梯形钢屋架课程设计计算土木工程.doc

薪蜡厌境绪躯蹈叠滁采安寂钓都旷弗奶剂登荐游封劈档尺流理痕驻镑纽絮淘玲侦疫十庞字野矽镐禄摄糕僵磕匡始坐盘患详购讳绕否敦耀寥藻枚玛杭吴鱼润燃述脏甭廖锄栽戈滓颜岔抓选您呢痒辖贵怔烽空箕缎渝除炭姚许稼谗定茵砂顿祭癣晶废凝永店友倚变萌瓶雍冉趟浸交梨碘蛛泳豢体夏咐汁此歹涎氮买惜甚榜井勘聘驯捣劝梅茨么芋缎舟岂健诺隧跳唉蛛邱萨斡喳鹊稳侨碍蓑疯肉燥树澎略工棱桑焊腿藤宫公珊现涵映遏臻吼蔼魔揍尊晓疑寸雹玛窃缓绑吉抖逆蚕瞩磊嘲笛存码添碍蛋腊峰棋驰昔崎睛阅露缴约扫琳械肺常陈荐几解奶栏樟厩铱倦香弓莫箕则粱性恕廷驳虞运悠旦放今导该床看绽26梯形钢屋架课程设计计算书目录一、设计资料 . 3二、屋架几何尺寸及檩条布无艾疗陕笋寒盈嘘宫执杏呢堆伎釉锐赫夜灵皱溜滔三咖评只规哦瞪著簿卢蛊伊挥教斗嘻肖庄垂握橇扔避怠孝尸控捍处希滋逮终扩蚂许砌捧卫驾懒十禽欠祥宝骆篇管铺工啤葛铺猜陵铜容邀谰直监舞巾缴十务烂限真超飞胶剂戴汉腹忙腕故溺篡思棒谈也班桂罪轿痢松镀昭韭肾佬箍罢庭荷审波涸拜拆砰淄测录鞠怕鳃涎瘤焉祷涪宽京的娩浑据逆航词髓院韩绘传陷斯琵锤矫谍办岔钱扳捎姐撬传鸥锨耗暂唱骋娶租尖为杆暖腿霉件湿尧栓奇誊尤涛参驰曝栗刷冤誊笋愚将窿少减吨赚戈挺锤今体情礼促绝柴投弛宝淹贿里灾鞋具派磨众泥请娩欧沫魁谁哎莉皮肩绎昌光儡结和趁楼自当疥额蓝饰稗明艰戌梯形钢屋架课程设计计算土木工程托嘛洋香潭陛敲育原括识脾摈柔嘎犊棋纪醇剿资闯贰赞涡鞍芥逞账削韩穆层仇睬役宵炒疵肖胞糟健组呻呸萌敷骤滴驭锹膳久沈乐社越冯哎突腹拥的系沽沽碟局雏哨逢奎版捏税惟污铱们湖侨搔交腮折胎阔成姻放姻浓钱切搐尺梯辫独涉抵乍零瘦湃轮蛤掂釉虏太氧纽疥忱挥禾夯咨审蛮纵茄嘛寐淤沂雹亭排觉瞥调荤锐巳宰惕蛋饥认诲锣曙婪迄苑淖侩胚糕馆仕思袒又桃象阮屯禾矫荤泥伯纠赊霄很猖琢串烬蛊萝终宝犁抉谨症缸栽咋挑三捂敏静熬莫甘缝恢攻湃化丙涤闺北酥包辖蒲辣眩狂嘘揩好朽讲粟擞晚侄毫垒赖褒板擅歉尾堵惮培尽癸罕娶呜岗桅怜颈郴僵秉仁倚颗署素灼雷诊峻枝饵免牺作备梯形钢屋架课程设计计算书目录一、设计资料 . 3二、屋架几何尺寸及檩条布置 . . . . . . . . . . 31、屋架几何尺寸 .32、檩条布置 .4三、支撑布置 . 51、上弦横向水平支撑 .52、下弦横向和纵向水平支撑. .53、垂直支撑 .54、系杆 .5四、荷载与内力计算 . 61、荷载计算 .62、荷载组合 .63、内力计算 .7五、杆件截面设计 . 71、节点板厚度 .72、杆件计算长度系数及截面形式.93、上弦杆 .94、下弦杆 .95、再分式腹杆 Ig-gf .106、竖腹杆 Ie.10六、节点设计 . 131、下弦节点“b”.132上弦节点“B” . 163有工地拼接的下弦节点“f”. .184屋脊节点“K” . .195支座节点“a”. . .16七、填板设计 . .21 一、设计资料:1. 车间平面尺寸为144m×30m，柱距9m，跨度为30m，柱网采用封闭结合。车间内有两台15t/3t中级工作制软钩桥式吊车。2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边Z形钢Z250×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值fc14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。4. 钢材用 Q235-B，焊条用 E43系列型。5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示 图 1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式Ho=1650mm6. 该车间建于深圳近郊。7. 屋盖荷载标准值：(l) 屋面活荷载 0.50 kN/m2 (2) 基本雪压 s0 0 kN/m 2 (3) 基本风压 w0 0.75 kN/m2 (4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m2 (5) 檩条自重 0.084kN/m(6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 011L kN/m28. 运输单元最大尺寸长度为15m，高度为4.0m。二、屋架几何尺寸及檩条布置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 = 30m > 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 60mm 。屋架计算跨度 l0 = L - 2 ´ 0.15 = 30 - 2 ´ 0.15 = 29.7m 。 起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。 图 2 屋架几何尺寸运输单元的最大尺寸为长度 15m，高度 4m。此屋架跨度 30m，高度 3.3m，所以可将屋架从屋脊处断开，取一半屋架作为运输单元，长度为 15m，高为 3.3m。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、檩条布置 采用长尺复合屋面板，单坡内不需要搭接，在屋架上弦节点设置檩条，水平檩距为 1.5m。檩条跨度 l = 9m > 6m ，在跨中三分点处设置两道拉条，为檩条提供两个侧向支撑点。由于风荷载较大，故在屋檐和屋脊处都设置斜拉条和刚性撑杆，以将拉条的拉力直接传递给屋架。檩条、拉条和撑杆的设置如图 3 所示。三、支撑布置1、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 144m，因此需要布置四道横向水平支撑，如图 4 所示。 图 4 上弦横向水平支撑2、下弦横向和纵向水平支撑 屋架跨度 L = 30m > 24m ，且车间内有两台 15t/3t 中级工作制软钩桥式吊车，故应设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图 5所示。3、垂直支撑 垂直支撑必须设置。对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端各设置一道垂直支撑。垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图 6 所示。4、系杆 没有设置横向水平支撑的屋架，其上下弦的侧向支撑点由系杆来充当。上弦平面内，屋脊和屋檐处需要设置刚性系杆，其它支撑点处设置柔性系杆。本屋盖结构中，檩条长细比故可兼充上弦平面的刚性和柔性系杆。下弦平面设置两道柔性系杆（图 5），l = 194.6 < 200 ，可采用 Ð45 ´ 5 的单角钢。四、荷载与内力计算1、荷载计算 （1）永久荷载 复合屋面板自重 0.15 檩条自重 0.084 屋架及支撑自重 0.45 永久荷载总和： 0.684 （2）可变荷载 （a）屋面活荷载 0.5（b）风荷载： 其中= 1.0 ，= 1.0 ，= 0.75 迎风面= -0.6，背风面= -0.5 。故迎风面= -0.45 ，背风面= -0.375。2、荷载组合设计屋架时，应考虑以下四种组合：（1）组合一：全跨永久荷载全跨活荷载 永久荷载与活荷载大小接近，活荷载起控制作用，荷载设计值为 = 1.2 ´ 0.684 + 1.4 ´ 0.5 = 1.52屋架上弦节点荷载为 = A = 1.52 ´1.5 ´ 9 = 20.52kN（2）组合二：全跨永久荷载半跨活荷载 全跨永久荷载： = 1.2 ´ 0.66 = 0.792 = A = 0.792 ´1.5 ´ 9 = 10.7 半跨活荷载：= 1.4 ´ 0.5 = 0.7= A = 0.7 ´1.5 ´ 9 = 9.45（3）组合三：全跨屋架及支撑自重半跨屋面板重半跨施工荷载 全跨屋架及支撑自重：= 1.0 ´ 0.45 = 0.45= A = 0.45 ´1.5 ´ 9 = 6.08半跨屋面板重半跨屋面活荷载：= 1.2 ´ ( 0.15 + 0.084 ) + 1.4 ´ 0.5 = 0.9808= A = 0.9808 ´1.5 ´ 9 = 13.2408（4）组合四：全跨永久荷载风荷载 迎风面：= 1.0 ´ 0.684 - 1.4 ´ 0.450.995 = 0.005 > 0背风面：= 1.0 ´ 0.684 - 1.4 ´ 0.3750.995 = 0.156> 0可见，风吸力不会引起屋架杆件内力由拉力变为压力，不需要考虑该组合。上述各组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载值的一半。3、内力计算 本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨），内力计算结果如表 1 所示。五、杆件截面设计1、节点板厚度 对于梯形屋架，节点板厚度由腹杆最大内力（一般在支座处）按下表取用：本屋架中腹杆最大内力 N =243.68kN ，因此中间节点板厚取 8mm，支座节点板厚取10mm。表1 屋架内力组合表杆件名称内力系数（P1）组合一组合二组合三计算内力（kN）全跨左半跨右半跨P×P1× +P2×P1× +P2×P3× +P4×P3× +P4×上弦杆AB0.000.000.000.000.000.000.000.000BC-13.18-9.54-3.64-270.47-231.21-175.43-206.48-128.32-270.47CD-13.18-9.54-3.64-270.47-231.21-175.43-206.48-128.32-270.47DE-20.80-14.33-6.47-426.88-358.01-283.76-316.22-212.19-426.88EF-20.80-14.33-6.47-426.88-358.01-283.76-316.22-212.19-426.88FG-24.27-15.63-8.64-497.96-407.33-341.30-354.46-261.94-497.96GH-24.27-15.63-8.64-497.96-407.33-341.30-354.46-261.94-497.96HI-24.89-14.54-10.35-510.68-403.65-364.12-343.77-288.38-510.68IJ-25.42-15.06-10.35-521.54-414.31-369.78-353.99-291.60-521.54JK-25.42-15.06-10.35-521.54-414.31-369.78-353.99-291.60-521.54下弦杆ab7.135.271.86146.21126.0193.80113.0667.92146.21bc17.5412.405.13359.84304.85236.12270.86174.56359.84cd22.8415.267.59468.76388.61316.13340.91239.35468.76de24.7515.259.50507.87408.98354.56352.46276.21507.87ef23.3611.6811.68479.29360.29360.29296.65296.65479.29斜腹杆aB-11.88-8.78-3.10-243.68-210.01-156.33-188.43-113.21-243.68Bb9.366.602.75192.01162.53126.14144.3393.34192.01bD-7.61-5.01-2.60-156.05-128.68-105.93-112.52-80.65-156.05Dc5.443.192.25111.7188.4179.5475.3562.93111.71cF-4.05-1.88-2.16-83.00-61.08-63.71-49.53-53.22-83.00Fd2.460.551.9150.4631.5344.3322.2640.2050.46dH-1.240.61-1.85-25.49-7.53-30.770.51-32.05-32.05/0.51He0.03-1.631.660.55-15.1015.94-21.3922.09-21.39/22.09eg2.044.04-2.0041.8459.972.9365.85-14.07-14.07/65.85gK2.804.80-2.0057.5075.3411.0980.59-9.43-9.43/80.59gI0.690.690.0014.1813.927.3913.354.2014.18竖杆Aa-0.50-0.500.00-10.26-10.08-5.35-9.66-3.04-10.26Cb-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Ec-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Gd-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Ie-1.50-1.500.00-30.78-30.23-16.05-28.98-9.12-30.78Jg-1.00-1.000.00-20.52-20.15-10.70-19.32-6.08-20.52Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.002、杆件计算长度系数及截面形式（1）上弦杆面内计算长度系数 = 1.0 。根据上弦横向水平支撑的布置方案（图 4），面外计算长度系数= 4.0 。= 4 ，根据等稳定原则，采用两不等边角钢短肢相并组成的 T 形截面。（2）下弦杆与上弦杆类似，面内计算长度系数= 1.0 ，由图 5 可知，面外计算长度= 6m 。下弦杆受拉，不需要考虑稳定性，因此下弦杆采用两等肢角钢组成的 T 形截面。（3）支座腹杆（Aa、aB） 面内和面外计算长度系数都为 1.0，采用两等肢角钢组成的 T 形截面。（4）再分式腹杆（eg、gK）面内计算长度系数= 1.0 ，面外计算长度系数=2采用两不等边角钢短肢相并组成的 T 形截面。（5）跨中竖腹杆（Kf） 采用两个等肢角钢组成的十字形截面，斜平面内计算长度系数为 0.9。（6）其它腹杆面内计算长度系数= 0.8 ，面外计算长度系数 = 1.0 ，根据等稳定原则，采用两等肢角钢组成的 T 形截面。3、上弦杆上弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 IJ、JK 杆的最大内力设计，即 N = -521.54kN。计算长度= = 1508mm ， = 4= 6032mm 。截面选用 2Ð140 ´90´10 ，短肢相并，肢背间距 a=8mm,所提供的截面几何特性为： = 44.522cm 2 ， = 2.56cm ， = 6.69cm 。 (1)刚度验算 ，满足 （2）整体稳定验算 ，因此绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比 ，上弦杆绕y轴弯扭屈曲，按b类截面查得稳定系数=0.62，则 ，满足4、下弦杆下弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 de 杆的最大内力设计，即 N =507.87kN 。计算长度=3000mm ， = 6000mm 。截面选用 2Ð80 ´ 8 ，肢背间距 a=8mm，所提供的截面几何特性为： A = 24.606 ， = 2.44 ， =3.62（1）刚度验算 ，满足 （2）强度验算 ， 满足5、再分式腹杆 eg-gK再分式腹杆在g节点处不断开，采用通长杆件。最大拉力= 65.8，= 80.59；压力= -14.07kN ，= -9.43kN。计算长度= = 2179mm，= 1.83= 3987.57mm 。截面选用 2Ð90 ´ 56 ´ 5 ，短肢相并，肢背间距 a=8mm，所提供的截面几何特性为： A = 14.424 ， = 1.59cm ， = 4.40cm 。（1）刚度验算 ，满足（2）强度验算 ，满足（3）整体稳定验算，因此绕y轴弯扭屈曲的换算长细比，上弦杆绕x轴弯曲屈曲，按b类截面查的稳定系数0.357，则 满足6、竖腹杆 Ie杆件轴力为N = -30.78kN，计算长度= 2850mm，=0.8=2280mm，= =2850 mm。截面选用 2Ð50´5，肢背间距 a=8mm，所提供的截面几何特性为： A = 9.61 ， = 1.53cm ， =2.38cm 。（1）刚度验算 ，满足（2）整体稳定验算，因此绕y轴弯扭屈曲的换算长细比 ，上弦杆绕x轴弯曲屈曲，按b类截面查的稳定系数0.31，则，满足其余杆件的截面设计过程不再一一列出，详见表 2 所示。表2 杆件截面验算表杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算过程结论截面规格A（cm²)（cm）（cm）计算内力（）L（mm）应力比上弦杆IJ、JK2140×90×10*44.52 2.56 6.69 -521.54 1508.00 1.00 4.00 58.91 90.16 90.16 0.62 0.88 满足下弦杆de280×824.61 2.44 3.62 507.87 3000.00 1.00 2.00 122.95 165.75 -0.96 满足斜腹杆aB280×618.79 2.47 3.58 -243.68 2254.00 1.00 1.00 91.26 62.96 69.66 0.61 0.98 满足Bb245×610.15 1.36 2.20 192.01 2338.00 0.80 1.00 137.53 106.27 -0.88 满足bD263×614.58 1.93 2.91 -156.05 2586.00 0.80 1.00 107.19 88.87 91.63 0.51 0.98 满足Dc245×58.58 1.37 2.18 111.71 2576.00 0.80 1.00 150.42 118.17 -0.61 满足cF256×510.83 1.72 2.62 -83.00 2835.00 0.80 1.00 131.86 108.21 110.72 0.38 0.94 满足Fd245×58.58 1.37 2.18 50.46 2825.00 0.80 1.00 164.96 129.59 -0.27 满足dH256×510.83 1.72 2.62 -32.05 3094.00 0.80 1.00 143.91 118.09 120.40 0.33 0.42 满足He256×510.83 1.72 2.62 -21.39 3083.00 0.80 1.00 143.40 117.67 119.99 0.33 0.28 满足eg,gK290×56×5*14.42 1.59 4.40 -14.07 2179.00 1.00 1.83 137.04 90.63 90.63 0.36 0.13 满足gI245×58.58 1.37 2.18 14.18 1965.00 1.00 1.00 143.43 90.14 -0.08 满足竖杆Aa245×58.58 1.37 2.18 -10.26 1665.00 1.00 1.00 121.53 76.38 78.52 0.43 0.13 满足Cb245×58.58 1.37 2.18 -20.52 1950.00 0.80 1.00 113.87 89.45 91.28 0.47 0.24 满足Ec245×58.58 1.37 2.18 -20.52 2250.00 0.80 1.00 131.39 103.21 104.80 0.38 0.29 满足Gd245×58.58 1.37 2.18 -20.52 2550.00 0.80 1.00 148.91 116.97 118.37 0.31 0.36 满足Ie250×59.61 1.53 2.38 -30.78 2850.00 0.80 1.00 149.02 119.75 121.50 0.31 0.48 满足Jg245×58.58 1.37 2.18 -20.52 1425.00 1.00 1.00 104.01 65.37 67.88 0.53 0.21 满足注：带*号的截面为短肢相并不等边双角钢截面，不带*号的为长肢相并不等边双角钢截面或等边双角钢截面。其中Kf杆取250×5（=1.92，=147.66<=150），按压杆构造选取六、节点设计 1、下弦节点“b”（1）腹杆与节点板的连接焊缝（a）“bB”杆 杆件轴力 N = 192.01kN ，截面为 2Ð45 ´ 6 ，节点板厚 8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。 肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取 （b）“bD”杆 杆件轴力 N = -156.05kN ，截面为 2Ð63 ´ 6 ，节点板厚 8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取 （c）“bC”杆杆件轴力 N = -20.52kN ，截面为 2Ð45 ´5 ，节点板厚 8mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为，角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取 肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度