21m跨度梯形钢屋架课程设计.docx

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21m跨度梯形钢屋架课程设计

21m跨度梯形钢屋架课程设计

（1）梯形钢屋架课程设计计算书

（2）设计图纸

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梯形钢屋架课程设计计算书1．设计资料：

1、车间柱网布置：

长度90m；柱距6m；跨度18m2、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0.45KN/m屋面防水层0.4KN/m；找平层0.4KN/m大型

屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m。

2）活载：

屋面雪荷载0.3KN/m；屋面检修荷载0.5KN/m5、材质Q235B钢，焊条E43__系列，手工焊。

确定屋架结构及支撑的布置图

屋架形式及几何尺寸如图所示

根据厂房长度（90m60m）、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18m故不设下弦支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图所示：

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gg336x280（）;524.jpg“alt="21m跨度梯形钢屋架课程设计"/

3.荷载计算

屋面活荷载0.7KN/m进行计算。

荷载计算表

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荷载组合方法：

1、全跨永久荷载F1＋全跨可变荷载F22、全跨永久荷载F1＋半跨可变荷载F2

3、全跨屋架（包括支撑）自重F3＋半跨屋面板自重F4＋半跨屋面活荷载F2

4.内力计算

计算简图如下

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2/21/2

（a）

F2/1F/（b）

/2

F/23F/24

F/22

4/23/2

（c）

屋架构件内力组合表

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5.杆件设计

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=－210.32KN上弦杆计算长度：

在屋架平面内：

l0xl01.508m，l0y2×1.5083.016m

上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－115.16KN，中间节点板厚度选用6mm，支座节点板厚度选用8mm

N210.32×103

＝＝1327.4mm2设λ＝60，υ＝0.807，截面积为A

υf0.807×215

l0x1.508＝m＝25.1mmλ60

需要回转半径：

l0y3.016iy＝m＝50.3mm

λ60

ix

查表选用2┐┌110×70×6

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x

110×70×6

上弦截面

验算

λxλy

l0x1508＝m＝75.0mmix20.1l0yiy

＝

3016

m＝85.2mm35.4

y

满足长细比要求，λ

λx查表

υy＝0.655

N210.32×103

＝＝151.5MPa215MPaυyA0.655×2120

满足要求

其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表

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1.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ff＝160MPa。

w

NN=21.18KN

N

N=90×56×5下弦节点"b"

a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。

所需的焊缝长度为肢背：

lw

'

0.75N0.75__

＝60.37mm，取70mm。

2heffw20.__.25N0.25__

＝20.12mm，取50mm。

w

2heff20.__

肢尖：

lw

''

设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。

所需的焊缝长度为

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肢背：

lw

'

0.75N0.75__

＝44.13mm，取50mm。

w

2heff20.__.25N0.25__

＝14.71mm，取50mm。

2heffw20.__

肢尖：

lw

''

“Cb”杆内力很小，取hf＝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，hf＝6mm。

焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN＝110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:

τf

0.75__

34.1MPa160MPa

20.76（30012）

焊缝强度满足要求2.上弦节点“B”

“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸同上。

N=0KN

2┐上弦节点"B"

设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf＝8mm和6mm，所需焊缝长度为肢背：

lw

'

0.75N0.75__

＝62.98mm，取70mmw

2heff20.__.25N0.25__

＝27.99mm，取50mm

2heffw20.__

肢尖：

lw

''

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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：

h'f=6mm，h''f＝8mm

上弦与节点板焊缝长度为290mm，则

＝53.49MPa0.8ffw＝128MPa

上弦肢尖角焊缝的切应力为

fw＝53.49MPa0.8ffw＝128MPa

3.上弦节点“C”

设“Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝6mm。

所需的焊缝长度为肢背：

lw

'

fw0.75N0.75__

＝11.8mm，取50mm。

2heffw20.__.25N0.25__

＝3.9mm，取50mm。

w

2heff20.__

肢尖：

lw

''

验算节点板强度

上弦与节点板焊缝长度为173mm，则

＝7.00MPa0.8ffw＝128MPa

上弦肢尖角焊缝的长度为126mm的切应力为

fw

＝9.8MPa0.8ffw＝128MPa

fw

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4.屋脊节点“K”

设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf＝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）

N=2

屋脊节点"G"

lw=

__

58.68mm

40.__

拼接角钢长度ls2（lw2hf）+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取180mm。

上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下

设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为hf＝8mm和6mm。

所需的焊缝长度为肢背：

lw

'

0.75N0.75__

＝88.02mm，取110mm。

w

2heff20.__.25N0.25__

＝39.12mm，取60mm。

2heffw20.__

肢尖：

lw

''

验算节点板强度

上弦与节点板焊缝长度为150mm，则

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＝102.24MPa0.8ffw＝128MPa

上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，lw＝117－6－15＝96mm，焊缝应力为

fw

τ

Nf

σfM

0.15__

39.15MPa

20.__0.15__54.3132.71MPa2

20.7696

115.61MPa160MPa

4.支座节点“A”

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160mm。

在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。

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（1）支座底板的计算。

支座反力R＝__6（竖向支座反力单位系数）＝

__N。

设支座地板的平面尺寸采用240×360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280×230＝__mm。

验算柱顶混凝土强度：

σ

R__

2.15MPafc12.5MPaAn__

支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为

2

M=β2σa20.0566×2.15×（159）3076.44Nmm2

底板厚度t

9.27mm，取t＝16mm

（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算。

假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，

即__/4=__.5N,则焊缝内力为

V=__.5N

M=__.5×50=__-__Nmm

设焊缝hf＝6mm，焊缝长度lw＝400－20－12＝368mm，焊缝应力为

12.6MPa160MPa

（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。

设焊缝传递全部支座反力

R=__N，其中每块加劲肋各R/4＝__.5N，节点板传递R/2＝__N。

节点板与底板的连接焊缝长度

l

w

＝2（240－12）＝456mm，所需焊脚尺寸为

hf

R/__

1.1mm，故取hf＝6mm。

w

0.7ff1.220.__-__.22lw每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为

l

w

＝2（110－20－12）＝156mm

所需焊缝尺寸为

hf≥

__.5

1.62mm，故取hf＝6mm。