三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、 PAGE 18屆課程程設(shè)計(jì)三角形鋼屋架課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名 李澤光光學(xué) 號 33031121440044 所屬學(xué)院 水利與與建筑工工程工程程學(xué)院專 業(yè) 農(nóng)業(yè)建建筑環(huán)境境與能源源工程班 級 18班指導(dǎo)教師 吳英日 期 20017.06 塔里木木大學(xué)教教務(wù)處制制三角形鋼屋屋架課程程設(shè)計(jì)任任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）選擇擇鋼屋架架的材料料；（2）確定定鋼屋架架的幾何何尺寸；（3）屋架架及屋蓋蓋支撐的的布置；（4）檁條條的設(shè)計(jì)計(jì)；（5）鋼屋屋架的設(shè)設(shè)計(jì)；（6）繪制制鋼屋架架施工圖圖。設(shè)計(jì)題目：鋼屋架架設(shè)計(jì)資料：某廠房總長長度90m，跨度度根據(jù)不不同的編編號號從從附表中中取，屋屋蓋體系系可從以以下所給給的類

2、型型中選取取?？v向向柱距6m。1.結(jié)構(gòu)形形式:鋼筋混混凝土柱柱，三角角形鋼屋屋架。柱柱的混凝凝土強(qiáng)度度等級為為C30，三角角形屋面面坡度ii=1：2.55L為屋架架跨度。地地區(qū)計(jì)算算溫度高高于-2000C，無侵侵蝕性介介質(zhì)，地地震設(shè)防防烈度為為8度，屋屋架下弦弦標(biāo)高為為18m；廠房房內(nèi)橋式式吊車為為2臺1500/300t（中級級工作制制），鍛鍛錘為2臺5t。2.屋架采采用的鋼鋼材、焊焊條為：Q3445鋼，焊焊條為E50型。3.屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)及荷荷載（2）有檁檁體系：采用型型鋼檁條條，壓型型鋼板作作屋面板板。標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值為0.558KNN/m2荷載：屋架及支撐撐自重：按經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式qq=0.112+00.

3、0111L，L為屋架架跨度，以以m為單位位，q為屋架架及支撐撐自重，以KN/m2為單位；基本風(fēng)壓為為0.550 KKN/mm2，雪荷荷載為0.33 KNN/m2；保溫層層0.77KN/m2；積灰灰荷載11.3 KN/m2設(shè)計(jì)內(nèi)容： 11.屋架形形式及幾幾何尺寸寸確定2.作屋蓋蓋結(jié)構(gòu)及及支撐的的布置圖圖；3.選擇鋼鋼材及焊焊接材料料，并明明確提出出對保證證項(xiàng)目的的要求；4.對鋼屋屋架進(jìn)行行內(nèi)力、桿桿件截面面尺寸的的計(jì)算；設(shè)計(jì)一一個下弦弦節(jié)點(diǎn)、一一個上弦弦節(jié)點(diǎn)、支支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、屋脊脊節(jié)點(diǎn)及及下弦中中央節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。5.繪制鋼鋼屋架施施工詳圖圖。1、屋架尺尺寸屋架幾何尺尺寸見圖圖2。圖二：屋架架幾何尺尺寸（

4、單單位：mm）2.檁條和和支撐布布置根據(jù)屋面材材料的最最大容許許檁距，可可將檁條條布置于于上弦節(jié)節(jié)點(diǎn)上（見見圖2），檁檁距為節(jié)節(jié)間長度度。在檁檁條的跨跨中設(shè)置置一道拉拉條。根據(jù)廠房總總長度60m，跨度度為24m，有中中級工作作制吊車車及第一一開間尺尺寸5.55m等因素素，可在在廠房兩兩端的第第二開間間設(shè)置一一道上弦弦橫向水水平支撐撐和下弦弦橫向水水平支撐撐，并在在同一開開間兩榀榀相鄰屋屋架的腹腹桿間設(shè)設(shè)置兩道道垂直支支撐（在在跨度13左右處處各一道道，見圖圖3）。上弦檁條可可兼做系系桿，故故不另設(shè)設(shè)系桿，在在下弦跨跨中央設(shè)設(shè)置一道道通長的的柔性系系桿。此此外，在在廠房兩兩端的第第一開間間下弦各

5、各設(shè)置三三道剛性性系桿（見見圖3）。3.3 檁檁條的設(shè)設(shè)計(jì)選用【122.6槽鋼截截面，由由型鋼表表查得，自自重12.32kkgm0.112，=622.1，=100.2，=3991。1.荷載計(jì)計(jì)算（對對輕屋面面，可只只考慮可可變荷載載效應(yīng)控控制的組組合）永久荷載：（坡面面）壓型鋼板：0.5881.777=0.9902檁條和拉條條： 0.12=1.0222可變荷載：（檁條條受荷水水平投影影面積為為1.77766=9.33，沒沒有超過過60,故屋面面均布活活荷載取取0.55，大于于雪荷載載，故不不考慮雪雪荷載。）=0.51.777=00.51.77700.94487=0.774圖三 屋屋面支撐撐布置

6、（單單位：mm）檁條均布荷荷載設(shè)計(jì)計(jì)值：=+=1.21.0222+1.400.744=2.226244=2.2262440.994877=2.115=2.2262440.331622=0.7722.強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算 彎矩設(shè)計(jì)計(jì)值（見見圖4）：圖4 彎矩矩圖=2.15=9.6675=0.72=0.881（因?yàn)樵跈_檁條的垮垮中設(shè)置置了一道道拉條）檁條的最大大應(yīng)力（拉拉應(yīng)力）位位于槽鋼鋼下翼緣緣的肢尖尖處。+=89.224f=21153.剛度驗(yàn)驗(yàn)算只驗(yàn)算垂直直于屋面面方向的的撓度。荷載標(biāo)準(zhǔn)值值：+=1.3353666+00.999=2.343366= （+）=2.334366600.92285 =2.17

7、66=因有拉條，不不必驗(yàn)算算整體穩(wěn)穩(wěn)定性。故故選用【12.6槽鋼檁檁條能滿滿足要求求。3.4屋架架節(jié)點(diǎn)荷荷載計(jì)算算1.永久荷荷載（水水平投影影面）壓型鋼板 0.58xx2.1127=1.2233666檁條和拉條條 0.112屋架和支撐撐自重 0.12+0.111L=0.112+00.0111224=00.388保溫層 0.77=2.43376662.屋面活活荷載屋面活荷載載為0.55。3.風(fēng)荷載載 風(fēng)風(fēng)荷載高高度變化化系數(shù)為為1.225，屋面面迎風(fēng)面面的體型型系數(shù)為為0.3328，背風(fēng)風(fēng)面為0.5，所以以負(fù)風(fēng)壓壓的設(shè)計(jì)計(jì)值為（垂垂直于屋屋面） 迎風(fēng)風(fēng)面：=1.41.22500.322800.4

8、=-0.23 背風(fēng)風(fēng)面：=1.441.250.550.4=-0.335和均小于永永久荷載載（荷載載分項(xiàng)系系數(shù)取1.0）垂直直與屋面面的分量量0.55700.92285=0.553，所所以永久久荷載與與風(fēng)荷載載聯(lián)合作作用下不不會使桿桿件的內(nèi)內(nèi)力變號號，故風(fēng)風(fēng)荷載產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)力的影影響不予予考慮。4.屋架上上弦在檁檁條處的的集中荷荷載屋架上弦在在檁條處處的集中中荷載設(shè)設(shè)計(jì)值由由可變荷荷載效應(yīng)應(yīng)控制的的組合為為全跨永久+全跨可可變（不不包括風(fēng)風(fēng)荷載）轉(zhuǎn)化為點(diǎn)荷荷載為P=5.4445xx1.9975xx6=664.5523kkNm3.5 屋屋架桿件件內(nèi)力計(jì)計(jì)算 由于屋面面坡度較較小，風(fēng)風(fēng)荷載為為吸力，

9、且且遠(yuǎn)小于于屋面永永久荷載載，故其其與永久久荷載組組合時不不會增大大桿件的的內(nèi)力，因因此不予予考慮。芬芬克式屋屋架在半半跨活荷荷載作用用下，腹腹桿內(nèi)力力不會變變號，故故只需按按全跨永永久荷載載與全跨跨可變荷荷載組合合計(jì)算屋屋架桿件件的內(nèi)力力。屋架桿件內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算可用圖圖解法或或數(shù)解法法進(jìn)行。本本例屋架架為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)屋架，可可直接由由建筑結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)手冊查查得各桿桿件的內(nèi)內(nèi)力系數(shù)數(shù)，然后后乘以節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載即為各各相應(yīng)桿桿件的內(nèi)內(nèi)力。分分別如表表2和圖5 所示。圖五桿件內(nèi)內(nèi)力圖（單單位kN）表2 屋架架桿件內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算表?xiàng)U件名稱桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值值（）上 弦弦AB-14.881-955.5855B

10、C-13.666-881.3844CD-14.007-907.8388DE-13.770-883.9655EF-12.555-809.76336FG-12.995-835.57下 弦弦AH+13.775+887.19HI+11.225+725.88IJ+7.500+438.92腹 桿桿DI-2.799-180.01991BH、CHH-1.211-78.007EK、FKK-1.211-78.007HD、DKK+2.500+161.3IK+3.755+241.96KG+6.255+403.27GJ0.000注：負(fù)為受受壓，正正為受拉拉。3.6 桿桿件截面面的選擇擇弦桿端節(jié)間間最大內(nèi)內(nèi)力為9555.

11、5885，由由焊接屋屋架節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板厚度度選用表表，可選選用屋架架中間節(jié)節(jié)點(diǎn)板厚厚度為8mm，支座座節(jié)點(diǎn)板板厚度為為10mmm。1.上弦桿桿整個上弦桿桿不改變變截面，按按最大內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算。=9555.5885，=2112.77cm，=2=22212.7=4425.4cmm。選用2180014組成成的T形截面面，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板厚為為8mm，查型型鋼表得得A=2448.8896=97.7922，=5.556cm，=8.00cm= =1500=1150根據(jù)=553.775查表表得=0.8842，則則= =2 =2115故選擇截面面合適。2.下弦桿桿下弦桿也不不改變截截面，按按最大內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算。=+8877.1

12、99，屋架架平面內(nèi)內(nèi)的計(jì)算算長度取取最大節(jié)節(jié)間長度度，即=4977.6ccm。因屋屋架下弦弦在跨中中央設(shè)有有一道通通長的系系桿，故故屋架平平面外的的計(jì)算長長度取側(cè)側(cè)向固定定點(diǎn)間的的距離，即即=11185ccm。所需截面面面積為：=選用211258012短肢肢相連的的T形截面面，由型型鋼表查查得 =233.42=46.8,=2.224cm，=6.008cmm=1889.66=2115= =2222=3550=1994.99=3550故所選截面面合適。3.腹桿DI桿=1522.08829,=0.8=00.82555.5=2044.4ccm，=2555.55cm 選用2706，A=228.16=16

13、.32，=2.115cm，=3.22cm。=1550=1550根據(jù)=995.007，查查表得=0.5588，則則=2115所選截面合合適。（2）BHH、CH、EK、FK桿N=-788.077，=1666.44cm選用7008單角鋼鋼截面，A=100.6667，=1.337cm，則=0.9=0.991666.44=1449.88cm=1550由=1099，查表表得=0.4499。單角鋼單面面連接計(jì)計(jì)算構(gòu)件件穩(wěn)定性性時強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值折減系系數(shù)為=0.66+0.00115=00.6+0.0001551009=00.766=0.762215=1644.155故所選截面面滿足要要求。（3）HDD、DK桿

14、N=1611.3，=3443.77cm選用9009單角鋼鋼截面，A=155.5666，=1.777cm，=0.9=0.993443.77=3009cmm=3350單角鋼單面面連接計(jì)計(jì)算構(gòu)件件強(qiáng)度時時的強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值折減系系數(shù)=00.855，則=0.852155=1882.88故所選擇的的截面合合適。（4）IKK、KG桿兩根桿件采采用相同同的截面面，用按按最大內(nèi)內(nèi)力=4033.277計(jì)算，=3443.77cm，=2=23343.7=6687.4cmm 選用2707，A=229.4244=18.8488，=2.114cm，=3.22cm。=3550=3550=2215所選截面合合適。（5）GJJ桿

15、。N=0,=4744cm對有連接垂垂直支撐撐的屋架架WJ2，采用用2564組成十十字形截截面，并并按受壓壓支撐驗(yàn)驗(yàn)算其長長細(xì)比。=0.9=0.9474=426.6cm，=2.18cm= =1195.7=2000故滿足要求求。對不連接垂垂直支撐撐的屋架架WJ1，選用用564單角鋼鋼，并按按受拉支支撐驗(yàn)算算其長細(xì)細(xì)比，=1.111cmm。= =3384.3=4000故滿足足要求。3.7 節(jié)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)本例只選擇擇幾個有有代表性性的、重重要的節(jié)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行行計(jì)算，其其余節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的計(jì)算算過程從從略，可可參見屋屋架施工工圖。屋脊節(jié)點(diǎn)（見見圖6）腹桿GK與與節(jié)點(diǎn)板板的連接接焊縫，查查表得=1600（以下下同），取

16、取肢背和和肢尖的的焊腳尺尺寸分別別為=55mm和=4mmm，則桿桿端所需需的焊縫縫長度分分別為肢背：=+10=+100=10=2511.2mmm故取=2555mm。圖6 屋脊脊節(jié)點(diǎn)（單單位：mm）故肢尖：=+8=+8=8=1556.55mm取=1600mm。拼接角鋼采采用與上上弦桿等等截面，肢肢背處削削棱，豎豎肢切去去V=tt+55=177mm，取V=220mmm，并將將豎肢切切口后經(jīng)經(jīng)熱彎成成型用對對接焊縫縫焊接。拼拼接接頭頭一側(cè)所所需的焊焊縫計(jì)算算長度為為=3773mmm拼接角鋼的的總長度度為=2（+110）+d=2（3733+10）50=8166mm上弦桿與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的塞焊縫縫，假定定承

17、受節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載F2，驗(yàn)算算從略。上上弦肢尖尖與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的焊焊縫連接接按弦桿桿內(nèi)力的的15%計(jì)算，且且考慮由由此產(chǎn)生生的偏心心彎矩作作用（偏偏心距e=665mmm）。設(shè)設(shè)肢尖焊焊縫焊腳腳尺寸=5mmm，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板總長長度為6600mm，則節(jié)節(jié)點(diǎn)一側(cè)側(cè)弦桿焊焊縫的計(jì)計(jì)算長度度為=（66002）-220-110（6600/2）/0.928852010=3255mm焊縫應(yīng)力為為=266.6=311.9=38.6=1660由以上計(jì)算算結(jié)果可可知，因因弦桿與與節(jié)點(diǎn)板板的連接接焊縫受受力不大大，且連連接長度度較大，故故可按照照構(gòu)造進(jìn)進(jìn)行滿焊焊，不必必計(jì)算。2.下弦拼拼接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)（見圖圖7） 圖7 下弦拼拼節(jié)點(diǎn)（

18、單單位：mm）屋架跨度224m超過運(yùn)運(yùn)輸界限限，故將將屋架分分為兩個個運(yùn)輸單單元，在在屋脊節(jié)節(jié)點(diǎn)G和下弦弦節(jié)點(diǎn)I處設(shè)置置工地拼拼接。腹腹桿桿端端與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的焊焊縫連接接按IK和ID中最大大內(nèi)力=61.5計(jì)算算。設(shè)肢背和肢肢尖的焊焊腳尺寸寸均取=4mmm，則桿桿端所需需的焊縫縫長度分分別為肢背：=+8=+8=+8=1188.9mmm故取1900mm。肢尖：=+8= +8=+8=97mmm故取1000mm。弦桿與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的連連接焊縫縫按弦桿桿內(nèi)力與與的內(nèi)力力差計(jì)算算，因?yàn)闉閮?nèi)力差差較小，按按構(gòu)造布布置焊縫縫即可滿滿足要求求，不必必計(jì)算。拼接角鋼采采用與下下弦桿相相同截面面，肢背背處削棱棱，豎肢肢切

19、去V=tt+55=155mm。按拼拼接焊縫縫與桿件件等強(qiáng)度度原則，接接頭一側(cè)側(cè)所需的的焊縫計(jì)計(jì)算長度度為=1117mmm故取1200mm。拼接角鋼所所需總長長度為=2（+10）+100=2（1200+100）+100=2770mmm3.上弦節(jié)節(jié)點(diǎn)D（見圖8）圖8 上弦弦節(jié)點(diǎn)D（單位位：mm）各腹桿桿端端與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的焊焊縫計(jì)算算從略，節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的形狀和和尺寸如如圖8所示。上弦肢背塞塞焊縫承承受檁條條傳來的的集中荷荷載（節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載）F，取節(jié)節(jié)點(diǎn)板縮縮進(jìn)肢背背5mm，=t2=4mmm，則=13.60.88=1228肢尖與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的焊焊縫承受受弦桿的的內(nèi)力差差為=-=-9907.8388-8883.

20、9965=-233.877偏心距e=65mmm，且節(jié)節(jié)點(diǎn)板長長度較大大，故可可不作計(jì)計(jì)算，按按構(gòu)造要要求布置置焊縫進(jìn)進(jìn)行滿焊焊即可滿滿足條件件。支座節(jié)點(diǎn)。（見見圖9）圖9 支座座節(jié)點(diǎn)（單單位：mm）屋架支撐與與鋼筋混混凝土柱柱上，混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度為C20，=100為便于于施焊，取取下弦軸軸線至支支座底板板上表面面的距離離為1600mm，并設(shè)設(shè)置圖3.110所示加加勁肋。下下弦桿端端與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的焊焊縫取肢肢背和肢肢尖的焊焊縫尺寸寸分別為為=6mmm和=4mmm，則所所需焊縫縫長度為為肢背：=+12=+122=+112=4452mmm故取4555mm。肢尖：=+8= +8=+8=3344.755mm

21、故取3355mm。上弦桿端與與節(jié)點(diǎn)板板的焊縫縫，由于于焊縫長長度較大大，可不不必計(jì)算算，按構(gòu)構(gòu)造要求求即可。支座底板計(jì)計(jì)算。支座反力為為 R=66F=66644.5223=3877.1338支座底板尺尺寸取aab=2500mm2500mm,采用M22錨栓，并并用圖示示U形缺口口。柱頂頂混凝土土的壓應(yīng)應(yīng)力為=877.855=1660底板的厚度度按屋架架反力作作用下的的彎矩計(jì)計(jì)算。支支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板和加加勁肋將將支座底底板分成成四塊，每每塊板均均為兩相相鄰邊固固定支撐撐而另兩兩相鄰邊邊自由的的板。兩支撐邊之之間的對對角線長長度為=1700mm兩支撐邊之之間的交交點(diǎn)到對對角線的的垂直距距離為=2=885

22、mmm=851700=0.5，查表表得=00.0558，則M=0.05881.7917001770=330000.4底板所需厚厚度（按按厚度t在1640范圍取取值）：t=9.4mmm故取t=220mmm（2）加勁勁肋與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫圖10 加加勁肋的的計(jì)算簡簡圖（單單位：mm）加勁肋與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的的連接焊焊縫計(jì)算算與牛腿腿焊縫相相似，如如圖10所示。假假定一塊塊加勁肋肋的受力力為屋架架支座反反力的114，即V=R44=24.6M=1147.6加勁肋厚度度采用10mmm，焊腳腳尺寸取取6mm，焊縫縫計(jì)算長長度為=1800-1552=1388mm則焊縫應(yīng)力力為：=50.11=1660加勁肋、

23、節(jié)節(jié)點(diǎn)板與與支座底底板的連連接焊縫縫。圖10所示切切口寬度度為15mmm，兩條條節(jié)點(diǎn)板板和四條條加勁肋肋焊縫的的總長度度為=2（2550-110）+4（1255-5-15-10）=8660mmm=222.3=1660故滿足要求求。其余各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的計(jì)算算過程從從略。 參考資料（1）鋼鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（GB5500117220033）。（2）建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載規(guī)規(guī)范（GB5500009220011）。（3）建建筑抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（GB5500111220011）。（4）建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠度度設(shè)計(jì)統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（GB5500668220011）（5）建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)制圖標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（GBT500101120001）（6）建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)