跨度27M普通梯形钢屋架结构计算书.doc

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1、一、 课程设计名称普通梯形钢屋架设计二、 课程设计资料乌鲁木齐地区某车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m，柱距6m，长度为84m。车间内设有两台20/5tkN中级工作制吊车，计算温度高于-20，地震设计烈度为8度。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m6m预应力混凝土大型屋面板。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm400mm，混凝土标号为C20。设计荷载标准值见表1（单位：kN/）。表1防水层找平层保温层隔气层混凝土屋面板0.40.40.040.041.4三、 钢材和焊条的选用根据乌鲁木齐地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采

2、用 Q235B，要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型，手工焊。四、 屋架形式和几何尺寸屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度屋架计算跨度屋架端部高度取：。跨中高度：为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸如图图1：27米跨屋架几何尺寸五、 屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一

3、开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图2），安装螺栓采用 C 级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径：d0=21.5mm。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）六、 荷载及内力计算1、荷载分析活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：SBS改型沥青油毡防水层 0.4 kN/20厚水泥砂浆找平层 0.4 kN/100厚水泥珍珠岩保温层 0.04 kN/冷底子油隔气

4、层 0.05 kN/混凝土大型屋面板 1.4 kN/屋架及支撑自重 0.12+0.1127=0.417kN/总计 2.707 kN/可变荷载标准值:雪荷载 0.8kN/积灰荷载 0.0kN/不需要考虑风压作用由可变荷载效应控制的组合：=(1.22.7071.40.8)1.56=39.32kN由永久荷载效应控制的组合：=(1.352.7071.40.80.7)1.56=39.95 kN所以本设计按永久荷载效应控制设计七、 内力计算内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 217.883198 0.00000000 0.

5、00000000 217.883198 0.00000000 0.00000000 2 550.201972 0.00000000 0.00000000 550.201972 0.00000000 0.00000000 3 769.026560 0.00000000 0.00000000 769.026560 0.00000000 0.00000000 4 761.546875 0.00000000 0.00000000 761.546875 0.00000000 0.00000000 5 761.546875 0.00000000 0.00000000 761.546875 0.000000

6、00 0.00000000 6 769.026560 0.00000000 0.00000000 769.026560 0.00000000 0.00000000 7 550.201972 0.00000000 0.00000000 550.201972 0.00000000 0.00000000 8 217.883198 0.00000000 0.00000000 217.883198 0.00000000 0.00000000 9 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 10 0.0000000

7、0 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 11 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000 12 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000 13 -657.056231 0.00000000 0.00000000 -657.056231 0.00000000 0.00000000 14 -681.220756 0.00000000 0.00

8、000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000 15 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000 16 -790.037839 0.00000000 0.00000000 -790.037839 0.00000000 0.00000000 17 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000 18 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.0215

9、79 0.00000000 0.00000000 19 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000 20 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000 21 -790.037839 0.00000000 0.00000000 -790.037839 0.00000000 0.00000000 22 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.

10、00000000 23 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000 24 -657.056231 0.00000000 0.00000000 -657.056231 0.00000000 0.00000000 25 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000 26 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000 27 0.00

11、000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 28 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 29 -403.465325 0.00000000 0.00000000 -403.465325 0.00000000 0.00000000 30 325.661024 0.00000000 0.00000000 325.661024 0.00000000 0.00000000 31 -266.929202 0.00000000 0

12、.00000000 -266.929202 0.00000000 0.00000000 32 194.717143 0.00000000 0.00000000 194.717143 0.00000000 0.00000000 33 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 34 -154.815875 0.00000000 0.00000000 -154.815875 0.00000000 0.00000000 35 -122.165531 0.00000000 0.00000000 -122.165

13、531 0.00000000 0.00000000 36 37.8794924 0.00000000 0.00000000 37.8794924 0.00000000 0.00000000 37 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 38 30.0019319 0.00000000 0.00000000 30.0019319 0.00000000 0.00000000 39 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.000

14、00000 40 37.0424233 0.00000000 0.00000000 37.0424233 0.00000000 0.00000000 41 67.2093102 0.00000000 0.00000000 67.2093102 0.00000000 0.00000000 42 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 43 27.7235447 0.00000000 0.00000000 27.7235447 0.00000000 0.00000000 44 67.2093102 0.

15、00000000 0.00000000 67.2093102 0.00000000 0.00000000 45 37.0424233 0.00000000 0.00000000 37.0424233 0.00000000 0.00000000 46 -403.465325 0.00000000 0.00000000 -403.465325 0.00000000 0.00000000 47 325.661024 0.00000000 0.00000000 325.661024 0.00000000 0.00000000 48 -266.929202 0.00000000 0.00000000 -

16、266.929202 0.00000000 0.00000000 49 194.717143 0.00000000 0.00000000 194.717143 0.00000000 0.00000000 50 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 51 -154.815875 0.00000000 0.00000000 -154.815875 0.00000000 0.00000000 52 -122.165531 0.00000000 0.00000000 -122.165531 0.00000

17、000 0.00000000 53 37.8794924 0.00000000 0.00000000 37.8794924 0.00000000 0.00000000 54 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 55 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 56 30.0019319 0.00000000 0.00000000 30.0019319 0.00000000 0.00000000 57 -3

18、9.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 58 27.7235447 0.00000000 0.00000000 27.7235447 0.00000000 0.00000000 59 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 60 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 61 0.00000000 0.0000000

19、0 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000-八、 杆件设计腹杆最大内力N-403.47N，查表得，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。8.1上弦杆整个上弦采用等截面，按HI、IJ杆件的最大设计内力设计。N-811.02kN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度在屋架平面外：(取两块屋面板宽度)选用 2 L12510 A=48.47， =3.85cm，=5.59cm。=150.5/3.85=39.09=150 =300/5.59=53.67 =150 由于 所以， =60.59 ，查Q235钢的稳定系数表，可得 则需要的截

20、面积：207.48N/f=215N/填板每节间放一块（满足范围内不小于两块）=75.2540i=403.85=1548.2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd杆计算。N=769.03kN，选用2L1258010，因故用不等肢角钢，短肢相并。A39.4， 195.19N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放一块（满足范围内不小于两块）=27580i=803.98=3188.4腹杆1 杆件Aa N-811.02kN 选用2L565，查角钢规格表得A10.84， 由于，只需求。查表0.458，则:40.24N/f=215N/2 杆件Ba N-403.47kN 选用2L125808

21、（长肢相连），查角钢规格表得A32， 由于，只需求。查表0.668，则:188.75N/f=215N/3 杆件Bb N325.66kN 选用2L806，查角钢规格表得 A18.8， ， 173.22N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放2块 =258.4/3=86.1380i=802.47=197.64杆件cb N-39.95kN 选用2L505，查角钢规格表得A9.6， 查表0.453，则:91.86N/f=215N/ 填板每节间放2块 =223.1/3=74.3740i=401.53=61.25 杆件Db N-266.93kN 选用2L906，查角钢规格表得A21.28， 查表0.

22、688，则:182.3N/f=215N/ 填板每节间放2块 =279.5/3=93.1740i=402.79=111.66杆件Dc N194.72kN 选用2L705，查角钢规格表得 A13.76， ， 141.5N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放2块 =279.5/3=93.1780i=802.16=172.87 杆件Ec N-59.89kN 选用2L505，查角钢规格表得A9.6， 查表0.387，则:161.2N/f=215N/填板每节间放3块 =248.5/4=62.1340i=401.53=61.28 杆件Gf N-122.17kN 选用2L705，查角钢规格表得A13.

23、76， 查表=0.655，则:135.6N/f=215N/填板每节间放2块 =203.1/3=67.740i=402.16=86.49 杆件Ff N-39.95kN 选用2L505，查角钢规格表得A9.6， 查表0.78，则:53.35N/f=215N/填板每节间放3块 =124.3/3=4240i=401.53=61.210 杆件Ef N30kN 选用2L505，查角钢规格表得A9.6， 31.25N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放3块 =186.9/4=46.7380i=801.53=122.411杆件Cf N-154.82kN 选用2L705，查角钢规格表得A13.76， 查

24、表=0.655，则:179.6N/f=215N/填板每节间放2块 =203.1/3=67.740i=402.16=86.412 杆件Gd N37.88kN 选用2L705，查角钢规格表得A13.76， 27.53N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放2块 =312.3/4=104.180i=802.16=172.813 杆件Hd N-59.93kN 选用2L635，查角钢规格表得A12.28， 查表=0.447，则:109.17N/f=215N/填板每节间放3块 =286.6/4=71.6540i=401.94=77.614 杆件Hg N27.72kN 选用2L505，查角钢规格表得A

25、9.6， 28.87N/f=215N/，所以满足要求。填板每节间放2块 =198.9/3=66.380i=801.53=122.415 杆件Ig N-39.95kN 选用2L505，查角钢规格表得A9.6， 查表0.72，则:57.8N/f=215N/填板每节间放2块 =143.3/3=472240=480mm上弦与节点板间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝,应按上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝,节点板长度为460mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为。焊缝应力为：节点形式如图:屋脊节点“J”9.4 端部支座节点“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

26、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12mm。（1）支座底板的计算 支座反力： 设支座底板的平面尺寸采用，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为。验算柱顶混凝土的抗压强度：式中：混凝土强度设计值，对C20混凝土，。支座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为四块，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：底板下的平均应力，即=4.01。 两边支承之间的对角线长度，即 系数，由查表确定。为两边支承的相交点到对角线的垂直距离。由此得：查表得0.056。则单位宽度的最大弯矩为：底板厚度：，

27、取t20mm所以底板尺寸为mm。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算焊缝长度等于加劲肋高度，也等于节点板高度。由节点图得焊缝长度475mm，计算长度lw475-12-15448（mm）（设焊脚尺寸hf8mm），每块加劲肋近似的按承受R/4计算，R/4作用点到焊缝的距离为e（140-8）/266 mm。则焊缝所受剪力V及弯矩M为：焊缝强度验算 22.12N/mm2,满足要求。（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力，其中每块加劲肋各传，节点板传递。 节点板与底板的连接焊缝长度，所需焊脚尺寸为，取。每块加劲肋与底板的连接焊缝为 所需,所以取。9.5 节点板计算（1）节点板在受压腹杆的压力作用下的计算 所有无竖杆相连的节点板，受压腹杆杆端中点至弦杆的净距离c与节点板厚度t之比，均小于或等于10。所有与竖杆相连的节点板，c/t均小于或等于15，因而节点板的稳定均能保证。（2）所有节点板在拉杆的拉力作用下，也都满足要求，因而节点板的强度均能保证。此外，节点板边缘与腹杆轴线间的夹角均大于15，斜腹杆与弦的夹角均在3060之间，节点板的自由边长度与厚度之比均小于60，都满足构造要求，节点板均安全可靠。 十 参考文献【1】钢结构/戴国欣主编.武汉理工大学出版社，2011,11【2】梯形钢屋架图集