综合取节点板尺寸300mm230mm下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:160MPa焊缝强度满足规定2. 上弦节点“B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝8mm和6mm，所需焊缝长度为肢背： ，取70mm肢尖：，取50mm节点板上边沿缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：=6mm，8mm上弦与节点板焊缝长度为290mm，则上弦肢尖角焊缝的切应力为4.屋脊节点“K”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢长度+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取180mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为8mm和6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取110mm。肢尖：，取60mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm，则上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算，11761596mm，焊缝应力为3. 支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设立加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。（1） 支座底板的计算。支座反力R231016（竖向支座反力单位系数）138606N。设支座地板的平面尺寸采用240360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为28023064400mm。验算柱顶混凝土强度：支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为底板厚度，取t16mm（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算。假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，即138606/4=34651.5N,则焊缝内力为V=34651.5NM=34651.550=1732575Nmm设焊缝6mm，焊缝长度4002012368mm，焊缝应力为（3） 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。设焊缝传递所有支座反力R=138606N，其中每块加劲肋各R/434651.5N，节点板传递R/269303N。节点板与底板的连接焊缝长度2（24012）456mm，所需焊脚尺寸为，故取6mm。每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为2（1102012）156mm所需焊缝尺寸为，故取6mm。