24米跨梯形钢屋架课程设计


    

    钢结构设计原理施工课程设计
    ――钢结构厂房屋架







    指导教师:
    班 级:
    学生姓名:
    学 号:
    设计时间:




    力学建筑工程学院力学系




    目录

    设计资料………………………………………………………………2
    11结构形式……………………………………………………………2
    12屋架形式荷载……………………………………………………2
    13屋盖结构荷载……………………………………………………2
    14荷载计算……………………………………………………………2
    2荷载组合………………………………………………………………2
    3力计算………………………………………………………………3
    4杆件设计………………………………………………………………5
    41弦杆………………………………………………………………5
    42余杆件……………………………………………………………7
    5节点设计……………………………………………………………7
    51弦节点c…………………………………………………………7
    52弦节点B…………………………………………………………9
    53弦节点C…………………………………………………………10
    54屋脊节点G…………………………………………………………10
    55支座节点A…………………………………………………………12










    梯形钢屋架课程设计
    设计资料
    某厂房总长度90m跨度24m 震设防烈度7度采15×60m预应力混凝土屋板 屋面坡度i110 雪荷载基雪压标准值S0035KNm2积灰荷载标准值10KNm2钢筋混凝土柱梯形钢屋架柱混凝土强度等级C30钢材采Q235焊条采E43型
    二桁架尺寸计算简图





    三荷载取值
    1屋面永久荷载见表
    屋面永久荷载
    项目
    标准值 (kN∕m2)
    分项系数
    设计值 (kN∕m2)
    防水层(三毡四油)
    040
    12
    048
    水泥砂浆找层
    040
    12
    048
    保温层
    070
    12
    084
    毡二油隔气层
    005
    12
    006
    预应力混凝土层面板
    145
    12
    174
    屋架支撑重
    038
    12
    046
    合计
    338
     
    406
    2屋面活荷载见表二
    屋面活荷载
    项目
    标准值 (kN∕m2)
    分项系数
    设计值 (kN∕m2)
    雪载活载
    07
    14
    098
    灰荷载
    10
    14
    140
    合计
    17
     
    238
    表二
    屋架屋面坡度较荷载均水投影计算(风荷载
    风吸 力例重屋盖考虑)
    四荷载组合
    a全跨永久荷载+全跨变荷载
    F15×6×(406+238)5796KN
    b全跨永久荷载+半跨变荷载
    全跨永久荷载
    F115×6×406 3654 KN
    半跨变荷载
    F215×6×2382142KN
    全跨屋架支撑重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载
    全跨屋架支撑重
    F315×6×046 414KN
    半跨屋面板重半跨屋面活荷载
    F415×6×(174+07) 2196 KN

    五桁架支撑布置
    厂房长度90m跨度荷载情况设置弦横水支撑3道L24m设弦横水支撑
    桁架支撑面布置见图










    力分析
    计算简图



















    图解法数法皆解出全跨荷载作屋架杆件力屋架杆件力图力
    屋架构件力组合表

    杆件名称
    杆件编号
    单位荷载 F=1
    静载作(KNm²)
    活载(KNm²)266
    杆件力
    计算力


    全跨
    全部恒载2381
    屋架支撑0461
    型屋面板102


    全部
    组合
    组合二
    组合三
     


    全部
    弦杆
    AB
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    0000
    BC
    6250
    2470
    8720
    186861
    36179
    57375
    22675
    80050
    149625
    59132
    208757
    511847
    452715
    243179
    511847
    CD
    6250
    2470
    8720
    186861
    36179
    57375
    22675
    80050
    149625
    59132
    208757
    511847
    452715
    243179
    511847
    DE
    9040
    4490
    13530
    289934
    56136
    82987
    41218
    124205
    216418
    107491
    323908
    794184
    686693
    355541
    794184
    EF
    9040
    4490
    13530
    289934
    56136
    82987
    41218
    124205
    216418
    107491
    323908
    794184
    686693
    355541
    794184
    FG
    9170
    6090
    15260
    327007
    63314
    84181
    55906
    140087
    219530
    145795
    365324
    895731
    749937
    367024
    895731
    GH
    9170
    6090
    15260
    327007
    63314
    84181
    55906
    140087
    219530
    145795
    365324
    895731
    749937
    367024
    895731
    HI
    7380
    7380
    14710
    315221
    61032
    67748
    67748
    135038
    176677
    176677
    352157
    863448
    687967
    305457
    863448
    弦杆
    ab
    3480
    1250
    4730
    101359
    19625
    31946
    11475
    43421
    83311
    29925
    113236
    277642
    247717
    134882
    277642
    bc
    8000
    3530
    11530
    247076
    47838
    73440
    32405
    105845
    191520
    84508
    276028
    676788
    592280
    312798
    676788
    cd
    9340
    5310
    14650
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    60783
    85741
    48746
    134487
    223600
    127121
    350721
    859926
    732804
    370124
    859926
    de
    8440
    6730
    15170
    325078
    62940
    77479
    61781
    139261
    202054
    161116
    363170
    890449
    729332
    342473
    890449
    斜腹杆
    aB
    6530
    2340
    8870
    190075
    36802
    59945
    21481
    81427
    156328
    56020
    212348
    520651
    464632
    253075
    520651
    Bb
    4760
    2120
    6880
    147432
    28545
    43697
    19462
    63158
    113954
    50753
    164707
    403842
    353089
    186196
    403842
    bD
    3140
    2030
    5440
    116574
    22571
    28825
    18635
    49939
    75172
    48598
    130234
    319317
    264255
    126567
    319317
    Dc
    1900
    1800
    3700
    79287
    15351
    17442
    16524
    33966
    45486
    43092
    88578
    217183
    174091
    78279
    217183
    Cf
    0710
    1750
    2460
    52715
    10207
    6518
    16065
    22583
    16997
    41895
    58892
    144397
    68507
    13309
    144397
    Fd
    0450
    1560
    1110
    23786
    4605
    4131
    14321
    10190
    10773
    37346
    26573
    65155
    27808
    10299
    65155
    dH
    1550
    1530
    0020
    0429
    0083
    14229
    14045
    0184
    37107
    36628
    0479
    1174
    37802
    51419
    51419
    He
    2470
    1390
    1080
    23143
    4481
    22675
    12760
    9914
    59132
    33277
    25855
    63394
    96670
    86287
    96670
    竖杆
    Aa
    0500
    0000
    0500
    10715
    2075
    4590
    0000
    4590
    11970
    0000
    11970
    29349
    29349
    18635
    29349
    Cb
    1000
    0000
    1000
    21429
    4149
    9180
    0000
    9180
    23940
    0000
    23940
    58698
    58698
    37269
    58698
    Ec
    1000
    0000
    1000
    21429
    4149
    9180
    0000
    9180
    23940
    0000
    23940
    58698
    58698
    37269
    58698
    Gd
    1000
    0000
    1000
    21429
    4149
    9180
    0000
    9180
    23940
    0000
    23940
    58698
    10818
    28971
    58698
    Ie
    0970
    0970
    0970
    20786
    4025
    8905
    8905
    8905
    23222
    23222
    23222
    56937
    56937
    36151
    56937

    1 弦杆
    整弦采等截面FG杆件设计力设计N-40644kN计算15075cm
    15075cm
    根腹杆设计杆力NaB=29034kN取中间节点板厚度t=8mm支座节点板厚t=10mm假设λ=50附表42查0856


    选2L100×80×7短肢相关T形截面
    选角钢进行验算:
    λx lox/ix=15075239=6307 <[] 150 满足求
    λy=loy/iy=15075464=3249 <[] 150 满足求
    双角钢T形截面绕称轴(y轴)应弯扭屈曲计算长细





    2 弦杆
    杆eg
    整弦采等截面力lox300cmloy885cm

    查附表10选2L100×80×6
    (满足)
    (满足)
    3 腹杆
    (1) aB杆 N29034kN lox253cmloy253cm
    选2L100×80×6长肢相查附表10316cm337cm
    (满足)
    (满足)


    896查附表12

    (2) Bc杆
    N21162kN lox08×261320904mloy2613cm
    选2L70×6查附表9 A2×8161632215cm326cm
    (满足)
    (满足)

    (3) cD杆
    N15102kNlox08*286422912cmloy2864cm
    选2L70×6A2×8161632215cm326cm
    (满足)
    (满足)查表
    (满足)
    (4) De杆
    N8413kNlox08*286422912cmloy2864cm
    选2L56×5A2×5421084172cm269cm
    (满足)
    (满足)
    (满足)
    (5) Fg杆
    N3654kNlox08*312424992cmloy3124cm


    选2L63×5查附表9 A2×6141228194cm297cm
    (满足)
    (满足)查表
    (满足)
    4 竖杆

    (1)Aa杆
    N2253kNlox08*1991592cmloy199cm
    选2L50×5查附表9 A9606153cm253cm
    (满足)
    (满足)查附表
    (满足)

    (2)Cc杆
    N-4465kN计算08*2291832cm229cm
    选2L63×5查附表9A1228194cm297cm
    (满足)
    (满足)差附表
    (满足)
    (3) Gg杆
    N4437kN计算08*2892312cm289cm
    选2L63×5查附表9A1228194cm297cm
    (满足)
    (满足)
    (满足)
    杆件名称

    杆件编号

    (KN)
    计算长度cm
    截面规格
    截面面积(cm²)
    回转半径(cm)
    长细
    容许长细

    稳定系数
    计算应力 (Nmm²)
















    FG
    40644
    15075
    15075
    ┐ ┌ 110×80×7
    246
    239
    464
    6307
    5288
    350
    0791

    209

    eg
    41434
    300
    885
    ┐ ┌ 100×80×6
    2128
    240
    461
    125
    19197
    150


    19470
    斜腹
    aB
    29034
    253
    253
    ┐ ┌ 100×80×6
    2128
    316
    337
    8006
    896
    150
    0621

    219

    Bc
    21162
    20904
    2613
    ┐ ┌ 70×6
    1632
    215
    326
    97
    80
    350


    12966

    cD
    15102
    22912
    2864
    ┐ ┌ 70×6
    1632
    215
    326
    11810
    9645
    150
    0447

    20701

    De
    8413
    22912
    2864
    ┐ ┌ 56×6
    1084
    172
    269
    13320
    10646
    350


    7761

    ef
    3856
    24992
    3124
    ┐ ┌ 63×5
    1228
    194
    297
    12882
    10518
    150
    0392

    8010

    Fg
    3654
    24992
    3124
    ┐ ┌ 63×5
    1228
    194
    297
    12882
    10518
    150
    0392

    7282
    竖杆
    Aa
    2253
    1592
    199
    ┐ ┌ 50×5
    9606
    153
    253
    10405
    7865
    150
    0529

    4434

    Cc
    4465
    1832
    229
    ┐ ┌ 63×5
    1228
    194
    297
    944
    771
    150
    0594

    6121

    Ee
    4465
    2072
    259
    ┐ ┌ 63×5
    1228
    194
    297
    10680
    872
    150
    0511

    7114

    Gg
    4137
    2312
    289
    ┐ ┌ 63×5
    1228
    194
    297
    11917
    973
    350


    3369


    八 杆件设计
    (1)屋脊节点

    竖杆Gg杆端焊缝构造取hflw5mm80mm弦节点板连接焊缝角钢肢背采塞焊缝假定仅承受屋面板传集中荷载般作计算角钢肢尖焊缝取弦力15%△N015N015×406246097kN产生偏心弯矩M6097×1000×603658200N·mm
    设肢尖焊脚尺寸hf26mm焊缝计算长度lw22002×65183mm验算肢尖焊缝强度
    √〔6M(βf×2×07hf2lw2²)〕²+〔△N2×07 hf2lw2〕²√〔6×3658200(122×2×07×6×183²)〕²+〔6097×10³2×07×6×183〕²7116 Nmm²<160 Nmm²(满足)
    弦杆起拱坡度110拼接角钢采弦相截面热弯成型拼接角钢侧焊缝长度弦杆受力计算设角焊缝焊脚尺寸hft2725mm接头侧需焊缝计算长度:
    LwN(4×07hf )40644×10³(4×07×5×160)18123mm
    拼接角钢总长度:
    L2(lw+2 hf)+a2×(1814+2×5)+(7+210×80)4058mm
    取L410mm
    拼接角钢竖肢需高度
    △t+hf+57+5+517mm
    取△20mm竖肢余留高度60mm

    (2) 弦拼接点
    拼接角钢采弦相截面拼接角钢侧焊缝长度杆件等强设计设角焊缝焊脚尺寸hf624mm拼头侧需焊缝计算长度
    LwAf(4×07hf )2128×100×215(4×07×6×160)1702mm
    拼接角钢总长度
    L2(lw+2 hf)+a2×(1702+2×4)+83644mm取L370mm
    拼接角钢竖肢需切高度
    △t+hf+56+4+515mm
    取△20mm竖肢余留高度60mm
    取两斜腹杆杆端节点中心距离230mm竖杆杆端节点中心取90mm节点板布置腹杆杆端焊缝需采330×10×380

    (3) 支座节点
    根端斜杆弦杆端焊缝节点板采330×12×440方便施工焊取底板表面弦线距离160mm支座中线处设加劲肋90×10高度节点板相440mm
    1底板计算
    支座反力R6F6×446542679kN
    根构造需取底板尺寸280mm×380mm锚栓采2M24图示U形缺口柱采C30混凝土fcc15Nmm²作底板压应力
    PRA2679×1000(192×280)498Nmm²<fcc15Nmm²

    底板节点板加劲肋分成4块两相邻边支承板计算底板单位宽度弯矩
    b1a179216980466β00546
    MβPa1²00546×498×1698²7840Nmmmm
    需底板厚度 f205498Nmm²(厚度t≥1640mm取值)

    取20mm
    2加劲肋计算
    设hf6mm取焊缝计算长度Lw60hf60×6360mm<425mm(焊缝实际长度)
    VR4267946698kN
    Mve6698×5253516kNmm
    √〔6M(βf×2×07hf2lw²)〕²+〔V2×07 hf2lw〕²√〔6×3516000(122×2×07×6×360²)〕²+〔6698×10³2×07×6×360〕²2717Nmm²<160 Nmm²(满足)
    3加劲肋节点板底板连接焊缝计算
    取8mm
    焊缝总计算长度

    Lw2a2(b1t2c)12hf2×280+2×(192122×15)12×8764mm
    <160 Nmm²(满足)










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    贡献于2019-06-08

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