24米跨梯形屋架设计

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1、钢 结 构 课 程 设 计24米跨梯形屋架设计一、设计资料某车间跨度24米，长度192米，柱距6米。车间内设有两台20/5T中级工作制吊车。计算温度高于-20，地震设防烈度为7度。采用3.06m预应力钢筋混凝土大型屋面板，8cm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度为i=1/10。雪荷载为0.4KN/m2，积灰荷载为0.75KN/m2。屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400400，混凝土标号为C20。要求设计屋架并绘制屋架施图。二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本例题为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度为L0=L-300=23700mm，端部高度取H0=1990

2、mm，中部高度取H=2790mm（为L0/8.5）,屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按L/500考虑）。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见附图2。因连接孔和连接零件上的区别图中给出了W1、W2和W3等三种编号。 附图1：屋架杆件几何长度及设计内力附图2：屋面支撑布置图三、荷载和内力计算1、荷载计算：二毡三油上铺小石子 0.35 KN/m2 找平层（2cm厚） 0.40 KN/m2 泡沫混凝土保温层（8cm厚） 0.50 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板（含灌缝）

3、1.40 KN/m2 悬挂管道 0.10 KN/m2 屋架和支撑自重 （0.12 +0.011L）=0.12+0.01124=0.384 KN/m2 恒载总和 3.134 KN/m2 活荷载（或雪荷载） 0.50 KN/m2 积灰荷载 0.75 KN/m2 由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。2、荷载组合一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本例题在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载：组合一：Fd=(1.23.134+1.40.4+1.40.

4、90.75)63.0=94.78KN组合二：Fd=(1.353.134+1.40.70.4+1.40.90.75) 63.0=100.22KN节点荷载取100.22KN，支座反力 Rd=4Fd=4100.22=400.9KN3、内力计算用图解法或数解法均可计算出全跨荷载作用下，屋架的杆件内力。其内力设计值见附图1。四、截面选择腹杆最大轴力为574.56KN，查表8.4，选用中间节点板厚t=8mm，支座节点板厚t=10mm。1、上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算。Nmax=-738.92KN，lox=301.5cm，loy=301.5cm (l1取两块屋面板宽度)。选用2L14010，A=5

5、4.7cm2，=4.34cm，=6.05cm由于所以由查b类截面的填板每节间放一块（满足范围内不少于两块）2、下弦整个下弦也不改变截面，按最大内力计算。Nmax=759.46KN，lox=600.0cm，loy=600cm ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm（de节间），可不考虑螺栓孔的削弱。选用2L18011010（短肢相并），A=56.8cm2，=3.13cm，=8.56cm填板每节间放一块3、腹杆 杆件A-F、C-G：NAF=-50.2KN，lox=161.2cm，loy=201.5cm ; NCG =100.22KN，lox =208cm，loy =260cm。由于

6、内力较小，可按长细比选择截面，按内力较大者计算。选2L636, A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm 由于所以由查b类截面的填板放两块 杆件E-H：N=46.8KN 该杆件内力较小，按长细比控制截面。为了便于连接垂直支撑，截面采用十字行截面。lo =0.9320=288cm选用2L10010 , A=38.52 cm2，3.84。 杆件B-F：N=-574.56KN，lox=366.3cm，loy=366.3cm。选用2L18011010（长肢相并），A=56.8cm2，=5.81cm，=4.23cm由于 ， 故由查表得，填板放两块。 杆件B-G：N=301.06KN，lox=

7、302.4cm，loy=378cm。选用2L636，A=14.58cm2，=1.93cm，=2.91cm填板放两块。 杆件D-G、D-H：N=-119.36KN，lox=333.6cm，loy=417.3cm。选用2L806，A=18.8cm2，=2.47cm，=3.58cm由于 ， 故由查表得（b类截面）填板四块屋架杆件截面选用表 表一杆 件名 称杆 件号内力设计值N(KN)计算长度(m)选用截面截面积A(cm2)计算应力（N/mm2）容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝（mm）填板数l0xl0y上弦杆A-BD-E-738.92301.5301.52L1401054.7179.21502下

8、弦杆G-H759.466006002L1801101056.8133.72501腹杆A-F-50.12161.2201.52L63614.5867.91502C-G-100.222082602L63614.58135.81502E-H46.82882882L1001038.521.622004B-F-574.56366.3366.32L1801101056.8175.61502B-G301.06302.43782L63614.58206.52502D-G-59.68333.6417.32L80618.81761504D-H-16.84333.6417.32L80618.849.61504五、节

9、点设计 1、下弦节点“G”先计算腹板与节点板的连接焊缝：B-G杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度：肢背： 用140mm肢尖： 用100mm腹杆C-G和D-G杆件的内力较小，焊缝按构造采用，肢背：hf1=6mm, lw1取80mm 肢尖：hf2=6mm, lw2取80mm其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差N=NGH-NFG=759.46-434.66=342.8KN。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为63cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm，则计算长度lw=63-1.2=61.8cm。肢背焊缝应力为：附图3 下弦“G”节点 2、上弦“B

10、”节点（见附图4）同样先计算腹杆B-F、B-G的杆端焊缝，方法同上。由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为81cm。现验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F=100.22KN，hf=t/2=4mm，lw1=81-0.8=80.2cm肢尖焊缝承担弦杆内力差N=NBC-NAB=676.98-0=676.98KN，偏心距e=10-2.8=7.2cm，偏心力矩M=Ne=676.987.2=4874KNcm，采用hf2=10mm，lw2=81-2=79cm，则对N： 对M： 附图4 上弦“B”节点3、屋脊“E”节点（附图5）计算腹杆与节点板的连接焊缝： E

11、-H杆件内力较小，按构造设置焊缝，即取hf1=6mm，hf2=6mm, lw1 =80mm, lw2 =80mm。验算弦杆和节点板的连接焊缝：由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为 40cm。节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，节点竖向集中荷载, hf =t/2=4mm，lw1 =40-0.8cm。 肢尖焊缝内力差N=0,可按构造要求设置焊缝。拼接计算：拼接角钢采用与弦杆截面相同的2L10012，焊脚尺寸hf取8mm，则拼接角钢除到角外，竖肢需切去 =t+hf+5=12+8=5=25mm，按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度

12、为拼接角钢总长度为取拼接角钢长度为600mm。 附图5 屋脊节点“E”4、支座节点“F”（附图6）、腹杆杆端焊缝计： B-F杆由前面计算结果取肢背及肢尖角焊缝尺寸分别为：hf1=8mm，hf2=6mm, lw1 =220mm, lw2 =170mm。 A-F杆件内力较小，按构造设置焊缝，即肢背及肢尖角焊缝尺寸均为6mm，焊缝长度为lw=80mm。验算弦杆焊缝：由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际量得节点板长度为42 cm。肢背及肢尖焊角尺寸均取为8mm，则计算长度lw1 = 42-1.6=40.4cm。肢背焊缝应力为： 、底板计算支反力Rd=400.9KN，fc=10N/mm2，所需底板净面积：取锚栓直径d=24mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板面积为：按构造要求采用底板面积为ab=2626=676470.5cm2，底板净面积为：垫板采用10020100，孔径26mm。底板实际应力为：，查表5.8，则 所需底板厚度 用t=24mm，底板尺寸为-28024280。 、加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力为，加劲肋高度低于A-F杆下端18mm，厚度取与中间节点板相同为10mm。采用hf=6mm，验算焊缝应力对V： 对M： 、节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算取hf=8mm，实际焊缝总长度：焊缝设计应力：其余节点见施工图。第 页