24跨90梯形鋼屋架課程設計計算書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計資料3</b></p><p>　　二、結構形式及支撐布置3</p><p>　?。?）桁架的形式及幾何尺寸3</p><p>　?。?）桁架支撐布置3</p><p><b>

2、　　三、荷載計算5</b></p><p><b>　　四、內力計算6</b></p><p><b>　　五、桿件設計6</b></p><p><b>　?。?）上弦桿7</b></p><p><b>　?。?）下弦7</b>&

3、lt;/p><p><b>　　（3）斜腹桿7</b></p><p><b>　　六、節(jié)點設計9</b></p><p>　　（1）下弦節(jié)點“C”9</p><p>　?。?）上弦節(jié)點“B”10</p><p>　?。?）屋脊節(jié)點“I”11</p>&l

4、t;p><b>　　一、設計資料</b></p><p>　　哈爾濱郊區(qū)，某廠房跨度24m，總長90m，柱距6m，屋面坡度i＝1/10，屋架下弦標高為18m。簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級C30，上柱截面400×400mm，房內還設有橋式吊車2臺150/30t。采用梯形鋼屋架，鋼材選用Q235B，焊條采用E43型。1.5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4

5、KN/m²） 、鋪上70mm厚保溫層（0.7KN/m² ) 、三氈四油上鋪綠豆砂防水層（0.4KN/m²） 、一氈二油隔氣層（0.05 KN/m²） 、找平層2cm厚（0.3KN/m²） ；屋面荷載標準值0.7KN/m²，積灰荷載標準值0.9KN/m²，雪荷載標準值0.35KN/m²。要求設計屋架并繪制屋架施工圖。</p><p>

6、　　二、結構形式及支撐布置</p><p>　?。?）桁架的形式及幾何尺寸</p><p>　　本例題為無檁屋蓋方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架桿件幾何長度見附圖1（跨中起拱按L/500 考慮）。</p><p>　　屋架計算跨度L0＝24000－300＝23700mm；</p><p>　　端部高度取H=1990mm，</p

7、><p>　　中部高度取H=3190mm。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　2.1 桁架形式及幾何尺寸</p><p><b>　?。?）桁架支撐布置</b></p><p>　　根據建造地區(qū)的計算溫度和荷載性質，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43

8、型，手工焊。根據車間長度、屋架跨度和荷載情況，設置上、下、弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見附圖2。</p><p><b>　　三、荷載計算</b></p><p><b>　　標準永久荷載：</b></p><p>　　三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4KN/m²<

9、/p><p>　　水泥砂漿找平層 0.4KN/m²</p><p>　　保溫層 0.7KN/m² </p><p>　　一氈二油隔氣層 0.05

10、KN/m²</p><p>　　水泥砂漿找平層 0.3KN/m² </p><p>　　預應力混凝土屋面板 1.4KN/m²</p><p>　　懸掛索道

11、 0.15 KN/m²</p><p>　　屋架和支撐自重為 0.120+0.011x24=0.384kN/m²</p><p>　　_____________________________</p><p>　　共 3.784kN/m²</p><p><

12、;b>　　標準可變荷載：</b></p><p>　　屋面活荷載 0.7kN/m²</p><p>　　積灰荷載 0.9kN/m²</p><p>　　_____________________________</p>&

13、lt;p>　　共 1.6kN/m²</p><p>　　永久荷載設計值 1.35×3.784=5.1084KN/m²取5.0KN/m²（由永久荷載控制）</p><p>　　可變荷載設計值 1.4×1.6×0.7=1.512KN/m² 取1.50KN/m²</p><

14、;p>　　考慮以下三種荷載組合</p><p>　　組合一：全跨永久荷載+全跨可變荷載</p><p>　　F＝（5.0+1.5）×1.5×6 = 58.5KN</p><p>　　組合二：全跨永久荷載+半跨可變荷載</p><p>　　F1=5.0×1.5×6＝45.0kN</p>

15、<p>　　F2＝1.5×1.5×6＝13.5kN</p><p>　　組合三：全跨桁架、天窗架和支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載</p><p>　　全跨節(jié)點桁架自重設計值：</p><p>　　F3=0.384×1.5×6＝3.46KN</p><p>　　半跨節(jié)點屋面板自重及活

16、荷載設計值：</p><p>　　F4＝（1.4×1.35+0.7×1.4）×1.5×6＝25.83KN</p><p><b>　　四、內力計算</b></p><p>　　荷載組合（1）計算簡圖如圖4.1，荷載組合（2）計算簡圖如圖4.2，荷載組合（3）計算簡圖如圖4.3.</p>&l

17、t;p>　　圖 4.1 荷載組合（1）</p><p>　　圖 4.2 荷載組合（2）</p><p>　　圖 4.3 荷載組合4.3</p><p>　　由電算先解得F=1的桁架各桿件的內力系數（F=1作用于全跨、走半跨和右</p><p>　　半跨）。然后求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果見附表1</p>

18、;<p><b>　　五、桿件設計</b></p><p>　　按腹桿最大內力515.17KN,查表7.4，選中間節(jié)點板厚度為12mm，支座節(jié)點板厚度14mm。</p><p><b>　?。?）上弦桿</b></p><p>　　整個上弦桿采用等截面，按最大內力Nmax= -886.301KN計算。<

19、/p><p>　　在屋架平面內：計算長度為節(jié)間軸線長度，即 l=l。=1508mm, l=3000mm；（l1取兩塊屋面板的寬度）。</p><p>　　選用2L140×10，A=54.74cm2, ix=4.34cm, iy=6.20cm,</p><p>　?。絣/ i＝150.8/4.34=34.7<［］＝150</p>&l

20、t;p>　?。絣/ i=300/6.20=48.39<［］＝150</p><p>　　雙角鋼T型截面繞對稱軸（y）軸按彎扭屈曲計算長細比</p><p>　　b/t=14/1.2=11.6<0.58 l/b=0.58×300/14=12.4,</p><p>　　故由==55.25得=0.826，則：</p><p&

21、gt;　　=886.301×103/(0.826×54.74×102)=196N/ <f=215 N/ </p><p>　　填板每個節(jié)間放一塊，la=75.4cm<40i=40×4.34=173.6cm。</p><p><b>　?。?）下弦</b></p><p>　　下弦也不改變截面，

22、按最大內力計算。</p><p>　　Nmax= 881.074KN，l=l。=300cm, l=1200mm；連接支撐的螺栓孔中心至節(jié)點板邊緣的距離約為100mm，可不考慮螺栓孔削弱。</p><p>　　選用2L125×80×12（短肢相并），A=46.8 cm2, ix =2.24cm，iy =6.23cm。</p><p>　　=30

23、0/2.24=13 <［］＝350</p><p>　　=1200/6.23=193<［］＝350</p><p>　　=881.074×103/46.8×102=188.3 N/ <f=215 N/ </p><p>　　填板每個節(jié)間放一塊la =300/2=150cm< 80 i=80×3.95=316cm&

24、lt;/p><p><b>　?。?）斜腹桿</b></p><p>　　桿件B-a：N=-515.17KN，lox =loy =253.5cm</p><p>　　選用2L125×80×10（長肢相連），A=39.4 cm2, ix =3.98cm，iy =3.39cm。（中間節(jié)點板厚度10mm）</p>&l

25、t;p>　　= l/ i=253.5/3.98=63.7 <［］ =150 </p><p>　?。絣/ i=253.5/3.39=74.8 < ［］=150 </p><p>　　b2/t=8/1.0=8 < 0.48 l/b2 = 0.48 ×253.5/8=15.21</p><p>　　=（1+1.09b4/ l2t2

26、)=74.8×（1+1.09×84/ 253.52×12)=80.0 ></p><p>　　按b類查表得=0.688，則：</p><p>　　σ=N/A=515.17×103/( 0.688×39.4×102)=190N/ < f=215N/ </p><p>　　填板放兩塊: la =2

27、53.5/3=84.5cm< 80 i=80×4.01=320.8cm</p><p>　　桿件H-g：N=34.216KN，內力較小，按受壓長細比控制截面（跨中腹桿在半跨荷載作用下，內力變號）lox =loy =339.6cm</p><p>　　選用2L75×5，A=7.41×2=14.82cm， i=2.32cm， i=3.43cm（中間節(jié)點板厚度

28、10mm）。</p><p>　　= l/ i=339.6/2.32=146<［］=150 </p><p>　?。絣/ i=339.6/3.43=99 <［］=150 </p><p>　　σ=N/A=34.216 ×103/14.82×102=23N/ < f=215N/ </p><p>

29、;　　填板放三塊，la =339.6/4=84.9cm< 40 i=40×2.32=92.8cm。</p><p>　　桿件G-g: N=-58.08KN， lox =231cm , loy=289cm，內力較小可按［］選擇截面。</p><p>　　= l/［］=231/150=1.54cm</p><p>　?。絣/［］=289/150=1.93

30、cm</p><p>　　選2L50×5，A=9.6 cm, i=1.53cm，i=2.53cm，填板放三塊，la =289/4=72.2cm略大于40 i=40×1.53=61.2cm，但實際節(jié)點板寬度較大，故仍可夠用。其余各桿的截面選擇見下表。連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計算長度l0=0.9l,腹桿除支座豎桿A-a和支座斜桿B-a外,</p><p&g

31、t;<b>　　六、節(jié)點設計</b></p><p>　　（1）下弦節(jié)點“C”</p><p>　　先算腹桿與節(jié)點板的連接焊縫：B-a桿肢背及肢尖焊縫尺寸取，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：</p><p>　　角鋼肢背所需焊縫長度</p><p><b>　　，取210mm</b></p&

32、gt;<p>　　角鋼肢尖所需焊縫長度 </p><p><b>　　，取140mm</b></p><p>　　B-c桿肢背及肢尖焊縫尺寸取，則所需焊縫長度（考慮起滅弧缺陷）：</p><p>　　角鋼肢背所需焊縫長度</p><p><b>　　，取180mm</b></p&

33、gt;<p>　　角鋼肢尖所需焊縫長度 </p><p><b>　　，取120mm</b></p><p>　　桿件C-c，D-c的桿端焊縫同理計算，其中C-c桿件內力較小，焊縫按構造采用。</p><p>　　其次驗算下弦桿與節(jié)點板連接焊縫，內力差。</p><p>　　按比例及角度繪制節(jié)點詳圖如下，由

34、斜腹桿焊縫決定的節(jié)點板尺寸量得實際節(jié)點板長度是42cm，角焊縫計算長度=42-1.2=40.8cm，采用=6mm，肢背焊縫應力為： </p><p><b>　　<滿足要求。</b></p><p>　?。?）上弦節(jié)點“B”</p><p>　　腹桿B-a、B-c的桿端焊縫計算從略。</p><p>　　驗算上弦與

35、節(jié)點板的連接焊縫：節(jié)點板縮進8mm, 肢背用塞焊縫．承受節(jié)點荷載</p><p>　　Q= 58.1KN。，由斜桿焊縫決定的節(jié)點板尺寸，量的節(jié)點板長度是：710mm，則焊縫的計算長度為。</p><p>　　N/mm²<N/mm²</p><p>　　肢尖焊縫承擔弦桿內力差,偏心距e=14-4=10cm，偏心距</p><

36、;p><b>　　采用 則:</b></p><p>　　則焊縫強度為： </p><p>　　< 200N/mm2\</p><p>　　（3）屋脊節(jié)點“I”</p><p>　　腹桿桿端焊縫計算從略。弦桿與節(jié)點板連接焊縫受力不大，按構造要求決定焊縫尺寸，可不計算。只進行拼接角鋼計算：</

37、p><p>　　拼接角鋼采用與上弦相同的截面2L140×10，除倒棱外，豎直肢應切去,并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦的焊縫在接頭一側總計算長度（設）</p><p>　　共4條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度為：</p><p><b>　　拼接角鋼所需長度</b></p><p>　　為了保證并接節(jié)點處的剛

38、度，取L=500mm。</p><p><b>　　底板計算</b></p><p>　　底板承受屋架的支座反力Rd = 8Fd =464.8 kN.,柱采用C30混凝土， ，底板需凈面積為：</p><p>　　錨栓直徑取d=20，錨栓孔直徑為40mm，則所需底板面積：</p><p>　　按構造要求采用底板面積為。墊

39、板采用-100×100×20，孔徑26mm。實際底板凈面積:</p><p>　　底板承受的實際應力 </p><p>　　節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊相同的兩相鄰邊支承板</p><p><b>　　對角線長度a1= </b></p><p>　　內角頂點到對角線的距離b1=13.3×

40、;13.4/18.9=9.43cm。 b1/a1=0.5，查表得</p><p>　　兩相鄰邊支承板單位板寬的最大彎矩為</p><p>　　M=qa²=0.056×6.29×189²=13843</p><p>　　所需底板厚度為，取t=22mm，底板尺寸為-280×280×22。</p&g

41、t;<p>　?、?加勁肋與節(jié)點板的焊縫計算</p><p>　　一個加勁肋的連接焊縫所承受的內力取為</p><p>　　M=Ve=116.2×6.65=773KNcm。加勁肋高度、厚度與節(jié)點板相同，取-459×140×12。采用，驗算焊縫應力：</p><p><b>　　對V：</b></

42、p><p><b>　　對M： </b></p><p><b>　　<160N/mm2</b></p><p>　?、酃?jié)點板、加勁肋與底板的焊縫計算</p><p>　　采用，實際焊縫總長度：</p><p><b>　　焊縫設計應力:</b><