钢筋结构梯形屋架课程设计计算书绝对完整

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1、.第一章 ：设计资料某单跨单层厂房，跨度 L24m ，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 【】150屋架拉杆 【】350 。第二章 ：结构形式与布置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，未考虑起拱时的上弦坡度i 1/10 。 屋架跨度 l24m ，每端支座缩进0.15m ，计算跨度 l0 l 2*0.15m 23.7m ；端部高度

2、取H 02m ，中部高度H 3.2m ；起拱按 fl0 /500 ，取 50mm ，起拱后的上弦坡度为1/9.6 。.下载可编辑 .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 。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。图 2.2 屋架的杆件尺寸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的不同分为三个编号：中部 6 榀为 WJ1a

3、 ,设 6 道系杆的连接板 ，端部第 2 榀为 WJ1b ，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板 ；端部榀 （共两榀 ）为 WJ1c 。.下载可编辑 .图 2.3 上弦平面22ccbaaaaaab1J111111111WJJJJJJJJJWWWWWWWWW111-12-2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屋架荷载计算表荷载大小组合系数 （ KN/m-分类荷载项目名称（ KN/m 2 -组合值 （ KN/m 2）2）1太空轻质大型屋面板0.851.1482防水层0.100.135恒3屋架及支撑自重0.151.350.203载4悬挂

4、管道0.050.068和1.151.553.下载可编辑 .活载屋面活荷载0.51.40.70总荷载2.253.2 屋架杆件内力系数屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的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的屋架左半跨杆件的内力系数 kL 、kR、k（ kLk 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 全部恒 、活荷载全部恒 、活荷载 ： q=2.25KN/m2， 杆件组合内力N 1=20.25k （ KN ）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

5、荷载：2q=0.7KN/m2 ，杆件组合内力N 2= N 1 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： 0.20KN/m 2， .下载可编辑 .活荷载 ： q=1.0*1.35+0.7 2.05KN/m 2，F=2.05*1.5*6=18.45KN,杆件组合内力N 3k L,R （ KN ）= 1.8k+18.45杆件内力组合见表3.2 ，其中第二 、三组合对个别kL 、kR 正负号的杆件计算 ，因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差N（设计弦杆焊缝用 ）将大于第一组合的 N。表 3.2 屋架杆件内力组合表组合一组合二组合三内力

6、设内力系数全垮屋架和支撑重全恒活全恒 半活计值半跨屋面板重和活荷载杆件N 1=20.6.3k L(kRN218.45N 31.8kKkL、kR 25k)(1)-(kL(kR)(3)+( N(3)上弦杆ABBDDFFHHK(1)(2)2)(4)4)0000-6.253-8.729-176.762-176.762-2.476-13.52-9.036-273.821-273.8212-4.486-250.6-196.2-15.22-9.152-57.6588-168.8546-308.347-27.409-308.3477-6.075-38.273-27.07-112.084-139.449-162

7、.3-251.7-14.72-7.362-46.381-135.8293-298.1618-251.-26.503-298.1614-7.362-46.381-135.829-162.3783.下载可编辑 .acce下弦 eg杆gkaBBccDDe斜eF杆FggHHk.3.4894.73995.96595.9651.2507.99911.524233.361233.3613.525198.349.32458.741237.33172.028614.621296.07526.318296.0755.29733.371260.7097.730124.047182.518.41653.021253.

8、40155.275315.132306.42327.238306.4236.71642.311264.11123.91151.148-6.532-8.872-179.658-179.658-2.3404.6676.779137.275137.2752.112-3.395-5.424-109.836-109.836-2.0291.8923.68374.58174.5811.791-0.697-2.486-50.342-50.342-1.789-0.456-2.87325.168-8.413-6.431-6.4311.10122.2951.9821.5579.80912.48628.72730.7

9、0830.708280.851.5609.828-9.05928.782028.8500.0380.76950.068-1.522-9.58910.358-28.081-28.01-28.0133-2.474-15.586-6.608-45.645-47.61-47.618-1.096-22.194-1.9731.3788.681-30.8725.424823.451.下载可编辑 .Aa竖CcGgEe杆Kk支座反力R.523.451-0.5-0.5-10.125-10.1250-1.0-1.0-20.25-20.2500.9831.96639.81239.8120.9836.0258162.0

10、0162.001.975第四章 ：屋架杆件截面选型由表3.2 知，腹杆最大内力N -179.658 KN ，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 90 ， b 类截面 0.714 ， f 215N/mm2，A N/f 308347N/0.714*215N/mm2 2008.644mm 2 ，i x l 0 x / max = 1508/90=16.75mm ,i yl0y / max =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

11、.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.下载可编辑 .杆杆应力 215类号内力所需截面积l0x l0yixiy截面选型截面积ixiyxxmax* A满足要求a B-179.658-1694.8872539 253923.08223.082L75*6176023.134.6 109.91373.382109.9130.493867.680-207.056c D-109.836-1036.1892298 287320.89126.118L63*5122819.428.9 118.45499.412118.4540.447548.916-200.096压 e F-5

12、0.342-474.9252506 313222.78228.473L63*5122819.428.9 129.175108.374 129.1750.392481.376-104.579杆 H k-47.618-449.2262179 339919.80930.900L63*5122819.428.9 112.320117.612 117.6120.453556.284-85.600等 A a-10.125-95.5192015 201518.31818.318L56*5108217.226.2 117.15176.908117.1510.453490.146-20.657肢 C c-20.

13、250-191.0381840 230016.72720.909L56*5108217.226.2 106.97787.786106.9770.511552.902-36.625E e-20.250-191.0382080 260018.90923.636L56*5108217.226.2 120.93099.237120.9300.432467.424-43.323G g-20.250-191.0382320 290021.09126.364L56*5108217.226.2 134.884110.687 134.8840.365394.930-51.275杆件弦 AK杆 ak表 4.2受压

14、杆件截面选型及强度验算表杆应力 215杆类内力所需截面积截面选型截面积ixiyxx号满足要求B c137.275638.488L45*469813.821.6152.029121.389196.669拉D e74.581346.888L45*469813.821.6166.522133.009106.850杆F g30.708142.828L45*469813.821.6181.594145.00043.994等g H28.850134.186L45*469813.821.6197.029157.36141.332肢K k39.812185.172L45*469813.821.6208.696

15、133.33357.037表 4.3 屋架杆件截面选型表内力设计算长度回转半径几 何长细比稳定系数应 力计值（ mm ）截面形式mm长 度A设 计（ KN及规格l(mml0xl0yixiyxyxy值）-308.347150815083016L100*80*6212024.046.162.8365.420.780186.47306.423300030001185L90*56*5144215.944.7188.68265.1212.50.下载可编辑 .aBBccDDe斜eF杆0-179.658253925392539L90*56*7196615.723.223.4109.440.499-207.0

16、5137.275262220982622L45*469813.821.621.6121.389196.669-109.836287322982873L63*5122819.428.9118.45499.410.447-200.0974.581287322982873L45*469813.821.6166.522133.009106.850-104.57-50.342313225063132L63*5122819.428.9129.175108.3740.3929-6.431FggHHkAaCc竖Ee杆GgKk313225063132L45*469813.821.6181.594145.0043

17、.99430.70828.850339927163399L45*469813.821.6197.029157.36141.332-28.013-47.618339927193399L63*5122819.428.9112.32117.6120.453-85.623.451-10.125201520152015L56*5108217.226.2117.15176.910.453-20.657-20.25230018402300L56*5108217.226.2106.97787.7860.511-36.625-20.25260020802600L56*5108217.226.2120.93099

18、.2370.432-43.323-20.25290023202900L56*5108217.226.2134.884110.6870.365-51.27539.81232002880L45*469813.821.6208.696133.3357.037注：1 节点板 t8mm ，（腹杆最大内力Nmax -179.658 KN）；2 f215 N/mm 2；压杆【】150 ，拉杆 【 】350 ；.下载可编辑 .第五章 ：屋架杆件焊缝计算5.1 腹杆焊缝计算表 5.1腹杆焊缝计算表需要焊缝 （ mm 2）采用焊缝双角钢焊缝计算公式内力设（ mm ） 计 算 时（ ffw =160N/mm2）h

19、f1 lw1 =hf2 lw2 h f2lw2 =杆件计值lw按表值N/ 320N/746.7N(KN)10 mm(N/ 344.6)(N/640)hf1 - lw1h f2 - lw26aB-179.658 561.431240.603550105斜Bc137.275428.984183.8426 80580杆cD-109.336343.238147.0955 80580其 1125 80580他竖杆 1125 805805.2 下弦杆焊缝计算表 5.2 下弦杆焊缝计算表需要焊缝 （ mm 2）采用焊缝N 组合和说明节N1N2N（ mm ）计算时lw点(KN)(KN)(KN)h f1 lw1

20、 =hf2 lw2 =“”表示hflw按表值 10mm.下载可编辑 .N/ 298.7N/896500mm 2， 用角h f1- lw1h f2- lw2焊缝 5100 或6 95a095.96595.965321.276107.1045 1105 110第一组合c95.965233.361137.396459.980153.3445 1105 110第一组合e233.361296.07562.714209.95669.9935 1105 110第一组合g124.047151.14827.10190.7330.2475 1105 110第三组合每侧焊缝按k306.423306.42345.96

21、153.86751.2955 955 950.15 Nmax（ 第三组合 N）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需要焊缝采 用焊 N 组合和说明（mm 2） N采用焊缝hf2（ mm ）缝hf2节N 1N 2“ ” 表 示 h f lw(KNN24( e )2（ mm点(KN)(KN)=1500mm 2 ，)llw = l-10224l wl w）用角焊缝 5 100 或 695BD-176.7176.72402355.656第一组合62625-176.7-273.897.05232253.345第一组合622195.下载可编辑 .-273.8-308.334.52

22、22F2101.335第一组合214760-196.2-162.333.9320H1951.495第三组合633215-298.1298.1644.72每侧焊缝按 0.15N max （第三组合K6114N ）1， b=80mm, z0 =21.2mm, e=b-z0=60.3mm, 取用 65mm ；注： 上弦杆 L100*80*6 焊缝长度 l 按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所确定得节点板实际宽度（中节点 K 的 l 略经放大使2求得的 hf2 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 ，拼接角钢用相同规格。角钢 t 5mm ，拼接角钢焊缝位于角钢

23、尖，用 hf 5mm ，焊缝为 ： lw=N/4*0.7h f* ffw=491060N/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 470mm 220mm ，满足要求 。拼接角钢水平肢宽90mm ，故采用斜切 ，安装螺栓位置考虑以后连横向水平支撑时可以应用，其与斜切边的边距经检查足够。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 ，

24、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 ，拼接角钢用相同规格，热弯成型 ，角钢 t.下载可编辑 . 5mm ， 拼 接 角 钢 焊 缝 位 于 角 钢 尖 ， 用 hf 5mm ， 焊 缝 为 ： lw=N/4*0.7h f* ffw=308347N/4*0.7*5mm*160N/mm2=137.655mm, 取 300mm ，焊缝计算长度为300mm 2*137.655 275.31mm ，满足要求 。拼接角钢竖肢原宽80mm ，为焊缝需切肢： t+h f+5=6+5+5=16mm,实用

25、20mm ，切后余高 h 80-15 65m ，端部直切 。6.3 下弦一般节点cBc 杆：hf1 =6mm, h f2 =6mm焊缝长度 ：肢背 ： lw1=0.7N/2hef fw =0.7*137.275*103/(2*0.7*6*160)=71.50mm,取 80mm ；肢尖 ： lw2=0.3N/2hef fw =0.3*137.275*103/(2*0.7*6*160)=30.64mm,取 80mm ；cD 杆：h f1 =5mm, h f2 =5mm焊缝长度 ：肢背 ： lw1=0.7N/2hef fw =0.7*109.836*103/(2*0.7*5*160)=68.64mm

26、,取 80mm ；肢尖 ： lw2=0.3N/2hef fw =0.3*109.836*103/(2*0.7*5*160)=29.42mm,取 80mm ；Cc 杆为竖杆 ， N=-20.25KN很小 ，焊缝长度也按构造取80mm 。（其余下弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表5.2 下弦杆焊缝计算表。）由上求得长度确定节点板尺寸240 mm *320 mm, 下弦节点连接焊缝长度为32.0 cm ， hf=5mm, N 233.361 95.965 133.396KN,受力较大的肢背处的剪应力为f0.75*137396/【2*0.7*5* （ 320-10 ）】47.49 N/mm 2ffw160

27、 N/mm 2， 焊缝强度满足要求。6.4 上弦一般节点BBC 杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同 ：aB 杆：h f1 =6mm, h f2 =5mm焊缝长度 ：肢背 ： lw1 =0.7N/2hef fw 3/(2*0.7*6*160)=93.57mm,取 105mm ；.下载可编辑 .肢尖 ： lw2 =0.3N/2hef fw 3/(2*0.7*5*160)=40.10mm,取 50mm ；为了便于在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm ，用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来 （详见施工图 ），塞焊缝做两条焊缝计算，焊缝设计强度值应乘以0.8 的折减系数 。 计算时可略取

28、屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P 与上弦垂直 。（其余上弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表5.3 上弦杆角钢尖焊缝计算表。）验算强度如下：肢背塞焊缝hf1 =1/2* 节点板厚 00.5*8 4mm, 按构造取5mm ，上弦与节点板间（满焊焊缝长度为 245mm 。f 1 K1 (N1N2 ) 2(P / 2*1.22) 2 /(2*0.7 hf 1l w1 ) 0.75*176762 2(50400/ 2*1.22) 2 /2*0.7*5*(24510 82.73N/mm 2 0.8*f f w 128 N/mm 2， 焊缝强度满足要求 。肢尖焊缝hf1=6mm, 上弦与节点板间 （满焊）焊

29、缝长度为 245 mm 。f 1 K1 (N1N2)2(P / 2*1.22) 2/(2*0.7 hf 2lw 2 )0.25*176762 2(50400/ 2*1.22) 2/2*0.7*6*(24510 27.27N/mm 2 ff w 160 N/mm 2， 焊缝强度满足要求 。6.5 支座节点 a屋架支座中线缩进轴线（柱外边线 ） 150 mm ，柱宽 400 mm ，支座底板三面与柱边留距离10 mm ，内侧面按对称 ，故底板尺寸为2 a*2b,a=140 mm,b=190 mm,锚栓采用2M24 ，位置和锚栓孔尺寸如图。支座中心处设加劲肋90*10 ，加劲肋外侧离锚栓垫板边c=1

30、4 mm.底板计算为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160 mm ，在节点中心线上设置加劲.下载可编辑 .肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度为10mm 。 计算时底板尺寸偏安全仅按节点板加劲肋范围，加劲肋以外部分底板刚度较差，认为受反力较小而忽略 ，故底板尺寸按2a=2*140 mm,2b 1=2*95mm 。支座反力 R=162.0KN,底板压应力为 ： p R/ （ 2a*2b 1） =162.0*103/(280*190)=304 N/ mm2 fce =10 N/ mm2 ；上式中 fce 为柱混凝土强度等级为C20 时的轴心抗压强度设计值。节点板和加劲肋将底

31、板分隔为四个a*b 1=140*95 mm, 两相邻边支承区格 ，确定底板厚度如下：a1= a2b 21402952169.2mm2 ，b1ab / a1140*95/169.2 78.61mm2b1 / a178.61/169.20.465查设计指导书表4 弯矩系数0.0544 ；两相邻支撑板单位板宽最大弯矩： Mpa120.0544*3.04*169.224.734*10 3 N ,底板厚 ： t6M6*4.734*103 Nmm (安全考虑 )。f215N / mm211.5mm ，选底板厚度 15.下载可编辑 .节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算lw=2a+2(b- 2c-)60mm=

32、 2*140+2(190-10-2*15)-60=280+300-60=580-60=520mm,hf R /( f*0.7l w f fw ) =162.0*103/(1.22*0.7*520*160)=2.28 mm,按构造1.51.5 15 5.81，因此 h 6mm 。hftmmf加劲肋及其焊缝计算加劲肋与连接板间的焊缝可近似的按照传递支座反力四分之一计算，并考虑焊缝偏心受力。节点板高度 373 mm ， 加劲肋 90*10*373 mm ，切角后净高h0 37315358mm （通常情况这个高度都较大，故加劲肋强度和竖焊缝都可不必计算）。 每块加劲肋的两条焊缝承受的内力为： V=R/

33、4, 合力作用于切角15mm.下载可编辑 .后净宽 90 15 75 mm 的中点 ：V= R/4=162.0/4=40.5KN;e 15+75/2 52.5mm ；M=Ve 40.5*52.5KN*mm加劲肋与连接板的连接竖缝： l wh0 10 358 10348mm60hf 60*6 360mm ，便于施工取350 mm 。焊缝应力 ：(V / 2*0.7 hf lw )2(6M / 2*0.7f hf lw2 )2(40.5*10 3 / 2*0.7*6*350)2(6*2126.25*10 3 / 2*0.7*1.22*6*3502 ) 2101.64N / mm2f fw160N/ mm2 ,满足要求。第七章 ：角钢杆件填板间距与形心距计算杆件双角钢间联系填板的最大间距的计算列与表中，杆件角钢背至轴线的距离按角钢表查得的形心距调整到5mm 的倍数 ，也列与表中 。表 7.1 杆件填板及形心距计算表单角钢填板最大间距 （ mm ）形心距 z0杆件截面型式及规格i1拉杆 80 i1压杆 40 i1（ mm ）（ mm ）L100*80*631.7126819.7弦杆L90*56*529.0232012.5L90*56*728.6114430.0L45*413.8110412.6腹杆L63*519.4155217.4L56*517.2137615.7.下载可编辑 .