钢结构梯形屋架课程设计计算书绝对完整样本

第一章：设计资料

某单跨单层厂房，跨度L＝24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235－BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【λ】＝150

屋架拉杆【λ】＝350。

第二章：构造形式与布置

2.1 柱网布置

图2.1 柱网布置图

2.2屋架形式及几何尺寸

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H ＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后上弦坡度为1/9.6。

配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架杆件布置和尺寸如施工图所示。

图2.2 屋架杆件尺寸

2.3支撑布置

由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板不同分为三个编号：中部6榀为WJ1a ,设6道系杆连接板，端部第2榀为WJ1b，需另加横向水平支撑连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c。

图2.3 上弦平面

12

1

2

1---1

2---2

图2.3下弦平面与剖面

第三章：荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算

表3.1 屋架荷载计算表

3.2屋架杆件内力系数

屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下屋架左半跨杆件内力

系数k L、k R、k（＝k L＋k R）按图3.1所示，并已抄入表3.2中。

图3.1

屋架内力系数图

3.3杆件内力组合

○1组合一―――所有恒、活荷载

所有恒、活荷载：q=2.25KN/m2，F=2.25*1.5*6=20.25KN,

杆件组合内力 N1=20.25k（KN）

○2组合二―――全跨恒荷载、半跨活荷载（相应于全垮恒、活荷载减去半跨活荷载）活荷载：q=0.7KN/m2，F=0.7*1.5*6=6.3KN，

杆件组合内力 N2= N1－6.3k L,R （KN）

○3组合三―――全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载：

屋架和支撑重：q=0.15*1.35＝0.20KN/m2，F=0.2*1.5*6=1.8KN,

活荷载：q=1.0*1.35+0.7＝2.05KN/m2，F=2.05*1.5*6=18.45KN,

杆件组合内力N3= 1.8k+18.45 k L,R（KN）

杆件内力组合见表3.2，其中第二、三组合对个别k L、k R正负号杆件计算，由于这种状况下第二、三组合弦杆左右节间内力差△N（设计弦杆焊缝用）将不不大于第一组合△N。

表3.2 屋架杆件内力组合表

第四章：屋架杆件截面选型

由表3.2知，腹杆最大内力N ＝-179.658KN ，查得采用节点板厚t ＝8mm ，但支座节点板加厚为12mm 。

4.1杆件截面选型

上弦杆AK 为受压杆，先假设max 90λ=，b 类截面ϕ＝0.714，f ＝215N/mm 2， A ＝N/ϕf ＝308347N/0.714*215N/mm 2＝.644mm 2，

0max /x x i l λ==1508/90=16.75mm ， 0max /y y i l λ==3016/90=33.51mm

查课本上册附表四，选用L100*80*6，短肢相并双角钢。各杆件选型均按此法，计算数据如表4.1、4.2，选型见表4.3。

表4.1 受拉杆件截面选型及强度验算表

表4.2 受压杆件截面选型及强度验算表

表4.3 屋架杆件截面选型表

注：○1节点板t＝8mm，（腹杆最大内力N max＝-179.658KN）；

○2f＝215N/mm2；压杆【λ】＝150，拉杆【λ】＝350；第五章：屋架杆件焊缝计算

5.1腹杆焊缝计算

表5.1 腹杆焊缝计算表

5.2下弦杆焊缝计算

表5.2 下弦杆焊缝计算表

5.3上弦杆角钢尖焊缝计算

表5.3 上弦杆角钢尖焊缝计算表

注：○1上弦杆L100*80*6，b=80mm，z0=21.2mm，e=b-z0=60.3mm,取用65mm；

○2焊缝长度l按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所拟定得节点板实际宽度（中节点K l略经放大使求得h f2较为合理）。

第六章：屋架节点设计

6.1下弦拼接节点k

下弦杆为L90*56*5，拼接角钢用相似规格。角钢t＝5mm，拼接角钢焊缝位于角钢尖，用h f＝5mm，焊缝为：l w=[N]/4*0.7h f* f f w=491060 N/4*0.7*5mm*160N/mm2=219.22mm,取220mm，采用拼接角钢半长L=2(l w+2h f)+b=2*(220+2*5)+20=480mm,扣除半缝宽5mm和正反面焊口各10mm后，焊缝计算长度为纵向470m m＞220mm，满足规定。

拼接角钢水平肢宽90mm，故采用斜切，安装螺栓位置考虑后来连横向水平支撑时可以应用，其与斜切边边距经检查足够。

拼接角钢竖肢原宽56mm，为焊缝需切肢：△＝t+h f+5=5+5+5=15mm,切后余高h－△＝56-15＝41mm，端部直切。因高度已较小，竖肢上不再用安装螺栓。

6.2上弦拼接节点K

上弦杆起拱后坡度1/9.6，端部取直切，截面为L100*80*6，拼接角钢用相似规格，热弯成型，角钢t ＝5mm，拼接角钢焊缝位于角钢尖，用h f＝5mm，焊缝为：l w=[N]/4*0.7h f* f f w=308347