24m梯形钢屋架课程设计计算书

钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架

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设计时间：2011年6月7号

浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

梯形钢屋架课程设计计算书

一.设计资料：

1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m

2、屋面坡度：1：10

3、屋面材料：预应力大型屋面板

4、荷载 1）静载：屋架及支撑自重0.384KN/m ²；檩条0.2KN/m ²；屋面防水层 0.1KN/m ²；

保温层0.4vKN/m ²；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m ²；悬挂管道0.05 KN/m ²。

2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m ²；施工活荷载标准值为0.7 KN/m ²；积灰荷

载1.2 KN/m ²。

5、材质Q235B 钢，焊条E43系列，手工焊。

二 .结构形式与选型

1.屋架形式及几何尺寸如图所示

:

拱50

根据厂房长度为60m 、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于

跨度为24m 故不设下弦支撑。

2.梯形钢屋架支撑布置如图所示：

3.荷载计算

屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。

荷载计算表

荷载组合方法：

1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F

2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F

3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2F

4．内力计算

计算简图如下

屋架构件内力组合表

4．内力计算 1.上弦杆

整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度：

在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==×

上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm

设λ＝60，υ＝0.807，截面积为3

2N 895.73110A 4955.1mm f 0.807215

=××＝＝υ 需要回转半径：0x x 0y y l 1.508

i m 25.1mm 60

l 3.016i m 50.3mm

60

=

=＝＝λ＝＝λ

查表选用2┐ ┌ 160×100×10

上弦截面

××

验算:

0x x x 0y

y y l 1508

m 59.2mm i 28.5l 3016m 39.9mm

i 75.6

=

=λ＝＝λ＝＝

满足长细比要求，x y >λλ查表

30.813

N 895.73110a a A 0.8135063.0××υ＝＝＝208.86MP <215MP υ 满足要求

其余计算结果见下表

屋架杆件截面选择表

2.节点设计

下弦节点

用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值

w

f

f＝160MPa。

a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为f

h＝8mm。所需的焊缝长度为

肢背：'

w w

e f

0.75N0.75403842

l mm

2h f20.78160

×

×××

==＝169.02，取170mm。

肢尖：w w

e f l mm 2h f 20.78160

×××=

=＝56.34，取60mm 。 设“dD ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。所需的焊缝长度为 肢背：'w w

e f 0.75N 0.75319317

l mm 2h f 20.78160××××=

=＝133.64，取140mm 。 肢尖：''w w e f 0.25N 0.25319317

l mm 2h f 20.78160

××××=

=＝44.55，取50mm 。 “Gd ”杆内力很小，取f h ＝6mm 。综合取节点板尺寸300mm ×230mm

下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm ，f h ＝8mm 。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN ＝954.630KN ，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:

f 0.75954630

145.6MPa 20.78(45516)

××××=

=-τ<160MPa

焊缝强度满足要求 上弦节点“B ”

“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸同上。

设“aB ”杆的肢背和肢尖焊缝f h ＝8mm, '

f h =6mm ，所需焊缝长度为

肢背：'w w e f 0.75N 0.75520651

l mm 2h f 20.78160

××××=

=＝217.91 ，取

220mm

肢尖：w w

e f l mm 2h f 20.76160

×××=

=＝96.84，取100mm 节点板上边缘缩进上弦肢背8mm 。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊

缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。假定集中荷载P 与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：

'f h =6mm ，''f h ＝8mm

上弦与节点板焊缝长度为455mm ，则

f w w f 103.36MPa 0.8f 128MPa < ＝＝

上弦肢尖角焊缝的切应力为

f w w f 34.99MPa 0.8f 128MPa < ＝＝

上弦节点“C ”

设“Cb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。所需的焊缝长度为 肢背：'w w

e f 0.75N 0.7558698

l mm 2h f 20.76160××××=

=＝32.76，取50mm 。 肢尖：''w w e f 0.25N 0.2558698

l mm 2h f 20.76160

××××=

=＝10.92，取50mm 。 验算节点板强度

上弦与节点板焊缝长度为173mm ，则

f w w f 17.79MPa 0.8f 128MPa < ＝＝

上弦肢尖角焊缝的长度为173mm 的切应力为