梯形鋼屋架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屋架設(shè)計(jì)教材

1、梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 目錄 一、設(shè)計(jì)資料 1 二、荷載與內(nèi)力計(jì)算 1 1、荷載計(jì)算 1 2、荷載組合 1 3、內(nèi)力計(jì)算 2 三、桿件截面設(shè)計(jì) 2 1上弦桿 2 2下弦桿 4 3端斜桿 aB 5 4再分式腹桿 eg-gK 6 5豎腹桿 Ie 7 四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 11 1下弦節(jié)點(diǎn)“ b” 11 2上弦節(jié)點(diǎn)“ B” 13 3有工地拼接的下弦節(jié)點(diǎn)“ f ” 15 4屋脊節(jié)點(diǎn)“ K” 17 5支座節(jié)點(diǎn)“ a” 19 五、填板設(shè)計(jì) 25 六、材料表 26 附表 28 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 1、屋架鉸支于鋼筋混凝土柱頂，混凝土標(biāo)號(hào)C25； 2、車間柱網(wǎng)布置：柱距 9m；跨度 L=20m ； 3、上弦

2、平面?zhèn)认蛑伍g距為兩倍節(jié)間長(zhǎng)度，下弦平面在柱頂和跨中各設(shè)一道縱向系桿； 4、屋面坡度 1:10； 5、鋼材采用 Q235B 鋼，焊條為 E43XX 系列，手工焊 ; 6、屋面荷載標(biāo)準(zhǔn)值見表 1 表 1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 荷載類型 荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載 24kN/m2 可變荷載 15kN/m2 7、屋架計(jì)算跨度： l 0 L 2 0.15 20 2 0.15 19.7m ，屋架形式和幾何尺寸如圖 1 所 示。 二、荷載與內(nèi)力計(jì)算 1、荷載組合 由永久荷載起控制作用： 2 1.35 3.064 1.4 0.7 0.5 1.4 0.9 1 5.8864KN /m2 由可變荷載起控制作用： 1.2 3.06

3、4 1.4 1 1.4 0.7 0.5 5.5668KN /m2 3、內(nèi)力組合 設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種組合： （ 1） 組合一：全跨永久荷載全跨可變荷載。根據(jù)荷載規(guī)范，具體有以下 2 種情況 1.2D 1.4L 1.2 1.45 1.4 0.75 2.79kN/m 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 2 1.35D 1.4 0.7L 1.35 1.45 1.4 0.7 0.75 2.69kN/m 2 所以組合一屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載為 P qA 2.79 1.5 12 50.22kN 2) 組合二：全跨永久荷載半跨可變荷載。 全跨永久荷載： q1 1.35D 1.35 1.45 1.96kN/m 2 P1 q1

4、A 1.96 1.5 12 35.28kN 半跨可變荷載： 2 q2 1.4 0.7L 1.4 0.7 0.75 0.735kN/m 2 P2 q2 A 0.735 1.5 12 13.23kN 3) 組合三：全跨屋架及支撐自重半跨屋面板重半跨屋面活荷載。 全跨屋架及支撐自重： 2 q3 1.0 0.45 0.45kN/m 2 P3 q3A 0.45 1.5 12 8.1kN 半跨屋面板重半跨屋面活荷載： q4 1.2 1.0 1.4 0.5 1.90kN/m 2 P4 q4 A 1.90 1.5 12 34.20kN 單位節(jié)點(diǎn)力分別作 12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚 3、內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用數(shù)值法計(jì)

5、算桿件在單位節(jié)點(diǎn)力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù) 用于全跨、左半跨和右半跨)，內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如表 3 所示。 三、桿件截面設(shè)計(jì) 腹桿最大內(nèi)力 N 563.97kN ，查附表 1，中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用 度選用 14mm 。 1上弦桿 整個(gè)上弦桿采用等截面，按 IJ、JK 桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)，即 N 1140.50kN 上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度： 在屋架平面內(nèi)，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為1.0，計(jì)算長(zhǎng)度 l0 x l 1.507m 在屋架平面外，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)偏安全地取為2.0，計(jì)算長(zhǎng)度 l 0y 2l 2 1.507 3.014m 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 表 3 屋架桿件內(nèi)力組合表 名稱 全跨 左半跨 右半跨 P P1 + P2 P1

6、 + P2 P3 + P4 P3 + P4 （kN） AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC -11.22 -8.44 -3.41 -563.47 -507.50 -440.96 -379.53 -207.50 -563.47 CD -11.22 -8.44 -3.41 -563.47 -507.50 -440.96 -379.53 -207.50 -563.47 DE -18.07 -13.02 -6.19 -907.48 -809.76 -719.40 -591.65 -358.07 -907.48 上 弦 EF -18.07

7、-13.02 -6.19 -907.48 -809.76 -719.40 -591.65 -358.07 -907.48 弦 桿 FG -21.41 -14.56 -8.39 -1075.21 -947.97 -866.34 -671.37 -460.36 -1075.21 GH -21.41 -14.56 -8.39 -1075.21 -947.97 -866.34 -671.37 -460.36 -1075.21 HI -22.23 -13.92 -10.18 -1116.39 -968.44 -918.96 -656.13 -528.22 -1116.39 IJ -22.71 -14.3

8、9 -10.18 -1140.50 -991.59 -935.89 -676.09 -532.11 -1140.50 JK -22.71 -14.39 -10.18 -1140.50 -991.59 -935.89 -676.09 -532.11 -1140.50 ab 5.99 4.59 1.72 300.82 272.05 234.08 205.50 107.34 300.82 下 bc 15.09 11.12 4.86 757.82 679.49 596.67 502.53 288.44 757.82 弦 cd 20.01 14.04 7.32 1004.90 891.70 802.80

9、 642.25 412.43 1004.90 桿 de 21.98 14.40 9.29 1103.84 965.97 898.36 670.52 495.76 1103.84 ef 21.08 11.61 11.61 1058.64 897.30 897.30 567.81 567.81 1058.64 aB -11.23 -8.60 -3.23 -563.97 -509.97 -438.93 -385.08 -201.43 -563.97 Bb 9.02 6.64 2.92 452.98 406.07 356.86 300.15 172.93 452.98 bD -7.49 -5.20 -

10、2.80 -376.15 -333.04 -301.29 -238.51 -156.43 -376.15 Dc 5.52 3.50 2.48 277.21 241.05 227.56 164.41 129.53 277.21 cF -4.22 -2.25 -2.41 -211.93 -178.65 -180.77 -111.13 -116.60 -211.93 Fd 2.70 0.94 2.16 135.59 107.69 123.83 54.02 95.74 135.59 斜 腹 dH -1.53 0.20 -2.11 -76.84 -51.33 -81.89 -5.55 -84.56 -8

11、4.56 67.91， 桿 He 0.32 -1.24 1.91 16.07 -5.12 36.56 -39.82 67.91 -39.82 130.95， eg 1.60 3.45 -2.26 80.35 102.09 26.55 130.95 -64.33 -64.33 161.41， gK 2.32 4.17 -2.26 116.51 137.02 51.95 161.41 -58.50 -58.50 gI 0.65 0.65 0.00 32.64 31.53 22.93 27.50 5.27 32.64 Aa -0.50 -0.50 0.00 -25.11 -24.26 -17.64

12、-21.15 -4.05 -25.11 Cb -1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22 豎 Ec -1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22 豎 桿 Gd -1.00 -1.00 0.00 -50.22 -48.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22 Ie -1.50 -1.50 0.00 -75.33 -72.77 -52.92 -63.45 -12.15 -75.33 Jg -1.00 -1.00 0.00 -50.22 -4

13、8.51 -35.28 -42.30 -8.10 -50.22 Kf 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 內(nèi)力系數(shù)（ P=1） 組合二 組合三 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 根據(jù)平面內(nèi)外的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用2L180 11014，短肢相并，如圖 2 所示。 圖 2 上弦截面 肢背間距 a=12mm ，所提供的 2 A 77.934cm ，ix 3.08cm， iy 8.80cm，y0 2.59cm （1） 剛度驗(yàn)算 xl0 x150.748.93150 xix3.08 l x ，滿足 yl0 y301.434.25150 yiy8.80 （2）

14、整體穩(wěn)定驗(yàn)算 e0 y0 0.5t 2.59 0.5 1.4 1.89cm i0e02ix2 i y21.892 3.0828.80290.5cm2 1 3 1 3 4 Itbttt3 2 18 111.4353.05cm4 33 2 25.7i0 A 25.7 90.5 77.934 w 0 3417 wIt53.05 By2w2 34.252 3417 4590 Cy2 w2 34.252 3417 4.01 106 1.892 90.5 0.961 1 2 59.04 yz x ， x ，上弦桿繞 y 軸彎扭屈曲，按 b 類截面查得穩(wěn)定系數(shù) 0.812 ，則 1140.50 103 0.

15、812 77.934 102 180.22N/mm 2 f 215N/mm 2，滿足 所以繞 y軸彎扭屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比為1 yz 1 BB2 4FC 2 1 4590 45902 4 0.961 4.01 106 2下弦桿 整個(gè)下弦桿采用等截面，按 de 桿件的最大內(nèi)力設(shè)計(jì)，即 1.0，計(jì)算長(zhǎng)度 N 1103.84kN 下弦桿為受拉構(gòu)件，可只需計(jì)算面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為 l 0 x l 3m 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 選用 2L160 10，提供： 2 A 63cm2，ix 4.98cm 1) 剛度驗(yàn)算 l0 x ix 300 4.98 60.24 350 ，滿足 2) 強(qiáng)度驗(yàn)算 3 N 11

16、03.84 103 2 A 63 102 175.21N/mm2 f 215N/mm 2 ，滿足 3端斜桿 aB 桿件軸力： N 563.97kN 面內(nèi)和面外的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)均為 1.0，所以計(jì)算長(zhǎng)度 l0 x l0y l 2.53m 因?yàn)?l0 x l0y ，故采用不等肢雙角鋼，長(zhǎng)肢相并，使ix iy。選用 2L1409010，如 圖 3 所示。 圖 3 端斜桿截面 提供 2 A 44.522cm ，i x 4.47cm， i y 3.74cm，y0 4.58cm ix l0y l0 x 253 4.47 253 3.74 1) 剛度驗(yàn)算 56.6 150 ，滿足 67.65 150 2) 整

17、體穩(wěn)定驗(yàn)算 e0 y0 0.5t 4.58 0.5 1 4.08cm i0 e02 ix2 i y2 4.082 4.472 3.742 50.61cm2 11 I tbttt32 14 9 13 15.33cm4 33 w2 25.7i0 A w I t 25.7 50.61 44.522 15.33 3777 B y2 w2 67.652 3777 8353 C y2 w2 67.652 3777 1.73 107 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 4.082 50.61 0.671 所以繞 y 軸彎扭屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比為 1 BB2 4FC 1 2 2 81.20 l0 x l0y iy 2) 3) 強(qiáng)

18、度驗(yàn)算 161.41 103 11.14 102 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 144.89N/mm 2 215N/mm 2 ，滿足 8353 83532 4 0.671 1.73 107 yz x，aB 桿繞 y 軸彎扭屈曲，按 b 類截面查得穩(wěn)定系數(shù) 0.680 ，則 186.28N/mm 2 f 215N/mm 2，滿足 N 563.97 103 2 A 0.680 44.522 102 4再分式腹桿 eg-gK 再分式腹桿在 g 節(jié)點(diǎn)處不斷開，采用通長(zhǎng)桿件。 最大拉力： NgK 161.41kN，Neg 130.95kN 最大壓力： Neg64.33kN ，NgK58.50kN 桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度系

19、數(shù)取 1.0，平面外的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)偏安全地取為2.0，計(jì)算長(zhǎng)度 l 0 x l 2.301m l 0y 2l 2 2.301 4.602m 選用 2L70 4，提供 2 A 11.14cm ，ix 2.18cm， iy 3.29cm，y0 1.86cm 1) 剛度驗(yàn)算 105.55 150 2.18 ，滿足 460.2 139.88 150 3.29 e0 y0 0.5t 1.86 0.5 0.4 1.66cm 222 2 2 2 2 i0e02ix2i y21.6622.1823.29218.33cm2 11 I tbttt34 7 0.43 0.60cm4 33 2 25.7i0 A 25

20、.7 18.33 11.14 8786 I t 0.60 B y2 w2 139.882 8786 28352 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) C y2 w2 139.882 8786 1.72 108 22 e021.662 F 1 0 1 0.850 i018.33 所以繞 y 軸彎扭屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比為 1 1 BB2 4FC 28352 283522 4 0.850 1.72 108 1 2 2 146.92 yz x ， eg-gK 桿繞 y 軸彎扭屈曲，按 b 類截面查得穩(wěn)定系數(shù)0.319 ，則 3 64.33 103 0.319 11.14 102 181.02N/mm 2 f 215N/mm

21、 2，滿足 5豎腹桿 Ie 桿件軸力： N 75.33kN 面內(nèi)和面外的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)分別為 0.8 和1.0 ，計(jì)算長(zhǎng)度 l0 x 0.8l 0.8 3.19m=2.552m l0y l 3.19m 選用 2L70 4，提供 2 A 11.14cm ， ix 2.18cm，iy 3.29cm，y0 1.86cm 1) 剛度驗(yàn)算 l0 x 255.2 x 0 x 117.06 150 x i x 2.18 l x ，滿足 y l0y 319 96.96 150 y i y 3.29 2) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 e0 y0 0.5t 1.86 0.5 0.4 1.66cm i0 e02 ix2 iy2 1

22、.662 2.182 3.292 18.33cm2 It 1 bt tt3 1 4 7 0.43 0.60cm4 t 3 t t 3 2 w2 25.7i0 A 25.7 18.33 11.14 I t0.60 8786 B y2w2 96.962 8786 18188 C y2 w2 96.962 8786 8.26 107 2 1.662 18.33 0.850 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 所以繞 y 軸彎扭屈曲的換算長(zhǎng)細(xì)比為 yz 2 BB2 4FC 12 12 18188 181882 4 0.850 8.26 107 1 2 2 112.39 75.33 103 0.453 11.14 10

23、2 yz x ，Ie 桿繞 x 軸彎扭屈曲，按 b 類截面查得穩(wěn)定系數(shù)0.453 ，則 149.27N/mm 2 f 215N/mm 2，滿足 其余各桿件的截面設(shè)計(jì)過程不再一一列出， 根據(jù)各桿的內(nèi)力性質(zhì)， 現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果分別列 于表 4表 6。 表 4 拉桿設(shè)計(jì)表 截面特性 桿件特性 設(shè)計(jì)參數(shù) 驗(yàn)算結(jié)果 桿件名稱 截面規(guī)格 A(cm2) ix(cm) 拉力 (kN) L(m) Mue-x ramda-x 應(yīng)力比 結(jié)論 下弦 de 2L160 10 63.00 4.98 1103.84 3 1 60.24 0.81 滿足 Bb 2L90 7 24.60 2.78 452.98 2.613 0.8

24、75.19 0.86 滿足 Dc 2L80 5 15.82 2.48 277.21 2.864 0.8 92.39 0.81 滿足 腹桿 Fd 2L50 4 7.79 1.54 135.59 3.124 0.8 162.29 0.81 滿足 gI 2L45 4 6.97 1.38 32.64 2.083 0.8 120.75 0.22 滿足 Kf 2L45 4 6.97 1.38 0 3.49 0.8 202.32 0.00 滿足 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 表 5 壓桿設(shè)計(jì)表 桿件名稱 截面特性 桿件特性 設(shè)計(jì)參數(shù) 驗(yàn)算過程 結(jié)論 截面規(guī)格 A(cm2) i x(cm) iy(cm) 壓力 (kN)

25、 L(m) Mue-x Mue-y ramda-x ramda-y ramda-yz phi 應(yīng)力比 上弦 IJ、JK 2L18011014* 77.934 3.08 8.80 -1140.50 1.507 1 2 48.93 34.25 59.04 0.812 0.84 滿足 bD 2L110 8 34.476 3.40 4.96 -376.15 2.864 0.8 1 67.39 57.74 77.82 0.702 0.72 滿足 cF 2L90 6 21.274 2.79 4.13 -211.93 3.124 0.8 1 89.58 75.64 91.25 0.613 0.76 滿足 d

26、H 2L70 4 11.140 2.18 3.29 -84.56 3.39 0.8 1 124.40 103.04 116.43 0.414 0.85 滿足 Cb 2L50 4 7.794 1.54 2.51 -50.22 2.29 0.8 1 118.96 91.24 97.32 0.442 0.68 滿足 Ec 2L50 4 7.794 1.54 2.51 -50.22 2.59 0.8 1 134.55 103.19 107.95 0.367 0.82 滿足 腹桿 Gd 2L56 4 8.780 1.73 2.74 -50.22 2.89 0.8 1 133.64 105.47 111.

27、84 0.371 0.72 滿足 Ie 2L70 4 11.140 2.18 3.29 -75.33 3.19 0.8 1 117.06 96.96 112.39 0.453 0.69 滿足 Jg 2L45 4 6.972 1.38 2.32 -50.22 1.595 0.8 1 92.46 68.75 77.14 0.605 0.55 滿足 aB 2L140 9010 44.522 4.47 3.74 -563.97 2.53 1 1 56.60 67.65 81.20 0.680 0.87 滿足 Aa 2L56 36 4 7.180 1.79 1.77 -25.11 2.005 1 1 1

28、12.01 113.28 119.95 0.437 0.37 滿足 注：帶 * 號(hào)的截面為短肢相并不等邊雙角鋼截面，不帶 *號(hào)的為長(zhǎng)肢相并不等邊雙角鋼截面或等邊雙角鋼截面。 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 表 6 拉壓桿設(shè)計(jì)表 桿件名稱 截面特性 桿件特性 設(shè)計(jì)參數(shù) 驗(yàn)算過程 結(jié)論 截面規(guī)格 A(cm2) ix(cm) iy(cm) 壓力 (kN) 拉力 (kN) L(m) Mue-x Mue-y ramda-x ramda-y ramda-yz phi 拉應(yīng)力比 壓應(yīng)力比 He 2L63 4 9.956 1.96 3.02 -39.82 67.91 3.39 0.8 1 138.37 109.35 11

29、2.25 0.351 0.32 0.53 滿足 腹桿 eg 2L70 4 11.140 2.18 3.29 -64.33 130.95 2.301 1 2 105.55 139.88 146.92 0.319 0.55 0.84 滿足 gK 2L70 4 11.140 2.18 3.29 -58.50 161.41 2.301 1 2 105.55 139.88 146.92 0.319 0.67 0.77 滿足 10 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 各桿件的計(jì)算內(nèi)力、截面規(guī)格及形心距y0 匯總見表 7 所示。 表7 桿件信息匯總表 桿件 名稱 計(jì)算內(nèi)力 （kN） 截面規(guī)格 y0 (mm)

30、桿件 名稱 計(jì)算內(nèi)力 （kN） 截面規(guī)格 y0 (mm) 上弦 桿 -1140.5 2L180 110 14* 25.9 斜 eg 130.95 2L70 4 18.6 下弦桿 1103.84 2L160 10 43.1 腹 gK 161.41 2L70 4 18.6 aB -563.97 2L1409010 45.8 桿 gI 32.64 2L45 4 12.6 Bb 452.98 2L90 7 24.8 Aa -25.11 2L56364 18.2 bD -376.15 2L110 8 30.1 Cb -50.22 2L50 4 13.8 斜 Dc 腹 277.21 2L80 5 21.5

31、 豎 Ec -50.22 2L50 4 13.8 桿 cF -211.93 2L90 6 24.4 腹 Gd -50.22 2L56 4 15.3 Fd 135.59 2L50 4 13.8 桿 Ie -75.33 2L70 4 18.6 dH -84.56 2L70 4 18.6 Jg -50.22 2L45 4 12.6 He 67.91 2L63 4 17 Kf 0.00 2L45 4 12.6 注：帶 * 號(hào)的截面為短肢相并不等邊雙角鋼截面，不帶*號(hào)的為長(zhǎng)肢相并不等邊雙角鋼截面或等邊雙角鋼截 面。 1 下弦節(jié)點(diǎn)“ b” （ 1） 腹桿與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫 （a）“ Bb”桿 桿件軸力 N

32、452.98kN ，截面為 2L90 7，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配 系數(shù)分別為0.7、0.3 ，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f fw 160N/mm 2 。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min 1.5 tmax 1.5 12 5.2mm hf ,1 8mm hf ,max 1.2tmin 1.2 7 8.4mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l1 N 2 0.7hf ,1 ffw 2hf ,1 3 0.7 452.98 103 2 0.7 8 160 2 8 193mm 取 l1 200mm 62hf ,1 62 8 496mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,2 6mm hf,min 1.5 tmax 1

33、.5 12 5.2mm hf ,max t 1 6mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l2N w 2hf ,2 2 2 0.7hf,2 ffwf,2 3 0.3 452.98 103 2 6 113mm 2 0.7 6 160 取 l 2 120mm 62hf ,1 62 6 372mm 11 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) （b）“ bD”桿 桿件軸力 N 376.15kN ，截面為 2L110 8，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分 配系數(shù)分別為0.7、0.3，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f fw 160N/mm 2。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min 1.5 tmax 1.5 12 5.2mm hf ,1 8mm hf

34、 ,max 1.2tmin 1.2 8 9.6mm 所需焊縫長(zhǎng)度 2 0.7hf ,1 ffw 2hf ,1 0.7 376.15 103 2 0.7 8 160 2 8 163mm 取 l1 170mm 62hf ,1 62 8 496mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,2 6mm hf ,min f ,2 h f ,max 1.5 tmax 1.5 12 5.2mm t 2 6mm 所需焊縫長(zhǎng)度 N 2 0.7hf,2 ffw 2hf,2 0.3 376.15 103 2 0.7 6 160 2 6 96mm 取 l2 100mm 62hf ,1 62 6 372mm （c）“ Cb”桿 桿

35、件軸力 N50.22kN ，截面為 2L50 4，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配 系數(shù)分別為0.7、0.3 ，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f fw 160N/mm 2 。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin 4mm hf ,1 4mm hf ,max 1.2tmin 1.2 4 4.8mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l1 w 2hf ,1 2 0.7hf ,1ffw f ,1 3 0.7 50.22 103 2 0.7 4 160 2 4 47mm 12 取 l1 50mm 62hf ,1 62 4 248mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin =4mm hf ,2 4mm f ,2

36、hf ,max t 4mm 所需焊縫長(zhǎng)度 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) N 0.3 50.22 103 l2w 2hf ,2 2 4 25mm 2 2 0.7hf,2 ffwf,2 2 0.7 4 160 取 l2 50mm max 10hf ,2 ,40 2hf,2 48mm （ 2） 節(jié)點(diǎn)詳圖 根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、制作和裝配等誤差， 按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖 4 所示，從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為480mm 410mm 。 下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫長(zhǎng)度 l0 480mm ，所受的力與左右兩下弦桿的內(nèi)力差 N 757.82 300.82 457kN 。下弦桿截面為 2L160

37、10，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm, 肢尖與肢背的 焊腳尺寸都取 hf 6mm h f ,min 1. 5t max 1.5 12 5.2mm 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 lw l 2 hf 480 2 6 468m mhf 6060 6，取3 6 0lwm m 受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為 N 0.7 457 1032 w 2 f105.8N/mm 2 10hf ,1 10 6 60mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,min 1.5 tmax 1.5 12 5.2mm hf ,2 6mm hf ,max t 2 8mm 所需焊縫長(zhǎng)度 N 2 0.7hf,2 ffw 2hf,2 3 0.3 0.15 1058.64 1

38、03 2 0.7 6 160 2 6 47mm 取 l2 60mm max 10hf,2 ,40 2hf,2 60mm 3) “ Kf”桿與節(jié)點(diǎn)板的連接角焊縫 桿件軸力 N 0kN ，截面為 2L45 4，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm，按構(gòu)造要求確定焊縫尺寸。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin 4mm hf ,1 4mm f ,1 h f ,max 1.2tmin 1.2 4 4.8mm 16 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 所需焊縫長(zhǎng)度取 l1 50mm max 10hf ,1,40 2hf ,1 48mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 h f ,min tmin =4mm hf ,2 4mm f ,2hf ,

39、max t 4mm 焊縫長(zhǎng)度取 l2 50mm max 10h f ,2,40 2hf ,2 48mm （ 4）節(jié)點(diǎn)詳圖 根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面， 并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、 制作和裝配等誤差， 按 比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖， 如圖 6 所示。 圖中， 屋架右半邊運(yùn)輸單元上的構(gòu)件必須在工地裝配后才 能與節(jié)點(diǎn)板焊接，已以工地焊縫代號(hào)標(biāo)明。 圖 6 下弦節(jié)點(diǎn)“ f 4 屋脊節(jié)點(diǎn)“ K” “ K ”節(jié)點(diǎn)與一般上弦節(jié)點(diǎn)的區(qū)別在于節(jié)點(diǎn)處弦桿中斷而需對(duì)弦桿進(jìn)行拼接。 （1）拼接角鋼的截面和長(zhǎng)度 與“ f”節(jié)點(diǎn)類似，拼接角鋼采用上弦桿同號(hào)角鋼，頂部截去棱角，寬度為14mm ，垂 直肢截去 hf t 5mm ，

40、見圖 7 所示。 拼接角鋼與上弦桿共有 4 條角焊縫， 都位于角鋼的肢尖， 承擔(dān)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)弦桿中較小的內(nèi) 力設(shè)計(jì)值 N2 1140.50kN 。上弦桿截面為 2 180110 14，焊腳尺寸取為 hf 10mm h fh f ,min f ,max 1.5 tmax 1.5 14 5.6mm 14 2 12mm 所需的拼接角鋼總長(zhǎng)度為 l s 2 4 0.7hf f N2 2 2h w 2hf f 30 2 1140.50 103 4 0.7 10 160 2 10 30 579mm 取 l s 580mm 。 2）腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 17 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) a)“ gK ”桿 桿件軸力

41、N 161.41kN ，截面為 2L70 4，節(jié)點(diǎn)板厚 12mm，肢背和肢尖的內(nèi)力分配 系數(shù)分別為肢背焊縫焊腳尺寸取0.7、0.3 ，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ffw 160N/mm 2 。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin 4mm hf ,1 4mm h f ,max 1.2tmin 1.2 4 4.8mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l1 N 2 0.7hf ,1 f fw 2hf ,1 3 0.7 161.41 103 2 0.7 4 160 2 4 134mm 取 l1 140mm62h f ,1 62 4 248mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin 4mm hf ,2 4mm h

42、f ,max t 4mm 所需焊縫長(zhǎng)度 N 2 0.7hf,2 f fw 2hf ,2 3 0.3 161.41 103 2 0.7 4 160 2 4 62mm 取 l2 70mm max 10hf ,2 ,40 2hf,2 48mm b)“ Kf”桿 “Kf ”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“f”相同。 3) 節(jié)點(diǎn)詳圖 根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面， 并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、 制作和裝配等誤差， 按 比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖 7 所示。圖中，屋架右半邊運(yùn)輸單元上的構(gòu)件必須在工地裝配后才 能與節(jié)點(diǎn)板焊接，已以工地焊縫代號(hào)標(biāo)明。 18 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 4）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 上弦肢背與節(jié)

43、點(diǎn)板的槽焊縫長(zhǎng)度 l1 236mm ，承受節(jié)點(diǎn)荷載 P 25.11kN ；肢尖焊縫長(zhǎng) 度 l2 230mm ，承受偏心荷載 0.15N1 171.08kN 。上弦桿截面為 2 180 110 14 ，節(jié)點(diǎn)板 厚 12mm 。 （a）上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板的槽焊縫 槽焊縫按兩條 hf 0.5t 6mm 的角焊縫計(jì)算。 屋面傾角arctan 110 ，節(jié)點(diǎn)荷載 P 的偏心距 e 118mm 。 槽焊縫所受到的應(yīng)力為 3 25.11 103 0.0995 2 1.33N/mm 2 2 0.7 6 236 2 6 6Pecos 2 2 0.7hf lw2 33 Psin 2 0.7hf lw Pcos 2

44、0.7hf lw 25.11 103 0.995 6 25.11 103 0.995 118 2 2 55.2N/mm 2 2 0.7 6 236 2 6 2 0.7 6 236 2 6 2 2 f2 f f 滿足 b）上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫 55.21.332 45.27N/mm 2 0.8 f fw 0.8 160 128N/mm 2 ， 1.22 f 上弦肢尖的兩條焊縫承擔(dān)偏心荷載 0.15N1 ，偏心距 e 85mm 。取焊腳尺寸 h hf 10mm f ,min f ,max 1.5 tmax 1.5 14 5.6mm 14 2 12mm 肢尖焊縫所受的應(yīng)力為 0.15N1 2 0

45、.7hf ,1lw 171.08 103 58.19N/mm 2 0.7 10 230 2 10 3 141.32N/mm 6 0.15N1e6 171.08 103 85 22 2 0.7hf ,1lw2 2 0.7 10 230 2 10 2 141.32 2 f258.192 129.63N/mm 2 ffw 160N/mm 2，滿足 f 1.22 f 5 支座節(jié)點(diǎn)“ a” 為便于施焊， 下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距不小于水平肢的邊長(zhǎng)， 且不小 于130mm ，取160mm 。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板相同，厚度都 為 14mm 。 （ 1）支座底板的尺寸

46、19 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) a）底板的平面尺寸 支座反力 R 502.2kN ，錨拴直徑 d 24mm ，錨拴孔直徑 d0 2d 48mm ，底板的平 面尺寸采用 240mm 220mm ，C25 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fc 11.9N/mm 2 。僅考慮有加勁肋部 分的底板承受支座反力，驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度： An A d02（0.5 /8） 240 214 482 0.5 /8 49303.2mm2 R An 502.2 103 49303.2 2 10.2N/mm 2 fc 11.9N/mm 2 ，滿足 （ b）底板的厚度 節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊， 每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自

47、由的板， 應(yīng)力10.2N/mm 2 ，兩支承邊之間的對(duì)角線長(zhǎng)度以及支承邊交點(diǎn)到對(duì)角線的距離分別為 所受 2402 141002 150.9mm， b1 240 14 100 2 74.9mm 150.9 b1 / a1 74.9 /150.9 0.50 ，查附表 2可得 0.0602 ，則單位寬度的最大彎矩為 Ma12 0.0602 10.2 150.92 13982.2N m/m 底板厚度為 6M 6 13982.2 t20.2mm ，取 t 21mm f 205 （ 2）節(jié)點(diǎn)板的尺寸 （ a）腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 “Aa”桿 桿件軸力 N 25.11kN ，截面為 2 56 36 4 ，

48、節(jié)點(diǎn)板厚 14mm ，肢背和肢尖的內(nèi)力 分配系數(shù)分別為0.65、 0.35，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ffw 160N/mm 2 。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min tmin 4mm hf ,1 4mm hf ,max 1.2tmin 1.2 4 4.8mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l1 N w 2hf ,1 0.65 25.11 10 2 4 26mm 1 2 0.7hf ,1f fw f ,1 2 0.7 4 160 取 l1 50mm max 10hf ,1,40 2hf ,1 48mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 20 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) hf ,min tmin =4mm hf ,2 4mm hf ,ma

49、x t 4mm 所需焊縫長(zhǎng)度 N 2 0.7hf ,2 f fw 2hf ,2 0.35 25.11 103 2 0.7 4 160 2 4 18mm 取l2 50mm max 10h f ,2 ,40 2hf,2 48mm 。 “aB”桿 “ aB”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“ B”相同。 （ b）下弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 “ ab”桿在節(jié)點(diǎn)板處斷開，其焊縫尺寸的計(jì)算與腹桿相同。桿件軸力N 300.82kN ，截 面為 2 160 10 ，節(jié)點(diǎn)板厚 14mm ，肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為0.7、0.3， 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ffw 160N/mm 2 。 肢背焊縫焊腳尺寸取 hf ,min

50、1.5 tmax 1.5 14 5.6mm hf ,1 6mm hf ,max 1.2t min 1.2 10 12mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l1 N 2 0.7h f ,1 f fw 2hf,1 3 0.7 300.82 103 2 0.7 6 160 2 6 169mm 取 l1 170mm 62hf 62 6 372mm 肢尖焊縫焊腳尺寸取 hf ,2 hf ,min f ,min 6mm hf ,max 1.5 tmax 1.5 14 5.6mm t 2 8mm 所需焊縫長(zhǎng)度 l2 N 2 0.7hf ,2 f fw 2hf,2 3 0.3 300.82 103 2 0.7 6 160 2

51、6 79mm 取l2 80mm max 10hf ,2 ,40 2hf,2 60mm 。 （ c）節(jié)點(diǎn)詳圖 制作和裝配等誤差， 按 根據(jù)上述焊縫長(zhǎng)度以及桿件截面， 并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙、 比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，如圖 8 所示。 21 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 502.2 214 2 240 214 22 圖8 支座節(jié)點(diǎn)“ a” （ 3）加勁肋的尺寸 加勁肋的高度和厚度與節(jié)點(diǎn)板相同，分別為 575mm 和 14mm；底部外邊緣與底板大致 齊平，寬度為 100mm ；為避免 3 條互相垂直的角焊縫相交于一點(diǎn)，加勁肋底端角部切除 15mm；從軸線交點(diǎn)開始往上，加勁肋的寬度逐漸減小，頂部寬度取為 h 575

52、 bs 60mm 0 40 40 59mm，滿足 s 30 30 加勁肋的平面尺寸詳見圖 8 所示。 （ 4）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 一個(gè)加勁肋受力 118.36kN 焊縫受力 N V 118.36kN 100 15 M 118.36 10 3 6.81kN m 2 節(jié)點(diǎn)板和加勁肋厚度都為 14mm,焊腳尺寸取為 hf ,min 1.5 tmax 1.5 14 5.6mm hf 6mm hf ,max 1.2t min 1.2 14 16.8mm 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度 lw l c 2hf 575 15 2 6 548mm wf 焊縫應(yīng)力 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 2 0.7hf ,1lw 6M 2 2

53、0.7hf ,1lw f 3 118.36 103 2 0.7 6 548 2 25.71N/mm 2 6 6.81 106 2 0.7 6 5482 16.19N/mm 16.19 1.22 2 25.712 28.93N/mm 2 ffw 160N/mm 2，滿足 （ 5）加勁肋、節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫 設(shè)焊縫傳遞全部支座反 R 502.2kN ，加勁肋和節(jié)點(diǎn)板后 14mm，底板厚 21mm ，焊 腳尺寸取為 hf ,min 1.5 tmax 1.5 21 6.9mm hf 8mm hf ,max 1.2t min 1.2 14 16.8mm 焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度 lw 2 240 2 8 4

54、100 15 2 8 724mm 焊縫應(yīng)力 R 0.7hf l w 3 502.2 103 0.7 8 724 123.87N/mm 2ffw 1.22 160 195.2N/mm 2， 23 滿足 其余各節(jié)點(diǎn)的計(jì)算過程不再一一列出。 現(xiàn)列表給出各節(jié)點(diǎn)處斷開桿件的焊縫尺寸計(jì)算表 以及連續(xù)桿件的焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算表，見表8 表11所示。 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 表 8 斷開桿件焊縫尺寸計(jì)算表 桿件名稱 計(jì)算內(nèi)力 (kN) alpha beta 肢背焊縫長(zhǎng)度 肢尖焊縫長(zhǎng)度 hf,min (mm) hf,max (mm) hf1 (mm) lw1 (mm) l1 (mm) hf,min (mm) hf,max

55、 (mm) hf2 (mm) lw2 (mm) l2 (mm) aB -563.97 0.65 0.35 5.2 12 10 164 190 5.2 8 6 147 160 Bb 452.98 0.7 0.3 5.2 8.4 8 177 200 5.2 6 6 101 120 bD -376.15 0.7 0.3 5.2 9.6 8 147 170 5.2 6 6 84 100 Dc 277.21 0.7 0.3 5.2 6 6 144 160 5.2 5 5 74 90 斜 cF -211.93 0.7 0.3 5.2 7.2 6 110 130 5.2 6 6 48 60 腹 Fd 135

56、.59 0.7 0.3 4.0 4.8 4 106 120 4.0 4 4 45 60 桿 dH -84.56 0.7 0.3 4.0 4.8 4 66 80 4.0 4 4 40 50 He 67.91 0.7 0.3 4.0 4.8 4 53 70 4.0 4 4 40 50 eg 130.95 0.7 0.3 4.0 4.8 4 102 120 4.0 4 4 44 60 gK 161.41 0.7 0.3 4.0 4.8 4 126 140 4.0 4 4 54 70 gI 32.64 0.7 0.3 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 Aa -25.11 0.

57、65 0.35 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 Cb -50.22 0.7 0.3 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 豎 Ec -50.22 0.7 0.3 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 腹 Gd -50.22 0.7 0.3 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 桿 Ie -75.33 0.7 0.3 4.0 4.8 4 59 70 4.0 4 4 40 50 Jg -50.22 0.7 0.3 4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 Kf 0.00 0.7 0.3

58、4.0 4.8 4 40 50 4.0 4 4 40 50 下 ef 158.80 0.7 0.3 5.2 12 6 83 100 5.2 8 6 48 60 弦 ab 300.82 0.7 0.3 5.6 12 6 157 170 5.6 8 6 67 80 表 9 下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫驗(yàn)算表 節(jié)點(diǎn)名稱 計(jì)算內(nèi)力 (kN) alpha beta l (mm) 肢背焊縫驗(yàn)算 肢尖焊縫驗(yàn)算 結(jié)論 hf1 (mm) lw1 (mm) f (N/mm2) hf2 (mm) lw2 (mm) f (N/mm2) b 457.00 0.7 0.3 480 6 360 105.8 6 360 45.3

59、滿足 下 c 247.08 0.7 0.3 390 6 360 57.2 6 360 24.5 滿足 弦 節(jié)d 98.94 0.7 0.3 300 6 288 28.6 6 288 12.3 滿足 點(diǎn)e 45.20 0.7 0.3 370 6 358 10.5 6 358 4.5 滿足 g 30.46 0.7 0.3 202 4 194 19.6 4 194 8 滿足 24 梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì) 表 10 上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫驗(yàn)算表 節(jié)點(diǎn)名稱 計(jì)算內(nèi)力 (kN) 偏心 e (mm) hf,min (mm) hf,max (mm) hf (mm) l (mm) f (N/mm2) f (N/m

60、m2) 應(yīng)力比 結(jié)論 A 0.00 85 5.6 12 6 95 0.00 0.00 0.00 滿足 B 563.47 85 5.6 12 10 450 93.60 111.01 0.82 滿足 C 0.00 85 5.6 12 6 120 0.00 0.00 0.00 滿足 上 D 344.01 85 5.6 12 8 370 86.77 125.00 0.84 滿足 弦 節(jié)F 167.73 85 5.6 12 6 305 68.15 118.62 0.74 滿足 點(diǎn)G 0.00 85 5.6 12 6 118 0.0 0.00 0.00 滿足 H 41.18 85 5.6 12 6 220