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1、目录一、设计资料1.二、屋架形式和几何尺寸确定1三、支撑布置1.四、屋架节点荷载计算3.五、屋架杆件内力计算4.六、杆件截面选择6.七、节点设计1. 6八、课程设计小结2.4N 354KN12012mm , 12515mmoxoy选用2L100 10的角钢，查角钢规格表得A= 3852mm 2 i 3.05cm i 4.52cm65. 95 35065. 95 35055.64 350201.23. 05251.54752=91.90MPa215MPa满足要求L1CCX10图8 ：斜腹杆bB截面5）竖杆bC （杆件29）N -49.78KN11720mm , 12150mmoxoy选用2L50
2、 5的角钢，查角钢规格表得2. 45cm2. 45cmA= 960mm 21TrriX1*1172175321.52745112.41 15087. 75 150，查表得=0. 475XX，只需求yN 49780=109. 16MPa215MPaA 0.475 960满足要求6）斜腹杆bD （杆件30）N -282.53KN12184mm , 12730mmoxoy选用2L90 6的角钢，查角钢规格表得A= 2128mm 2A= 2128mm 2i 2.79cm Xi 4.05cmy1-rw*1X1*1218.42. 79273.0T0578.27 15067. 40 150，只需求，查表得=
3、0. 701yxx2825300.701 2128=189.39MPa215MPa10满足要求图10 ：斜腹杆bD截面7）斜腹杆cF （杆件33）N 133.77KN12353.6mm , 12942mmoxoy选用2L80 5的角钢，查角钢规格表得A= 1582mm 2 i 2.48cm i 3.63cm235. 3694. 90 150294.281.04 150因，只需求，查表得=0. 588X yXXA 0.588 1582A 0.588 1582=143. 80MPa215MPa11满足要求图11 ：斜腹杆cF截面8）斜腹杆dF （杆件34）N 71.88KN12345.6mm ,
4、12932mmoxoy选用2L40 5的角钢，查角钢规格表得K- 758mm 2 i 1.21cmXK- 758mm 2 i 1.21cmXi 2.06cm y1TTT1X11y234. 561.21293.22. 06193.85 350142.33 350=四=94. 82MPa215MPa A 758满足要求图12 ：斜腹杆dF截面129）斜腹杆Hd （杆件36）N 43.31KN12528mm , 13160mmoxoy选用2L56 5的角钢，查角钢规格表得A= 1084mm 2A= 1084mm 2i 1.72cmXi 2.69cm y1-trr*1X1*1y252.81. 7231
5、6.01769146.97 150117. 47 150，查表得二0.31XX，只需求yN 43310=125. 64MPa215MPaA 0.31 1084满足要求当N=29.27KN时验算截面应力N 29270二二二 上；二27. 00MPa215MPaA 1084满足要求10）竖杆Ie （杆件38）杆Ie位于跨中采用十字型截面N 90.76KN112610mmox oy选用2L50 5的角钢，查角钢规格表得A= 960mm 2计算其回转半径i i 0. 3721 0. 3 5/2 5 2.06cm x y131261.0-rrr y x i 1.21X124. 29 350N 90760
6、= -=-=94. 54MPa215MPaA 960满足要求图14 ：跨中竖杆k截面其余各杆件的截面选择计算过程不再一一列出，现将计算结果列于下表314表3梯形钢屋架杆件截面选择表15名 称杆件号(mm 2)应力腹 杆26-24. 8)1913191359601. 5-2. 53375.611500.411-63. 0卜27-449. 5：7 243824381038523. Of4. 5279. 93531500. 688-169. e|i28354201225152L1001038523. Of4. 5265.9655. 64350191.9(129-49. 711 17202150596
7、01. 5- 2.45112.4187. 751500. 47E-109. 1530-282. 5：, 21842730621282.7；4. 0578.2767. 401500. 701-189.3)31195. 75217627202L90621282. 7；4. 0577. 9967. ie350191.9832-49. 711 1920240059601. 5-，2.45997. 9E1500.411-126. 1533-133. 7：2353.，629422L80515822.斐3. 6394. 9081.041500. 588-143. 803471. 8E2345.629322L
8、4057581.2：2. 06193.85142.33350194. 8235-49. 7,3 212026502L5059601. 5-，2. 45138.56108. 161500.411-126.If36-43. 3：.252831602L56510841.7：2. 69146.97117.41 1500. 31E-125. 6429. 27252831602L56510841. 7z：2. 69146.97117. 4350127. 0(137-64. b2519.1231492L80515822. 4f3. 63101. 5886. 741500. 542-74. 8034. 432
9、3149515822.43. 63101.586. 74350121.763890. 72610261059602.：2. 199350194. 54下杆9 174.011156. 70上弦杆一1 -827.3115063000901252802. 546.8159. 2944. 051500.813-192. 72七、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：K N角钢肢背所需焊缝长度1 ： 1达黑一1Wfl fK N角钢肢尖所需焊缝长度1 ： 12wf2 f如腹杆28,设计杆力N = 354.22 kN ,设肢背
10、与肢尖的焊脚尺寸各为hf8mm ,= 6mm o因28杆系等肢角钢,故K=0.7, K2=0.3o则：1 = (0.7x354.22x10 y(2O(2O.7x6xl60)=79.(J7 1 = 80mm 2腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表4表4腹杆焊缝长度计算表数肢背焊缝(mm )肢尖焊缝(mm )b280. 70. 3354. 2280290. 70. 3-49. 78205300. 70.3-282. 53805C310. 70.3195. 75506320. 70.3-49. 78205330. 70.3-133.77405d340. 70.371.88205350.70.3-49.
11、78205360.70.3-43.31205e260.70.3-26. 89105270.70.3-449. 521206a370.70.3-64. 14205380.70.390. 7642. 2750620. 26305B270.70.3-449. 521206280.70.3354. 22806ACEG290.70.3-49. 7925. 9340513. 3320516根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，由斜腹杆焊缝 决定的节点板尺寸，按比例绘制节点详图，从而确定节点板尺为400mm 300mm。验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差AN=615.40-2
12、48.92=366.48KN,实际焊缝长度为400mm ,肢背及肢尖焊脚尺寸均取为8则,则计算长度二400-16=384mm。肢背焊缝应力为：0.75 3664802 0.7 8 38463. 91MPa160MPa焊缝长度满足要求，节点详图如图所示图15 ：下弦节点“b”图15 ：下弦节点“b”、上弦B节点为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板上的上边缘可缩进上弦肢背8nmi ,用槽焊缝把上弦角 钢和节点板连接起来，槽焊缝作两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以。.8的折减系数， 计算时可忽略屋架上弦坡度影响，而假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝的应力由 下面计算得到卜 i 10 5mm ,
13、h 10mmf 2f上弦与节点板间焊缝长度为350mm2 0. 7 h 19，I 0.65 461920 249779 22 1.222 0.7 5 460 1095. 24MPa 0. 8f w 128MPa17J K N N 2_!_Y 1 122 1.22JO. 35 461920 249779 22 1.222 0. 7 h 1“ 4L27MPa f fT60MPa&2 0.7 10 460 10都满足要求。图：16 ： 上节点B”、屋脊节点弦杆一般采用同号角钢拼接，热弯成形，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊,需要拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度，一般为t h
14、5 12+10+5=27mm ,取30nmi ,则竖肢余留高度为60mm ,设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝h 10mm ,则所 需焊缝计算长度为180768。 RO. 29丽W 4 0.7 10 160拼接角钢长度1 2(1 2h )弦杆杆端空隙，取拼接角钢长度为440nlln o swf上弦与节点板之间采用槽焊缝。18一、设计资料厂房的跨度为24m,长度为60m,柱距6m车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车梯形屋架，屋架端高为L9m,屋面坡度i=l/12屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400mm ,混凝土标号为C25计算温度最低-20采用1.5x6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和
15、卷材屋面。屋面做法：三毡四油绿豆砂防水层， 20厚1 ： 3水泥砂浆找平层，80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.5kN/m2,雪荷载 标准值0.5kN/m2,积灰荷载标准值0.5kN/m2。由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。二、屋架形式和几何尺寸确定屋面材料为大型屋面板，故采用无橡体系平破梯形屋架。屋面坡度i 1/12屋架计算跨度 Lo = 24000 - 300 = 23700mm ；端部高度取H= 1900mm ,中部高度取H=2900mm ,屋架跨中起拱，按1 /500 23700 /500 47mm。屋架几何尺寸如图1所示J330.1533 卜 ；b00. ：iCC J
16、150C. lb： J J, 1yx图1 ： 24米跨钢屋架几何尺寸三、支撑布置由于房屋长度有60米，故在房屋两端设置上、下横向水平支撑，厂房两端的的横向支撑设在2 1.222 0. 7 h 12 0.7 5 400 10126. 74MPa 0. w 128MPa血2 1.2249779 20. 25 461920 2什力小2 1.220. 7 h 12 0.7 10 400 1053. UMPa f freOMPa44779 20.75 461920 ?2 1.22都满足要求上弦肢尖与节点板的连接焊缝应按照上弦内力的15%计算，并考虑此内力产生的弯矩，设肢 尖焊缝焊缝应力为n-80768。
17、so. 90Mp,h, 10mm ,取节点板长度为MOmm ,则节点一侧的焊缝计算长度为1 400/2 20 10 170, IW2 0.7 10 1706。.1280768。（9。2L9） 0.35欧M（；）2 （倍” J50.9Q （-M（；）2 （倍” J50.9Q （-2 112.46MPa 160 MPa满足要求o且在节点中心线处设加o且在节点中心线处设加为便于施焊，下弦杆水平肢的底面与支座底板的净距取，160nmi 劲肋，高度与节点板高度相同，厚度取14nini19底板计算支座反力 R 8P 8 49779 398232N设节点板平面尺寸采用280 400,如仅考虑有加劲肋部分的底
18、板承受支座反力，则承压面积为 280 234 65520mm ,验算柱顶的混凝土抗压强度： 398232& 07N /mm 2 f 11. 9N /mm（满足）A 280 234c2底板被节点板和加劲肋分成4块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，故应计算 底板单位宽度上的最大弯矩：a J(140 ) 110 172.6mm2 2 2110 133172.9110 133172.984.8bT a284.8172.60.49查表得0. 0586则单位宽度的最大弯矩为M a 2 0. 0586 6. 07 172. & 10596.63N-mm22.,.16M6 10596.630需要的底
19、板厚度：t J 17.20mm 22mmV T V乙 JL 0加劲肋与节点板的连接焊缝计算偏于安全的假定一个加劲肋的受力为屋架支座反力的1/4,即398232 499558NVe 99558 65 6471270N-mm6mm，焊缝计算长度1528 20 12 496mmw则焊缝应力为I 6M % V -V r 2 0.7h 122 0.7h 11tf2 w2f2 w2I 6 647127099558V 1.22 2 0.7 6 4962 0. 7 6 4961 224. 22N /nun 2 fw 160N /mmf220图19 ：加劲肋尺寸加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支
20、座反力R=398232N,其中每块板的加劲肋各传R/4,节点板传递R/2 节点板与底板的连接焊缝长度为1 2(280 12) 536mm W所需焊脚尺寸为2.72mm ,取 6nmi oR/239823%h ：-f 0.7 1 fw 1.22 0.7 536 160 1.22 w f每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为1 2 110 20 12 156mmw所需焊缝尺寸为398232/hf 0.7 156 160 1.22 4, 67nlm取 h f=8nimR-o?7h rff w326. 151 103L 22 0. 7 8 76862. 16N /mm 2 fwf160N /mm 2 (满足
21、)21图20 ：支座节点“a”、节点e 下弦杆采用同号角钢拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，需将拼接角钢的尖角削除, 且截去垂直肢的部分宽度一般为t hf 5mm设拼接角钢与下弦杆之间的角焊缝% 10mm ,则需要的焊缝长度为1827410 184. 69 mmw 4 0.7 10 160拼接角钢的长度12(1 2h )弦杆杆端空隙拼接角钢的长度取420mm下弦肢尖与节点板的连接焊缝按下弦内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩，设肢尖焊缝h 10mm f节点板长度为550mm ,则节点一侧的弦杆计算长度为1 =550 /2 5 20 250mmW焊缝应力为0.15 8274102 0.7
22、 10 25035. 46MPa6 0, 15 827410 (90 21.9)6. 43MPa220. 65N2hl0.65 8274102 10 0.7 250153. 66MPa160MPa满足要求m /6 43J-）2 J35. 46 （r）2 35. 84MPa 160 MPa1.22 V 1.22上弦节点A、C、E、G 竖杆Aa、Cb、Ec、Gd都采用2L50 5的等肢角钢，且所受内力几乎相等故该节点板采用同一型号 节点板上的上边缘缩进上弦肢背8mm ,用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来，槽焊缝作两 条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以。.8的折减系数，计算时可忽略屋架上弦坡度影响，
23、 而假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝的应力由下面计算得到卜 i 10 5mm （肢尖）h 10mm （肢背）f 2f2 0. 7 h 1, ，2 0. 7 h 1, ，49779 22 1.22上弦与节点板间焊缝长度为350mm2 0.7 10 180 108. 57MPa 0. 8f f w128MPa23P 2K N N 2-1122 1.22022 1.222 0. 7 h 1 23. 32MPa 11 ,CCCC3桁架上弦支撑布置图SCI 二0306二。3DCC602060CC202000aLblu口于LC3L33LC3LG3SC4xL*二 , qy让L - 二LLG4LuJL
24、G4Lu3LG4LL3LLU3三工桁架下弦支撑布置图Ml GG1CC3LG3/垂直支撑皿垂直支撑2-2图2 ：梯形钢屋架支撑布置SC ：上弦支撑XC ：下弦支撑CC ：垂直支撑GG ：刚性系杆LG ：柔性系杆四、屋架节点荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大荷载标准值计算；屋架沿水平投影面积分布的自重按经验公式gi （0.12 0.01U）kN/ni计算，跨度单位为（m）k屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：荷载计算表表1计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况荷载名称标准值(kN/m ) 2设计值(kN/m )23.060.50 . 51.4=0. 70.50.5 1.4=0
25、.7可变荷载总和11.41）满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）F= （4.131X+1.4） xl.5x6 = 49.779kN2）全跨永久荷载和半跨可变荷Fl=4.131xl.5x6 = 37.179kN半垮节点可变荷载F2= 1.4xl.5x6= 12.6kN3）全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载 全跨节点屋架自重：F3=0.513xl.5x6 = 4.617KN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4 二(1.89+0.7) xl.5x6 = 23.31kN屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图3所示(a)(b)图-五、屋架杆件内力计算3:荷载计算简图见下表2表2屋架杆件内力组合表
26、第二种组合第二种组合杆件计 算内力 (kN)F, + Fx 2F个I+ Fx2、x F卜Fx +X Fx,上 弦 杆-9. 28-6. 98-2. 96-461.92-432. 95-382. 35-205. 55-111.94-461.92-9. 28-6. 98-2. 96-461.92-432.95-382.35-205. 55-111.94-461.92-14. 59-10. 36-5. 45-726. 10-672.84-610. 99-308.81-194.41-726. 10-14. 59-10. 36-5. 45-726. 10-672. 84-610. 99-308.81-1
27、94.41-726. 10-16. 62-10. 83-7. 47-827.31-754. 32-712.00-329. 12-250. 82-827.31-16. 62-10. 83-7.47-827.31-754. 32-712. 00-329. 12-250. 82-827. 31-16. 23-9. 14-9. 14-807. 68-718. 38-718. 38-287. 92-287. 92-807. 68下弦杆5. 003.851.486248. 92234. 41204. 63112. 7957. 71248. 9212. 369. 064. 26615. 40573. 785
28、13.31268. 24156. 38615.4015. 8910. 866. 49791.05727. 68672. 53326. 55224. 54791.0516. 6210. 188.31827.41746.21722. 68313. 98270. 43827.41斜 腹 杆-9. 03-6. 95-2. 68-449. 52-423. 30-369. 53-203. 69-104.22-449. 527. 125.212. 46354. 22330. 17295. 57154. 2390. 23354. 22-5.68-3. 83-2. 38-282.53-259.29-240.98
29、-115.51-81.64-282.533. 932. 282. 12195. 75175.01172. 9571.44567. 63195. 75-2. 67-1.06-2. 07-132.77-112. 56-125. 23-37. 09-60. 53-132. 771.301-0. 151.8764. 7546.5171.882. 5849. 5271.88-0. 141.28-1.83-6. 8211.07-28. 1629. 27-43.31-43. 3129. 27-0. 96-2. 251.67-47. 85-64. 14-14. 73-56. 9934. 43-64. 1434
30、. 43竖杆26-0.5-0.50-24. 89-24. 89-18. 59-13. 96-2.31-24. 8929-1-10-49. 78-49. 78-37. 18-27. 93-4. 62-49. 7832-1-10-49. 78-49. 78-37. 18-27. 93-4. 62-49. 7835-1-10-49. 78-49. 78-37. 18-27. 93-4. 62-49. 78381.820. 590. 5990. 7675.2275. 2222. 1722. 1790. 76其中左半跨节点及杆件编号如下图4所示按腹杆最大内力N =449.52KN,查表7.4,选中间节点
31、板厚度为lOmm ,支座节点板厚度 ab1) 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力N -827.31KN计算/ i=1 / = 150.6/60 = 2.51 cmxreqox、i =1 / = 300/60 = 5.00cmyreq oyA = 2x26.4 = 52.8 cm 、i =2.54cm、i =6. 81cm2 xy= 1 / i=300/6.81=44.05 = 150（满足）y oy y由N/ A=827310/（0.0.8135x280）= 192.73N/ inm 2215（满足）故上弦杆采用2140x90x12截面形式2） 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N 8
32、27.41KN计算 JL乙1 = 300cm1 =2370/2=1185cm,oxoyA二N/U827.41 x 1000/（215x100）=38.48 cm 2nreq由附表7选2140x90x12短肢相并A =2x26.4 = 52.8 cm , i = 2.54cm , i = 6.81cm 2 Xy=N /A =827.41x10 5281x0 ）=2 156. 71N/mm 2 215（满足） n=1 / i = 300/2.54=118.11 =350（满足） xOX X=1 / i=l 185/6.81=174.01 =350（满足）yoyy故下弦杆采用2140x90x12短肢相并图6 ：下弦杆截面3）腹杆aB （杆件27）N 449.52KN112438mmox oy选用2L100 10的角钢，查角钢规格表得A= 3852mm 2i 3.05cmXi 4.52cm y1-mt-*1X11y243.83. 05243.8175279. 93 15053 150因，只需求，查表得二688X yXXr N 449520则 二 二二63. 08MPa215MPaA 0.688 3852满足要求4）腹杆bB （杆件28）L1CCX10图7 ：斜腹杆aB截面