梯形鋼屋架設計計算書

1、.目錄設計資料 3結構形式與布置 3鋼屋架計算簡圖及幾何長度 5荷載統(tǒng)計計算 5鋼屋架內(nèi)力系數(shù)的計算 5內(nèi)力組合和計算 5桿件截面設計 7屋架節(jié)點設計 10參考文獻 16.下載可編輯.1.工程概況某個工業(yè)廠房，跨度為 24m，廠房總長度 75m，柱距 7.5m，屋面坡度i=1:10，采用 1.56 m 太空輕質大型屋面板。結構采用排架體系即鋼屋架鉸支于排架上。排架為混凝土柱，柱頂截面尺寸為 400400mm，混凝土強度等級為 C30。鋼屋架鋼材采用 Q235B，E43 型焊條，手工焊?；撅L壓為 0.6kN/，基本雪壓為0.30kN/,積灰荷載為0.8kN/。2.結構形式與布置（1）結構平面布

2、置圖.下載可編輯.（2）鋼屋架支撐體系布置簡圖.下載可編輯.下載可編輯.3.鋼屋架計算簡圖及幾何長度由于采用大型屋面板和油氈防水屋面，故選用平坡梯形鋼屋架，未考慮起拱時的上弦坡度i=1：10。屋架坡度l=24m，每端支座中線縮進0.15m。計算跨度l =l20.15m=23.7m；0端部高度取 H =2.00m，中部高度 H=3.20m，起拱 50mm。0選用屋架的桿件布置和幾何尺寸如圖所示。4.荷載統(tǒng)計計算.下載可編輯.屋面永久荷載（水平投影）太空輕質大型屋面板（1.5m*6m）防水層0.60kN/m20.15kN/m20.060kN/m2支屋面板排風設備平均重量鋼屋架及撐自重q=0.12+

3、0.011L=0.12+0.011*24=0.384kN/m2合計1.194kN/m20.50kN/m2屋面可變荷載（水平投影）屋面活荷載雪荷載0.30kN/m2取兩者較大值 ：0.5kN/m2積灰荷載0.80kN/m2合計1.30kN/m20.6kN/m2（3）風荷載由分析得到，荷載組合一共分為兩種。其中一種是全部布滿荷載和活荷載，另外一種是全部布滿恒荷載和一半布滿活荷載。全跨恒載+全跨活載F=（3.6+0.7）63.0=77.4kN全跨恒載+半跨活載全跨節(jié)點永久荷載 F1=3.663.0=64.8kN半跨節(jié)點可變荷載 F2=0.763.0=12.6kN.下載可編輯.5.鋼屋架內(nèi)力系數(shù)的計算

4、由于 ，所以可僅建立半跨的計算模型，先計算半跨內(nèi)力系數(shù)，然后利用半跨與全跨的關系求出全跨內(nèi)力系數(shù)。桿件內(nèi)力系數(shù)如圖所示。6.內(nèi)力組合和計算（1）荷載組合a.全跨恒載+全跨活載（使用階段）P =1.1941.21.57.5=16.51kNP =1.3（0.5+1.0）1.57.5=22.65kN12P=P +P =39.14kN12b.全跨恒載+半跨活載（使用階段）c.全跨恒載+全跨風載（使用階段）恒載 P =1.1941.56=11.34kN風載 P =0.551.56=4.80kN13P=P +P =15.29kN13（2）屋架桿件內(nèi)力計算表圖列出以下表格。其中表內(nèi)三種組合。第一種組合是全部

5、布滿荷載和活荷載 ，第二種組合是全部布滿恒荷載和一半布滿活荷載.下載可編輯.內(nèi)力系數(shù)計算桿件內(nèi)力0000-8.614 -6.198 -2.416-13.46 -8.992 -4.468-337.2-526.8DFH-451.3-401.8-594.5-575.6-14.71 -7.353 -7.353HI.下載可編輯.內(nèi)力系數(shù)第三種組合桿件名稱計算桿件內(nèi)力ac 4.678ce 11.452eg 14.567gi 15.101 8.399 6.702aB -8.813 -6.477 -2.336Bc 6.862cD -5.180 -3.147 -2.033De 3.699 1.908 1.791

6、eF -2.467 -0.720 -1.747Fg 1.125 -0.435 1.560gH 0.012Hi -1.071 -2.455 1.384Aa -0.550 -0.550 0.000下弦斜腹桿-41.9-21.5豎桿Cc,Ee,Gg-1.000 -1.000 0.000-39.180.2-15.331.3-39.180.2Ii 2.0481.024 1.0247.桿件截面設計a.上弦桿，F(xiàn)H 腹桿最大的軸力為 434.99kN，又由于鋼的型號為 Q235，查表得中間板厚度為 10mm，fy=235N mm2。/（1）確定內(nèi)力及已知條件整個上弦采用等截面,按 FH 桿件的最大設計內(nèi)力設

7、計，即 N=-594.5kN，Q235B 鋼材L /L3f=215N/mm；壓桿=150；（2）上弦桿計算長度：；oyox屋架平面內(nèi)（取節(jié)間軸線長度）：屋架平面外（取支撐節(jié)點間距離）：（3）截面選擇選用兩個不等肢角鋼，短肢相并,整體穩(wěn)定系數(shù)按 b 類由于腹桿最大內(nèi)力 N=-594.5kN，查表可知中間節(jié)點板厚度選用 12mm，制作節(jié)點板.下載可編輯.厚度選用 14mm60，查 Q235鋼穩(wěn)定系數(shù)表，可得設0.807則需要的截面面積：需要的回轉半徑：，根據(jù)需要（A、i 、i ）查角鋼規(guī)格表，選用 L1409012（短肢相接），肢背間距yxa mm，A=4140mm ，i =25.4mm,i =6

8、7.4mm。2xy（4）截面驗算，由于,查表可知，則：，故所選截面合適。b.下弦桿 gi（1）確定內(nèi)力及已知條件整個下弦采用同一截面，按最大設計內(nèi)力桿件的內(nèi)力值設計，即 N=591.1kN，Q235 鋼f 215N /mm2（2）截面選擇；所需截面面積：.下載可編輯.根據(jù)需截面面積查角鋼規(guī)格表，選用 L1409010（短肢相接），肢背間距 amm，A=4460mm ，i =25.6mm,i =66.9mm。2xy（3）截面驗算，滿足要求。,不考慮截面削弱, 故所選截面合適。c.斜腹桿 aB（1）桿件軸力： N=-344.9kN（2）計算長度：,，因此選用兩個等肢角鋼，選用 L908，肢背間距

9、amm，（3）截面選擇：由于A=2780mm ，i =27.6mm,i =40.2mm。2xy（4）截面驗算，由于,查表可知，則：，故所選截面合適。d.豎腹桿.下載可編輯.（1）支座豎腹桿 Aa桿件軸力 N=-21.5kN，因此選用兩個等肢角鋼，選用 L564，肢背間距 ,。由于amm，A=878mm2，i =17.3mm,i xy，由于,查表可知，則：，故所選截面合適。豎腹桿 Gg壓力最大為 N=-39.1kN，,。，選 用 兩 個 等 肢 角 鋼 ， 選 用 L70 4 ， 肢 背 間 距 amm， A=1114mm2i =21.8mm,i xy，由于,查表可知，則：，故所選截面合適。（3

10、）腹桿 IiN=+80.2kN，l=3200mm,l =0.93200=2880mm。選用 L565，0A=1084mm,i =21.7。x0,滿足。.下載可編輯.，滿足。桿件的截面表 l l i i 1409001508452459.4 67.1 150 0.760 188.9 591.1 350132.5oxoyxyxyminaB -344.9 90827802543 63.3 150 0.610 203.4 21.5 878 200077.2 150 0.456 53.7Gg -39.1 7041114232092.4 150 0.390 49.5Ii 80.2 lo=2880ixo=2

11、1.7 35074.0 x8.屋架節(jié)點設計（1）下線拼接節(jié)點 5下弦桿為 L1409012，拼接角鋼用相同規(guī)格。角鋼 t=10mm，拼接角鋼焊縫位于角鋼尖，用 h焊縫按等強度設計：fN=Af=4460215=958.910 kN3l =N/(40.7hf )= 958.910 /(40.76160)=356.7mmw3wf f采用拼接角鋼半長 400mm，扣除半焊縫 4mm和正反面焊口各 8mm，焊縫計算長度為縱向 388mm，考慮斜向后約 390mm356.7mm，略有富裕。拼接角鋼水平肢寬 140mm，故采用斜切，尺寸見圖。安裝螺栓位置考慮連橫向水平支撐時可應用，其與斜切邊的邊距經(jīng)檢查足夠

12、。拼接角鋼豎肢原寬 90mm，為焊縫需切肢：=t+h+5=10+8+5=23mmf實用=25mm，切肢后剩余高度 h-=65mm，端部采用直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。.下載可編輯.（2）上弦拼接節(jié)點 4上弦桿起拼后坡度為 1/10，截面為 L1409010，端部取直切；拼接角鋼采用相同規(guī)格，熱彎型。角鋼 t=10mm，角焊縫用 h按軸心受壓等強度設計：fN=Af=0.8134452215=778.2kNlw=N/(40.7hf )= 778.210 /(40.710160)=173.7mmw3f t采用拼接角鋼半長250mm，扣除上口半縫隙14mm（下口半縫隙5mm，上口5+90

13、/1014mm）和焊口 10mm后，焊縫計算長度為 226mm173.7mm，略有富裕。拼接角鋼水平肢寬 140mm，但考慮在較長范圍內(nèi)開設橫向水平支撐連接螺栓孔的需要，只能采用直切。拼接角鋼豎肢原寬 90mm，為焊縫需切肢：=t+hf+5=10+8+5=23mm實用=25mm，切肢后剩余高度 h-=65mm，端部采用直切。因高度已較小，豎肢上不再用安裝螺栓。.下載可編輯.（3）下弦節(jié)點 3各桿的內(nèi)力由計算表查得，用 E43 焊條時。角焊縫的抗拉，抗壓和抗剪強度設計值f =160N/mm 。De桿的肢背和肢尖焊縫分別為6-110 和 5-80，eF 桿的肢背和肢尖的焊縫w2t分別為6-80和5

14、-80。Ee桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構造確定取5-80，下弦與節(jié)點板連接的焊縫為 6-110 和 6-100。根據(jù)以上焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙以及制作，裝配等誤差，按比例制作出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為 500 300mm。.下載可編輯.（4）上弦節(jié)點 2Bc桿與節(jié)點板的焊縫尺寸為7-160和6-90，aB桿與節(jié)點板的焊縫尺寸為8-170和7-110為了便于擱置屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣縮進上弦肢背 8mm，上弦角鋼與節(jié)點板間用焊縫連接，計算時可略去屋架上弦坡度的影響，認為集中力 P 與上弦垂直,P=39.1kN,hf根據(jù)斜桿焊縫長度確定節(jié)點板尺寸，置得節(jié)點板長度 510mm,

15、焊縫計算長度 500mm，則肢背焊縫應力為：=P/2h l =39.1 103/2 0.7 6 500=9.31N/ mm2。 fe w肢尖焊縫承受弦桿內(nèi)力差N=337.2kN,偏心距 e=90-20=70mm 偏心力矩 M=Ne=337.2 10 70=23.6kNm，采用 h=7mm3f=N/2h l =337.2 10 /2 0.7 8 500=60.1N/ mm 32fe w=M/2 h l =6 23.6 10 /2 0.7 8 500 500=50.6N/ mm 262fe w均滿足要求。.下載可編輯.（5）支座節(jié)點 1為便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取 160

16、mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相等，厚度 14mm。支座底板的計算支座反力：R=367.1kN 設支座底板平面尺寸采用 280192mm2，如僅考慮有加勁肋的底板部分承受支座反力，則承壓面積為 280192=53760mm2。驗算柱頂混凝土的抗壓強度：，滿足。支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算：節(jié)點板和加勁肋將板分為四塊，每塊尺寸為：14096mm2，均為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由 ，每塊板的單位寬度的最大彎矩為 M= 2 ， 其 中 ： =6.82MPa, ， a = 2+962)=169.8mm2 ， b =(140 222296)/169.8=79.2

17、，由 b / a =79.2/169.8=0.446,查表得=0.0548。則單位寬度的最大彎矩22M=0.05486.82169.8 =10.7810 Nmm.底板厚度，23mm取t.下載可編輯.加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫計算相似，偏于安全，取加勁肋的受力為屋架 支 座 反 力 的 1/4 ， 即 ： 367.11/4=91.78kN ， 則 焊 縫 內(nèi) 力 為 ： V=91.78kN ，e=15+75/2=52.5mm，則 設焊縫 h=6mm，焊縫計算長度：l =360mmfw則焊縫應力：滿足。3）節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫的計算設焊縫傳遞全部支

18、座反力 R=367.1kN，其中每塊加勁肋各傳遞 R/4=91.78kN，節(jié)點板傳遞 R/2=183.55kN。節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫長度 ：l =2(280-10)=540mm，所需焊腳尺寸：w。取 h=8mm。f每塊加勁肋與底板的連接焊縫長度 ：l =2(90-15-10)=130mm， 所需焊腳尺寸 ：w，取 h=8mm。f.下載可編輯.圖 .下載可編輯.腹桿焊縫計算表采用焊縫雙角鋼角焊縫計算公式（h l = （計算時 按角鋼背 h l =k N/20.71hf2-lw2角鋼尖 h l =k N/20.726-9012f1 w1f2 w2不等長接 0.65 0.35 N/344.6 N/640不等短接 0.75 0.25 N/298.7 N/896(“”表示 hl 350 mm ,用角2f w其他下弦桿焊縫計