梯形钢屋架钢结构课程设计

207.2
259.0
1.94
3.04
106.81
85.20
150
0.396
120.06
Gd
-58.41
2L63×5
12.286
231.2
289.0
1.94
3.04
119.18
98.47
150
0.336
141.49
Ie
113.32
2L63×5
12.286
255.2
319
2.45
2.45
104.16
130.20
-1.53
1.17
35.45(F1,2,F2,2)
-33.75(F1,3,F2,2)
37.19
(F3,1,F4)
-36.56
(F3,1,F4)
-36.56
37.19
He
-1.08
-2.47
1.39
63.08
-92.48
(F1,2,F2,2)
-14.22
(F1,1,F2,1)
-63.61
(F3,1,F4)
214.68
竖杆
Aa
-29.21
2L63×5
12.286
159.2
199.0
1.94
3.04
88.06
65.46
150
0.487
48.82
Cb
-58.41
2L63×5
12.286
183.2
229.0
1.94
3.04
94.43
75.33
150
0.440
108.05
Ec
-58.41
2L63×5
12.286
表4-1桁架杆件内内力组合表
杆件名称
内力系数（F=1）
第一种组合
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力（KN)
全跨①
左半跨②
右半跨③
F ①
F1 ①+F2 ②
F1 ①+F2 ③
F3 ①+F4
②
F3 ①+F4 ③
上弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
0
0
BC，CD
-8.71
-6.24
-2.47
-508.75
-508.75
DE，EF
共计: 3.179
标准可变活荷载：
屋面活荷载（大于雪荷载0.5 ）
0.7
积灰荷载
1.2
设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：
3.1
全跨节点荷载设计值：
F=(1.35 3.179 +1.4 0.7 0.7 +1.4 0.9 1.2 ) 1.5m 6m
=54.41KN
3.2
全跨节点永久荷载设计值：
对结构不利时：
所需截面积：
杆件计算长度： ，
选用2L75×8等边角钢， ， ，
满足长细比 的要求。
满足要求。
5.4.2
杆件轴力：
计算长度：
设λ=100查附录4得
所需的
，
选用2L75×10， ， ，
由于 ，只求 ，查附录4，得
所选截面满足。
5.5
Aa,Cc,Ee,Gg都受压，各个竖杆采用同类截面，按Gg杆件的最大设计内力设计。
44.522
253.5
253.5
3.16
3.16
56.71
75.32
150
0.718
161.89
Bb
401.27
2L75×8
23.01
208.6
260.8
2.28
3.57
91.51
73.05
350
174.39
bD
-317.75
2L75×10
28.25
228.7
285.9
2.26
3.61
101.20
80.65
1.90
1.80
216.12
216.12
cF
-2.46
-0.71
-1.75
-143.69
-143.69
Fd
1.12
-0.45
1.56
65.42
34.35(F1,1,F2,1)
74.11
(F1,1,F2,1)
-6.9
(F3,2,F4)
41.99(F3,1,F4)
-6.90
74.11
dH
0.02
1.55
标准永久载荷：
预应力湖北凝土大型屋面板
1.005 1.4 =1.407
二毡三油防水层
1.005 0.35 =0.352
找平层厚20mm
1.005 0.02m 20 =0.402
泡沫混凝土保温层
1.005 0. 45 =0.452
桁架和支撑自重
0.12 +0.011 24 =0.384
管道荷载
0.182
需要截面积：
需要的回转半径：
根据需要的A，ix，iy查角钢规格表，选用 ， ，
， ， ，按所选角钢进行验算：
满足长细比 的要求。
截面在x和y平面内皆属b类，由于 ，只要求 ，查表得 。
所需截面合适
5.2
整个下弦杆采用同一截面，按de杆最大设计值计算。
，根据桁架下弦支撑布置情况，得
所需截面积：
根据所需截面积查表选用 ，不等肢角钢，短肢相并。
，
内力较小，按 选择，需要的回转半径为：
，
查型钢表，选截面 和 较上述计算的 和 略大些。
选用2L63×5， ， ，
由于 ，只求 ，查附录4，得 ，
所选截面满足。
5.6
杆件
计算内力/kN
截面规格
截面面积/cm2
计算长度/cm
回转半径/cm
长细比
容许长细比[λ]
稳定系数
应力σ/(N/mm2)
名称
编号
上弦
=1.35 3.179 1.5m 6m= 38.62KN（按永久载荷为主的组合）
=1.2 3.179 1.5m 6m= 34.33KN（按可变载荷为主的组合）
对结构有利时：
=1.0 3.179 1.5m 6m28.61KN
半跨节点可变荷载设计值：
=1.4 (0.7 0.7 +0.9 1.2 ) 1.5m 6m
-13.52
-9.04
-4.48
-789.70
-789.70
FG，GH
-15.25
-9.17
-6.08
-890.75
-890.75
HI
-14.76
-7.38
-7.38
-862.13
-862.13
下弦
ab
4.69
3.46
1.23
273.94
273.94
bc
11.48
7.98
3.51
670.54
670.54
=(1.2 1.4 +1.4 0.7 ) 1.5m 6m=23.94KN
3.1,3.2为使用阶段的荷载情况，3.3为施工阶段荷载的情况。计算详图见图3-1（桁架内力计算图）。
（a）
(b)
(c)
图3-1桁架内力计算图
由PKPM软件先解得F=1的桁架各杆件内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表4-1（桁架杆件内内力组合表）。
250.3
312.9
1.94
3.04
128.62
105.75
350
61.13
dH
37.19
2L63×5
12.286
271.2
339.0
1.94
3.04
139.79
114.61
350
30.27
He
-92.48
2L63×5
12.286
271.2
339.0
1.94
3.04
139.79
114.61
150
0.349
屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm；
24m端部高度取H=1990mm，
23.7m端部高度H=2005mm
中部高度取H=3190mm。
屋架几何尺寸如图1-1所示：
图1-124米跨屋架几何尺寸
2
根据厂房长度（90m），跨度及载荷情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性细杆，以保证安装上弦杆的稳定性。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形屋架支撑布置图如下图2-1所示:
150
0.547
205.62
Dc
216.12
2L50×6
11.38
228.7
285.9
1.51
2.56
1.91
cF
-143.69
2L75×5
14.82
250.3
312.9
2.32
3.50
107.90
94.89
150
0.587
165.17
Fd
74.11
2L63×5
12.286
29.54
(F3,2,F4)
-92.48
63.08
竖杆
Aa
-0.50
-0.50
0.00
-29.21
-29.21
Cb
-1.00
-1.00
0.00
-58.41
-58.41
Ec
-1.00
-1.00
0.00
-58.41
-58.41
Gd
-1.00
-1.00
0.00
-58.41
-58.41
Ie
1.94
0.97
0.97
=19.78KN(按永久载荷为主的组合)
=1.4 (0.7+0.9 1.2) 1.5m 6m=22.43KN（按可变载荷为主的组合）
3.3
全跨节点桁架自重设计值：
对结构不利时：
=1.2 0.384 1.5m 6m=4.15KN
对结构有利时：
=1.0 0.384 1.5m 6m=3.46KN
半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：
设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝 和 ，则所需的焊缝长度为：
“Cb”杆内力很小，焊缝尺寸可按构造要求取
根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为 。
下弦与节点板连接的焊缝长度为36cm,所受的力为左右两下弦杆的内力差， ，受力较大的肢背处焊缝应力为：
FG、GH
-890.75
2L160×100×12
60.11
150.8
452.4
2.82
7.54
53.48
60
150
0.807
183.63
下弦
de
883.74
2L160×100×10
50.63
300
1185
2.85
7.78
105.26
152.31
350
190.75
斜腹杆
aB
-517.51
2L140×90×10
， ，
考虑下弦杆有2φ21.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积：
所需截面适合。
5.3
杆件轴力：
计算长度 。因为 ，故采用不等边角钢，长肢相并，使 。设λ=80，查附录4得，
需要的回转半径：
根据需要的 ， ， 查角钢规格表，选用2L140×90×10。
， ， ， 。
又
所选截面合适。
5.4
5.4.1
杆件轴力：
设肢尖焊缝mm节点板长度为40cm则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为cmcmcmcm541701086213015mmmm辽宁工程技术大学钢结构课程设计1518217010mm9586213015160mm182345422图63i节点板布置图因桁架的跨度较大需将桁架分成两个运输单元在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接左半边的上弦斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝而右半边的上弦斜杆与节点板的连接用工地焊缝
桁架及桁架上弦支撑布置
桁架下弦支撑布置图
图2-1桁架支撑布置图
符号说明：SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GG-刚性细杆；LG-柔性细杆。
3
屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以 换算为沿水平投影面分布的荷载。
cd
14.60
9.32
529
852.79
852.79
de
15.13
8.42
6.71
883.74
883.74
斜腹杆
aB
-8.86
-6.52
-2.34
-517.51
-517.51
Bb
6.87
4.76
2.11
401.27
401.27
bD
-5.44
-3.40
-2.03
-317.75
-317.75
Dc
3.70
113.32
113.32
注：F=58.41KN ; F1,1=38.62KN ; F1,2=34.33KN ; F1,3=28.61KN ; F2,1=19.78KN;
F2,2=22.43KN ; F3,1=4.15KN ; F3,2=3.46KN ; F4=23.94KN.
5
5.1
整个上弦架采用等截面，按FG、GH杆件之最大设计内力设计。
上弦与节点板间焊缝长度为505mm。同书上。
节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽肯定是安全，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：
大威整理
XXXXXX学院
《钢结构》
课程设计计算书
题目
梯形钢屋架
班级
XXXXXXXX
姓名
XXXXXXXXXXXXXXX
指导教师
XX
成绩
1
1.1
某厂房跨度为24m，柱距为6m，厂房总长度为90m。车间内设有一台50t、一台20t中级工作制软钩桥式吊车，冬季室外最低温度-20℃。
屋面采用1.5m 6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为 =1:10，上铺泡沫混凝土保温层和二毡三油防水层。
350
92.24
表5-1杆件截面选择表
6
6.1
各类杆件的内力由表4-1桁架杆件内内力组合表查得。
这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算与腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即 和 ，
图6-1“b”节点板布置图
然后根据 的大小按比例绘出节点板的形状与尺寸，最后验算下弦杆与节点版的连接焊缝。
用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝 和 ，则所需的焊缝长度为：
N= —890750N（受压）
上弦杆计算长度：
在桁架平面内，为节间轴线长度：
在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：
因为 ，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆aB最大内力 =517.51kN，查表9.6.4，中间节点版厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。