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1、梯形钢屋架结构课程设计目录第一章设计资料2第二章屋架几何尺寸及楝条布置32.1 屋架几何尺寸3楝条布置32.2 上弦横向水平支撑3下弦横向和纵向水平支撑32.5垂直支撑4第三章荷载组合4第四章内力计算5第五章杆件设计75.1 上弦杆7下弦杆75. 3端斜杆8斜腹杆85.4 竖杆9其余各杆件的截面错误!未定义书签。第六章节点设计11下弦节点c” 116.1 上弦节点“B” 12屋脊节点G” 136.2 支座节点“a” 14下弦中央节点“h” 16参考文献17表5. 1表5. 1表5.1杆件截面选择表杆件内力/KN截面规格面积 /cm2计算长度/cm回转半径/cm“max。max应力 /(N/mm
2、2)1I上弦下弦aBBecDDeeFFgFgHiAaCcEeGgli第六章节点设计对于梯形屋架，节点板厚度根据腹杆最大内力（一般在支座处）按下表取用:梯形屋架腹杆内力或 角形屋架弦杆端节间内力（kN）180181300301中间节点板厚（mm）68101214支座节点板厚（mm）810121416本屋架中腹杆最大内力N=498.47KN7N= 0.7 X 290.54 X 1000/2/0.7/8/160=1 L3cm,力I2 力,后取 12.9cm。“ 2x0.71肢尖：二 03N= 0.3 义 290.54义 1000/2/0.7/6/160=6.5cm,力口 2 力 f 后取 7.7cm
3、。2x2.7 hj；1“Cc”杆内力很小，焊缝尺寸可按构造要求取%肢背 肢尖：/：=0.756.2。乂1。00/2/0.7/5/160=3.5力口23后取4.5” 2x0.7/2/根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点 详图，从而确定节点板的尺寸为410nlmX340mm。下弦与节点板连接的焊缝长度4101nm，勺=6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，N=647. 96-265. 82=382. 15KN,受力较大的肢背处焊缝应力为：% = 0. 75X382. 15X1000/2/0. 7/6/(410-2X6)=85.7 N/mm2 160
4、 N/mm2焊缝强度满足要求。节点板验算。节点板的尺寸可在施工图中完成，依据以上所求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的构造间隙, 按比例做出构造要求图，使节点板形状规整，用料经济，便于加工安装。然后标注出从图中量出 的节点板尺寸，并校核各焊缝长度不小于计算所需的焊缝长度。节点板强度验算：取斜拉杆Be的截面2L140X90X14,节点板厚度t=10mm,a=54.97(满足斜腹 杆与弦杆夹角应在3060度之间的要求)，按比例从图中量得相应节点板尺寸代入公式计算如下；= 386.64/10X(340/(l+cos254.97)i2+i25/l+410/(l+cos2(90-54.97)i/2)=386
5、.64X 103/10/(294.82+125+317,19)=52.46(N/mm2) 160 N/mm2 满足要求。节点板稳定验算：节点板厚度t=10mm,按比例从图中量的杆件端部节点板自由长度c=125mm, 此下弦节点为有竖腹杆的节点板，由于c/t=125/10=12. 515o 故按GB50017-2014规定可不计算稳定性验算。节点板构造要求：按比例从图中量得节点板的自由边长度1L410nlin,由于 lf/t=410/10=41 1000/2/0.7/6/160=11.1cm,力口23后取 12.3cm。“ 2x2.7 hef；/为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上
6、弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和 节点板连接起来，槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以0.8的折减系数。计算时 可略去上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：“二x 节点板厚度= 10/2=5nmi, h； = 10mmo7 2根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点 详图，从而确定节点板的尺寸为430mmX360nli11,上弦与节点板间焊缝长度为430mll1。凶一X2xQ7hX节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽肯定是安全， 可不必验算。肢尖焊缝验算如下：=0-(-490.
7、04) X1000/2/0. 7/10/(430-2X 10)=85. 4N/mm2=6X490. 04X 1000X60/2/0. 7/10/360/360=97. 23N/mm2= 109. 6N/mm2 160 N/mm2 ,满足要求。6. 3屋脊节点“G”弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施工焊接，需将拼接角钢的尖角削除，且截支垂直肢的一部分宽度（一般为t+h +5nini）。拼接角钢的 J这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。N=857. 58 KN,设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为乙二8mm,则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：
8、/.二 857. 58X 1000/4/0.7/8/160=239.28 mm拼接角钢的长度取460mm2X239.28=478.56mm,宽度按比例取170mm弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，验算从略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算。设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8nim,节点板长度为460mlii,节点一侧弦杆焊缝的计算长度为: lw = 460/2-8-2 X 8=206 mm,焊缝应力为：2xQ7hX6M2xcrz2=0. 15X857. 58X1000/2/0. 7/8/206=55.75N/mm2 =0. 15X857. 58X60X6X 10
9、00/2/0. 7/8/206/206=97.44N/mm2=97.40 N/mm2 160 N/mm2 ,满足要求。中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=56.20KN,此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取 焊脚尺寸h（ =5mm,焊缝长度屋6.4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取160mm。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等，厚度为12nlin。6. 4. 1支座底板的计算支座反力：R=5X56. 198+2X0, 5X56. 198=337. 19 KN设支座底板的平面尺寸为370mmX 370mm,如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支
10、座反力，则承 压面积为 An=370X370/2mm=68450nim2oD验算柱顶混凝土的抗压强度：o = = 337. 19 X 1000/68450=4. 93 N/mm2 f = 9. 6N/mm2式中，。为混凝土强度设计值，对C20混凝土，/c = 9.6N/mm2底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相 邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：式中，。为底板下的平均应力：即c=4. 93 N/mm2队为两支承边之间的对角线长度：由二(370/2-12/2) +90-12/2) -=197. 73mmB为系数，由b/a查表8
11、.4.1而定，E为两支承边的相交点到对角线热的垂直距离。由相似三 角形的关系,得：bF(370/2) X90/197. 73=84. 21 mm, 5=84.21/197. 73=0. 43查表 8. 4. 1 得 B =0. 059人七加才二0. 05X4. 93X 197. 73 =9629. 7 N/mm2底板厚度:1 /9(6X9629. 7/215) =16. 39 mm根据构造要求，屋架跨度24m,工,取板厚为20mm。6. 4. 2加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。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：7337. 19
12、/4=84. 30 KN则焊缝内力弯矩为：沪84.30X1000X48=4046242 N. mm设焊缝力/二8mm,加劲肋长度为460mm,则焊缝的计算长度为二280-8-13=259mm。焊缝应力为：琛=NTS =84. 30X 1000/2/0. 7/8/259=29.06N/mm2 / 2xQ7hX=4046242 X 6/2/0. 7/8/259/259=32.3 IN/mm2=39.32 N/mm2 勿满足要求。6.5下弦中央节点“h”Hh杆的内力为0,焊缝尺寸可按构造要求取% =5篦九 肢背和肢尖焊缝长度4=6加几根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以及制作和装配等误差，
13、按比例绘出节点详 图，从而确定节点板的尺寸为370nlmX 340mm。设下弦杆焊缝0 = 10mm,则所需焊缝计算长度(一条焊缝)：。二 823.30X 1000/4/0.7/10/160=183.77 mm,拼接角钢的长度取 370mm2X 183.77=367.54 mm。下弦与节点板之间的角焊缝，假定承受节点荷载。下弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦 内力的15%计算。设肢尖焊缝勺=10mm,节点板长度为370nlln,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度 为：/ = 370/2-10-2X 10=155 mm,焊缝应力为:N22xQ7h；CW=0. 15X823. 30X 1000/2/0.
14、 7/10/155=56.91 N/mm2_6W_2x072=0. 15X823. 30X60X6X 1000/2/0. 7/10/155/155=132.18 N/mm2= 122. 38 N/mm2 160 N/mm?满足要求。参考文献1张耀春，周绪红.钢结构设计原理M.北京：高等教育出版社，20142钢结构设计规范(GB500172003).北京：中国计划出版社，20133房屋建筑制图统一标准(GB/T 500012001).北京：中国计划出版社，2012.4建筑结构制图标准(GB/T 50105-2001).北京：中国计划出版社，2012.5钢结构设计手册(上册)(第三版).北京：中国
15、建筑工业出版社，2014第一章设计资料1、该车间平面尺寸为96mX24nb柱距6.0m,跨度为24m。车间内有两台200/50KN中级工作制吊车。2、屋面采用1.5X6. 0m预应力大型混凝土屋面板，屋面板标准值为1.4KN/m2。3、钢屋架较支在钢筋混凝土柱顶上，所用混凝土强度等级为C20,轴心抗压强度设计值fc = 9. 6N/mm2o 4、钢材选用Q235-B,焊条用E43系列型。5、屋架采用平坡梯形钢屋架，无天窗，外形尺寸及内力系数（节点荷载P=L0作用下杆件的内力）如图1屋架外形尺寸及腹杆布置形式图1屋架外形尺寸及腹杆布置形式6、荷载标准值永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）卷材防水层0
16、.4 KN/m2水泥砂浆找平层0. 4 KN/m260厚泡沫混凝土保温层0.6 KN/m2一毡二油隔气层：0. 05kN/m2水泥砂浆找平层：0. 3kN/m2预应力混凝土大型屋面板1.4 KN/m2屋架及支撑自重（按经验公式田D/计算）0. 384KN/m2可变荷载：0. 7KM/ m 20. 4KN/m20. 4KN/m2屋面活荷载标准值：雪荷载标准值：积灰荷载标准值：（考虑）第二章屋架几何尺寸及橡条布置2.1屋架几何尺寸屋架上弦节点用大写字母A, B, C连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c连 续编号。由于梯形屋架跨度L=24m,为避免影响使用和外观，制造时应起拱
17、f=L/500=48mm。起拱后屋架杆 件几何尺寸和节点编号如图1所示运输单元的最大尺寸为长度15m。此屋架跨度24m,所以可将屋架从屋脊处断开，取一半屋架作为 运输单元。两个运输单元分别在工厂里面制作完成后，再运输至施工现场进行拼接。2. 2橡条布置采用预应力混凝土大型屋面板，单坡内不需要搭接，无楝体系。1.3 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度为96nb因此需要布置三道横向水平支撑，如下图所示。CG1CG21CG21 1C21 1CG21CG2| CG1aCG2CG211CG2CG2ICG2CG1J-ii1i1iii1ii1111
18、i/ CG1aji11ii1111i,pii11iCGIaiCGIa1CGt!CGIaiCG1al/CGkXlCGIaCGIaiCG1aCG1aiCG1ai/cGIJiiii if. =6. 18cm,按所选角钢进行验算：iyI1 ）trIIUiU图3 y/ /4二q= 1500/2. 51/10=60,.二二二 3000/6. 18/10=49。Ily满足允许长细比：入4, 只需求，o查（附录4）轴心受力稳定系数表得乙=0.856。=857.58 X 1000/0.856/6090=164. 51 iF =6. 08cm,按所选角钢进行验算：2 二L二 3125/2. 24/10=140,从
19、二匕二 3000/6. 08/10=49,满足抗拉允许的长细比： 入=300 lxly的要求。N/A=852. 52X 1000/4670=182. 55215N/mm2,因此所选截面合适。5. 3端斜杆端斜杆即aB杆，N=498. 47KN （压）。面内面外计算长度：乳=6=2515.4mm,因为机=/。）,，所以采用不等肢角钢，长肢相并，使iiy,设入=70,查附录4得=0.751。需要的截面积：A = A = 498.47 X 1000/0.751/215=3087.20mm2需要的回转半径：i=i=2515. 4/70=35. 93mni； y 2根据需要的A、i,、i,查角钢型钢规格
20、表（附录8）,选2L90X10,肢背间距修皿，A=3433?m2,（ =2. 74cm、iF =4. 16cm,按所选角钢进行验算：九二匕二2515. 4/2.74/10=92,九=匕=3000/4. 16/10=72。L1满足允许长细比： 4,只需求八（44，只需求工）。查（附录4）轴心受力稳定系数表求，1=0. 732Ocr = = 498.47X 1000/0.732/3433=198.36215N/mm2,所选截面合适。5.4斜腹杆FG,GH杆件内力：N=386.64KN （拉），N=-45. 28KN （压），选择压力（内力较大的）杆件进行 计算。计算长度：4v=/=3000mm,
21、=QS=0. 8 X 3000=2400mmo采用不等肢角钢，长肢相并，使ijiv。设入=70,查附录4得，=0.751,需要的截面积：A = = 386.64 X 1000/0.751/215=2394.58mm2 OfII需要回转半径：，二区二 2400/70=34.29mm， i,二 n二 3000/70=42.86mm。根据需要的A、L、b查角钢型钢规格表（附录8）,选2L90X8,肢背间距A=2788”2, |2.76cm、I；=4.02cm,按所选角钢进行验算：/ /2 =皿二 2400/2.76/10=87, 2 二二二 3000/4. 02/10=75。A V %ly满足允许长细比： 4, 只需求，查（附录4）轴心受力稳定系数表得，”0. 714。386.64X 1000/0.714/2788= 194.23 ir =2. 95cm,按所选角钢进行验算：II2 二盘二 2400/1.9/10= 126, A = 3000/2. 95/10=102o满足允许长细比： 4, 只需求，1,查（附录4）轴心受力稳定系数表得,=0. 72o= 56.20X 1000/0.72/1903=41.02215N/mm2,所选截面合适。