《2022年梯形钢屋架钢米课程设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年梯形钢屋架钢米课程设计计算书.docx（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计钢结构课程设计 、设计资料1、已知条件：梯形钢屋架跨度 33m,长度 120m,柱距 6m；屋架铰接于混凝 土柱上,屋面采纳单层彩色钢板波形瓦,屋面坡度 i 1/10 ；屋面活荷载标准值 为 0.7 kN/m 2,屋架铰支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为 400 mm 400 mm,混凝 土标号为 C20；钢材采纳 Q345B级,焊条采纳 E50 型；2、屋架运算跨度：Lo=332 0.15=32.7m,3、跨中及端部高度：端部高度： h=1900mm（轴线处）,h=1915mm（运算跨度处）；屋架的中间高度 二、结构形式
2、与布置h=3400mm,屋架跨中起拱按 Lo/500 考虑,取 60mm；屋架形式及几何尺寸见图1 所示,支撑布置见图2 所示；图 1 屋架形式及几何尺寸1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计符号说明： GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）；CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图 2 屋架支撑布置图三、荷载与内力运算1.荷载运算 荷载与雪荷载不会同时显现,故取两者较大的活荷载运算；永久荷载标准值钢屋架和支撑自重0.12+0.011 30=0.45
3、kN/单层彩色钢板波形瓦总计0.12kN/0.57kN/ 可变荷载标准值屋面活荷载1.2 0.57=0.684kN/总计0.70 kN/永久荷载设计值0.7kN/可变荷载设计值1.4 0.7=0.98kN/2.荷载组合 设计屋架时,应考虑以下三种组合：全跨永久荷载 +全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载： 全跨永久荷载 +半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载：2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计 全跨屋架及支撑自重 +屋面板重 +半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重：半跨大
4、型屋面板重及活荷载：F3 =0.45 1.2 1.5 6=4.86kN F4=1.4 0.12+0.7 1.4 1.5 6= 10.33kN 杆件名称3.内力运算1；运算杆本设计采纳程序运算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表内力系数（ F=1）第一种组其次种组合第三种组合全跨左半跨右半跨合 F*F1*+F2*F1*F3*F3*内力（K上弦+F2*+F4*+F4*-0.AB 0 0 -0.01 0.00 0.00 -0.16 0.00 -0.26 BC -11.35 -8.49 -3.45 -631.39 -584.54 -501.99 -281.38 -151.20 -631.CD
5、DE -18.19 -13.08 -6.25 -1011.89 -928.19 -816.31 -437.36 -260.94 -1011.EF FG GH -21.53 -14.62 -8.46 -1197.69 -1084.51 -983.61 -495.40 -336.29 -1197.下弦HJ -22.36 -13.98 -10.25 -1243.86 -1106.60 -1045.50 -483.41 -387.07 -1243.IJ -22.73 -14.39 10.2 -1264.45 -1127.84 -725.05 -496.03 139.13 -1264.JK 162.23
6、 81.89 352.ab 6.33 4.94 1.83 352.13 329.36 278.42 bc 15.36 11.3 4.98 854.46 787.96 684.44 375.90 212.65 854.cd 20.21 14.14 7.43 1124.26 1024.84 914.93 475.78 302.47 1124.斜腹de 22.12 14.44 9.39 1230.51 1104.72 1022.00 493.98 363.54 1230.ef 21.23 11.68 11.68 1181.00 1024.57 1024.57 417.82 417.82 1181.a
7、B -11.34 -8.66 -3.27 -630.83 -586.93 -498.65 -285.72 -146.49 -630.Bb 8.81 6.47 2.87 490.09 451.76 392.79 215.31 122.32 490.bD -7.55 -5.23 -2.84 -420.00 -382.00 -342.85 -176.39 -114.66 -420.Dc 5.39 3.39 2.44 299.84 267.08 251.52 117.05 92.51 299.cF -4.23 -2.25 -2.43 -235.31 -202.88 -205.83 -81.26 -85
8、.91 -235.Fd 2.62 0.88 2.13 145.75 117.25 137.72 37.06 69.35 145.dH -1.51 0.22 -2.12 -84.00 -55.66 -93.99 -2.58 -63.02 -93.He 0.29 -1.25 1.89 16.13 -9.09 42.34 -30.70 50.41 50.杆-27.竖杆eg 1.53 3.4 -2.28 85.11 115.74 22.70 96.19 -50.25 115.-50.gK 2.16 4.07 -2.32 120.16 151.44 46.78 116.94 -48.11 151.-48
9、.gI 0.49 0.54 -0.06 27.26 28.08 18.25 16.63 1.13 28.Aa -0.55 -0.54 0 -30.60 -30.43 -21.59 -16.96 -3.01 -30.Cb -1 -0.99 0 -55.63 -55.47 -39.25 -31.04 -5.47 -55.Ec Gd -0.98 -0.98 0 -54.52 -54.52 -38.46 -30.67 -5.36 -54.3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计Jg -0.85 -0
10、.9 0 -47.28 -48.10 -33.36 -27.90 -4.65 -48.Ie -1.42 -1.43 0 -78.99 -79.16 -55.73 -44.70 -7.77 -79.Kf 0.02 0 0 1.11 0.78 0.78 0.11 0.11 1.四、杆件截面设计腹杆最大内力, N=-630.83KN ,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚 度取 14mm；其余节点板与垫板厚度取 12mm；1.上弦杆整个上弦杆采纳相同一截面,按最大内力运算,N=-1264.45KN 运算长度：屋架平面内取节间轴线长度lOx=1507mm 屋架平面外依据支撑,考虑到大型屋面板能起肯定
11、的支撑作用,取上弦横向水平支撑的节间长度：lOy=4521mm 依据屋架平面外上弦杆的运算长度, 故截面宜选用两个不等肢角钢, 且短肢相并,见图 3 图 3 上弦截面设=60,查轴心受力稳固系数表,=0.807 * yi =lox4 .52475.4mm需要截面积* A=N=1246 . 45*10=7287.72 mm.f需要回转半径* xi=l ox1.507251. mm6060依据需要的* A 、* xi 、* yi查角钢型钢表,初选2 L 180 110 14,A=77932 mm ,xi =308mm ,yi=88mm；按所选角钢进行验算：x =lox=150748.96 =150
12、 ix308y =loy=452451. 41 =150 iy884 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计由于yNx,只需求出y,查轴心受力稳固系数表,y0.847 1264 .6510 3191 . 59MPalOx,故用不等肢角钢,短肢相并,见图4；图 4 下弦截面A=67422 mm ,xi =31mm,yi =87.4mm；3000x =lox96. 77=350 ix31y =loy14850169 . 91 =350 所选截面满意要求；iy87 .43. 端斜杆 Ba已知 N-6
13、30.83kN,lOxlOy2456mm；由于lOxlOy,故采纳不等肢角钢,长肢相并,使xiyi,选用角钢 2 L 140 90 10 A4452.22 mm ,xi44.7mm,yi87.4mm 截面刚度和稳固验算：x = lox245654.94=150 ix44 .75 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计由于yy = loy245665 . 66=150 iy37 .4x只需求y,查表得y=0.764 N630 . 833 10185 . 46MPa215 MPa 所选截面满意要求
14、；yA0 . 7644452 2.4.再分腹杆 eg-gK 此杆在 g 节点处不断开,采纳通长杆件；拉力：Ngk151.44KN,Neg115. 74kN lOx48. 11KN 压力：Neg50. 52kN,Ngk运算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=0.8 2250=0.8 2250=1800mm 屋架平面外依据支撑布置取：lOy= 1 （0.75+0.25N ）=450 （0.75+0.25 N 248.11）=4446.3mm 50.52选用 2 L 63 5,见图 5；图 5 再分腹杆 egK 图 6 中竖杆 Kf 由于yA=1228.62 mm ,xi =19.4mm,yi =30
15、.4mm；x =lox180092.78=53.9=150 ix194.y =loy4446 .3146 . 25=150 iy30 4.x只需求y,查表得y=0.32,就N50 . 523 106128 . 5MPa215 MPa yA.0 321228 .6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计拉应力：N151.44103123.26MPa215MPa所选截面满意要求A1228 .65.竖杆 Ie N-79.16KN ,l 0 x 0 . 8 l0.8 30522442mm,l 0 y
16、l 3052 mm由 于 杆 件 内 力 较 小 , 按 = =150 选 择 , 需 要 的 回 转 半i x l ox 244 2.1 . 63 cm i y l oy 305 2.2 . 03 cm 150 150查型钢表,选用 2 L 63 5,其几何特性为2A=1228.6 mm i x 19 . 4 mm i y 30 . 4 mml ox 244 . 2x 125 . 88 cm 150i x 1 . 94l oy 305 . 2y 100 . 39 cm 1 5 0i y .3 04由于 x y 只需求 x,查表得 x=0.406,就3N 79 . 16 10158 . 7 M
17、Pa 215 MPax A .0 406 1228 6.其余各杆件截面挑选过程不一一列出,运算结果见表 2 7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计名称杆件编内力（KN）运算长度（ cm 截面规格截面面回转半径（ cm 长细比容许长细稳固系数运算应号l 0xl0y积（cm2）xiyixy比 xy力 Mpa 上弦IJ JK -1264.45 150.8 452.4 2L180 110 14 77.93 3.08 8.8 48.96 51.41 150 0.847 191.59 下弦de 123
18、0.51 300 1485 2L180 110 12 67.42 3.1 8.74 96.77 169.91 350 0.538 182.51 Aa -30.6 199 199 2L63 5 12.286 1.94 3.04 102.6 65.5 150 46.29 腹杆aB -630.83 253.4 253.4 2L140 90 10 44.522 4.47 3.74 56.71 67.78 150 0.764 185.46 Bb 490.09 208.6 260.8 2L100 6 23.864 3.1 4.51 67.29 57.83 350 205.37 0.493 Cb -55.6
19、3 183.2 229 2L50 5 9.606 1.53 2.53 119.7 90.5 150 131.92 bD -420 229.5 287 2L100 7 27.592 3.09 4.53 74.3 63.3 150 0.724 210.25 Dc 299.84 228.7 285.8 2L70 6 16.32 2.15 3.33 106.37 85.83 350 183.73 0.363 Ec -55.63 207.2 259 2L50 5 9.606 1.53 2.53 135.4 102.4 150 159.54 cF -235.31 250.8 312.6 2L90 6 21
20、.274 2.79 4.13 89.89 75.69 350 0.621 178.12 Fd 145.75 249.5 311.8 2L50 5 9.606 1.53 2.53 167 123.3 350 151.73 0.304 Gd -54.52 231.2 289 2L50 5 9.606 1.53 2.53 151.1 114.2 150 186.67 dH -93.99 271.6 339.5 2L70 6 16.32 2.15 3.33 151.1 101.95 150 0.304 189.45 He 50.41 270.8 338.4 2L63 5 12.286 1.94 3.0
21、4 139.59 111.32 150 0.347 64.62 -27.55 Ie -79.16 255.2 319.1 2L63 5 12.286 1.94 3.04 131.5 104.9 150 0.381 169.11 eg 115.74 230.1 453.73 2L63 5 12.286 1.94 3.04 118.6 149.25 150 0.31 117.54 -44.78 gk 151.44 230.1 453.73 2L63 5 12.286 1.94 3.04 118.6 149.25 150 0.31 110.96 -42.26 Kf 1.12 314.1 314.1
22、2L63 5 12.286 2.45 2.45 128.2 128.2 200 0.665 0 gI 28.08 165.9 207.4 2L50 5 9.606 1.53 2.53 108.7 82.2 350 29.23 Jg -48.1 127.6 158.9 2L50 5 9.606 1.53 2.53 83.4 63 150 75.3 屋架杆件截面挑选表8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计五、节点设计用 E50 焊条时,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值w ff160MPa 各
23、杆件内力由表1 查得1. 下弦节点 b （1）斜杆 Bb 与节点的连接焊缝运算：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：lw0 . 7N.07490090182 . 3316198 . 33mm,取l 200mm 2 h efw2.078160f肢尖：l w0 3.490090109 4.12121 . 4 mm,取lw120mm .03 N2 h efw20 . 76160f（2） 斜杆 Db 与节点的连接焊缝运算：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：l w .0 7 420000 164 . 06 16 180 . 06 mm
24、,取 l 180mm 2 .0 7 8 160肢尖：wl 0 . 3 420000 =93.75+12=105.75mm,取 l 110mm 2 0 7. 6 160（3）竖杆 Cb 与节点板连接焊缝运算：因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸 h =5mm；依据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例绘出接点详图,从而确定节点板尺寸为（4）下弦杆与节点板连接焊缝验算：457mm 340mm；焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=854.16-352.13=502.33KN,设肢尖与肢背的焊脚尺寸为 6mm,所需焊缝长度为 457mm,受力较大的肢背处的焊缝应
25、力3为：f 0 . 75 502 . 33 10100 . 79 MPa 160MPa 2 0 . 7 6 457 12 （5）节点板尺寸：依据以上求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差,按比列作出构造详图,从而定出节点尺寸；如图 7 所示9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计图 7 节点板 b 尺寸2 .上弦节点 B （1）斜杆 Bb 与节点板连接焊缝运算,与下弦节点（2）斜杆 Ba 与节点板连接焊缝运算b 中 Bb 杆运算相同；设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为 10mm
26、 和 6mm；所需焊缝长度为肢背：l w2 0h . 7e f Nf w 2 .00 7. 7 63083010 160 183 20 203 mm,取 l 210mm 肢尖：l w .0 3 Nw 0 3. 630830 164 . 28 12 176 . 48 mm,取 l w 180mm 2 h e f f 2 0 7. 6 160（3）上弦杆与节点板连接焊缝运算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板,上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm；用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来；槽焊缝可按两条焊缝运算, 运算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载 P 与上弦垂直； 上弦肢背槽焊缝内的应力由下
27、面运算得h f1节点板厚度1 12 6 mm,2470mm,就h f10mmMPa 2上弦与节点板间焊缝长度为P5562947014MPa0.8fffw15620 .7hflw120 .76上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差偏心距 e =110-25.984.1mm 设需焊缝长度为 470mm,就 N=631.39-0.26=631.13KN f N 631130 100 . 18 MPa2 h e l w 2 0 . 7 10 470 20 f 6 M2 6 631130 84 . 12 112 . 33 MPa2 .0 7 h f l w 2 2 0 . 7 10 470 20 f 2
28、f 2 112 . 33 2100 . 18 2140 . 62 MPa 160 MPa1 . 22 .1 22（4）节点板尺寸：方法同前,如图 8 所示10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计图 8 节点板 B 尺寸 3 .屋脊节点 K （1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝运算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接,为使拼接角钢与弦杆之间能够密合,并便于施焊,需将拼接角钢进行切肢、切棱；拼接角钢的这部分减弱可以靠节点板来补偿；拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力运算；设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm,
29、就需焊缝长度为lw4.07Nffw41264450160282.2420302. 24mm,取l =300mm h0.710f拼接角钢长度取2 300+20+24664mm 2 斜杆与节点板连接焊缝的运算：设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm 和 5mm,所需焊缝长度为：肢背：l w .0 7 151440 12 90 . 88 mm,取 l =100 mm 2 .0 7 6 160肢尖：l w 0 . 3 15144010 50 mm,取焊缝长度 wl =60mm 2 0 . 7 5 160依据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例绘出接点详图,从而确定节点板尺
30、寸为500mm 240mm； 3 弦杆与节点板的连接焊缝运算：取 节 点 板 的 长 度 为 500mm , 就 节 点 一 侧 弦 杆 焊 缝 的 计 算 长 度 为500 / 2 10 20 220 mm；上弦肢背与节点板用槽焊缝,假定承担节点荷载P 55629 18 . 06 M P a 0 8. f f f w156 . 16 M P a2 0 . 7 h f l w 2 0 . 7 10 220上弦肢尖与节点板用角焊缝, 按上弦杆内力的 设焊脚尺寸为 10mm；15%运算,并考虑此力产生的弯矩f0 .15N12644500 .1561.58MPa2h elw20 .710220f6M
31、60.15126445084.1141.24MPa2h el2207.102202wf 1 . 222f2141 . 24261 . 582131 . 13 M P a1 6 0 M P a1 . 22（4）中竖杆与节点板的连接焊缝运算 此杆内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸 h =5mm （5）节点板尺寸：方法同前,如图 9 所示11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计图 9 节点板 K 尺寸4 .下弦跨中节点 f （1）弦杆与拼接角钢连接焊缝运算度为拼接角钢与下弦杆截面相同,
32、设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm,就需焊缝长lw4.0 7fffw67 . 42100215404 mm,取l =404+16=420mm h47.08160f拼接角钢长度 2 420+20=860mm （2）弦杆与节点板连接焊缝运算按下弦杆内力的 15%运算,设肢背、肢尖焊脚尺寸为 6mm,弦杆一侧需焊缝长度为肢背：l w.0711810000 . 1512104 . 27mm,取l =110mm =60mm 2.0 76160肢尖 l w 0 . 3 1181000 0 . 152 0 . 7 6 160（3）节点板尺寸：方法同前,如图1251 . 54 mm,取l w10 所示图 10 节点
33、板 f 尺寸5 .端部支座节点 a 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计图 11 支座节点 a 为便于施焊,下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度,故可取为 180mm；在节点中心线上设置加劲肋,加劲肋的高度与节点板的高度相同,厚度同端部节点板为 14mm；（1） 支座底板运算支座反力 R 55629 10 556290 N取加劲肋的宽度为 110mm,考虑底板上开孔,锚栓直径取 d=25mm,锚栓孔直径 为 60mm,就 所 需 底 板 面 积：R锚栓孔缺口
34、面积 5562903 . 14 60 2/ 4 47329 2. mm 2按构造要求取底f c 12 . 5板尺寸为 280mm 400mm,偏安全地取有加劲肋部份的底板承担支座反力,就承压面积：Ac 280 2 110 14 65520 mm 2验算柱顶混凝土的抗压强度：R 5562908 . 49 MPa f c 12 5. MPa 满意A n 65520底板的厚度按支座反力作用下的弯矩运算,节点板和加劲肋将底板分为四块,每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板,每块板的单位宽度的最大弯矩为M2 2172 . 6 mm2 的垂直距离；由式中- 底板下的平均应力,=8.49MPa 2 - 两边
35、支承对角线长,2 = 14014/2 22 110- 系数,由b2/2打算；b 为两边支承的焦点到对角线相像三角形的关系,得b 213311084 . 8 mm172 . 613 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土木工程专业钢结构课程设计b 2/2=0.49,查表得6.20.0586,就单位宽度的最大弯矩为14821.32NmmM=0.05868 .49172底板厚度6 M/f614821 . 32/215=20.34mm, 取 t=22mm （2）加劲肋与节点板的连接焊缝运算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的V556290139072 5.N41/4,就焊缝受力MVe139072 . 5110/29039712 5.Nmm. 240 . 56MPa160 MPa设焊缝尺寸为 6mm,焊缝长度l w5282012496mm,.1f 222f21 . 229039712 .5622139072 . 520 7.62 4960 . 76496（3）节点板,加劲肋与底板的连接焊缝运算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=556290N,其中每块加劲肋各传R/4=139072.5N,节点板传递 R/2=278145N；节点板与底板连接焊缝总长度：l w22