梯形屋架課程設計

1、梯形鋼屋架課程設計計算1. 設計資料：1、車間柱網(wǎng)布置：長度 90m ;柱距6m ;跨度24m2、屋面坡度：1： 103、屋面材料：預應力大型屋面板4、荷載1靜載：屋架及支撐自重0.45KN/m2;屋面防水層 0.4KN/m2 ;找平層 0.4KN/m 2;大型屋面板自重包括灌縫1.4KN/m 2。2活載：屋面雪荷載 0.3KN/m2 ;屋面檢修荷載 0.5KN/m 25、材質(zhì) Q235B鋼，焊條E43XX系列，手工焊。2 .結(jié)構(gòu)形式與選型屋架形式及幾何尺寸如下圖1-0 110L3000n n o n/2*凱007根據(jù)廠房長度90m>60m、跨度及荷載情況，設置上弦橫向水平支撐3道，下弦

2、由于跨度為18m故不設下弦支撐。梯形鋼屋架支撐布置如下圖:L -iP I11 t： 一3 .荷載計算屋面活荷載0.7KN/m 2進行計算。荷載計算表荷載名稱標準值KN/m2設計值KN/m2預應力混凝土大型屋面板自重1.41.4X 1.35 = 1.89屋架及支撐自重0.450.15X 1.35 = 0.608屋面防水層0.40.4 X 1.35 = 0.54找平層0.40.4 X 1.35 = 0.54永久荷載總和2.653.578屋面檢修荷載0.50.5X 1.4= 0.7可變何載總和0.50.7荷載組合方法:1全跨永久荷載F +全跨可變荷載F22、全跨永久荷載F +半跨可變荷載F23、 全

3、跨屋架包括支撐自重Fa +半跨屋面板自重 F4 +半跨屋面活荷載 F24. 內(nèi)力計算計算簡圖如下(a)(b)(c)F/2JF2 J F2 JJFJFJF2 r F2 丿FjFJ-，7NF2 1 F2 T F匕 一- ； r AF2 丿 F2 1 門Fj 7F2 J F2 T fF1二 一 _KabcdJfJF/2fJ FjF/2fJ F2I Fd F2J f2,M F1F!FiXI* J%/2O 2 F ff/1 F2L£F31 J J IF2UTF3 J J T Y 慶k邑f2巳F32 2F/F/屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表桿 件 名 稱桿 件 編 號單位荷載F= 1靜載作用KN/m2活載K

4、N/m2 0.7桿件內(nèi)力計算 內(nèi)力在左在 右全跨全部恒載3.578屋架支撐0.608大型屋面板1.89在左在 右全 部組合組合組合在左在右全部上弦桿AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00BC-4.69-2.16-6.23-22.28-3.79-8.86-4.09-11.77-3.28-1.51-4.36-143.84-138.02-86.01-143.84CD-4.68-2.16-6.22-22.25-3.78-8.85-4.08-11.75-3.28-1.51-4.35-143.63-137.83-85.8

5、9-143.63DE-6.21-3.93-9.00-32.19-5.47-11.73-7.42-17.01-4.34-2.75-6.30-207.85-197.30-116.34-207.85EF-6.20-3.92-8.99-32.17-5.47-11.72-7.42-16.99-4.34-2.75-6.29-207.70-197.15-116.26-207.70FG-5.32-5.32-9.10-32.57-5.54-10.06-10.06-17.21-3.73-3.73-6.37-210.32-196.02-104.32-210.32下弦桿ab-1.21-2.82-3.49-12.49-

6、2.12-2.29-5.34-6.60-0.85-1.98-2.44-80.62-72.00-28.38-80.62be1.87-0.831.013.600.613.53-1.571.901.31-0.580.7023.2526.5129.4429.44cd2.070.722.318.261.403.911.364.361.450.511.6253.3352.4336.5253.33斜腹桿aB-5.06-2.05-6.51-23.31-3.96-9.56-3.87-12.31-3.54-1.43-4.56-150.49-144.99-92.14-150.49Bb3.381.834.6816.7

7、62.856.393.468.852.371.283.28108.19103.2862.69108.19bD-2.15-1.79-3.42-12.25-2.08-4.06-3.39-6.47-1.51-1.25-2.40-79.09-74.28-41.31-79.09De0.731.551.836.551.111.382.933.460.511.081.2842.2738.1116.2142.27Cf0.38-1.54-0.71-2.54-0.430.72-2.90-1.340.27-1.07-0.50-16.41-12.292.99-16.41Fd-1.451.36-0.48-1.73-0.

8、29-2.732.56-0.91-1.010.95-0.34-11.16-14.81-21.82-21.82豎桿Aa-0.500.00-0.50-1.79-0.30-0.950.00-0.95-0.350.00-0.35-11.55-11.55-8.63-11.55Cb-0.930.03-0.91-3.27-0.56-1.770.06-1.73-0.650.02-0.64-21.10-21.18-16.07-21.18Ee-0.950.03-0.93-3.34-0.57-1.800.05-1.77-0.670.02-0.65-21.58-21.66-16.42-21.66Gd0.080.080

9、.853.030.520.150.151.600.060.060.5919.5816.683.9019.585. 桿件設計1、上弦桿整個上弦采用等截面，按 FG桿件的最大設計內(nèi)力設計，即N= 210.32KN上弦桿計算長度：在屋架平面內(nèi)：l0x l0 1.508m , l0y 2 X1.508 3.016m上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。腹桿最大內(nèi)力N= 115.16 KN，中間節(jié)點板厚度選用 6mm，支座節(jié)點板厚度選用8mm設入=60 ,©= 0.807，截面積為 A3210.32 X00.807 X215=1327.4mmh 1.508 彳ix=m = 25.1mm需要回轉(zhuǎn)

10、半徑：X60l°y 3.016iy=m=50.3mmy X60查表選用4廠110X 70X 6TX11Xy 110X 70X6上弦截面驗算1 0xlx% = 75.0mm20.1l0y呱=85.2mm iy 35.4滿足長細比要求，Xy入x查表©廠 0.6553= 210.32 X10 = 151.5MPa<215MPa ©yA0.655 X2120滿足要求其余計算結(jié)果見下表屋架桿件截面選擇表桿 件 名 稱桿 件 編 號內(nèi)力(KN)計算長度cm截面規(guī)格截面 面積(cm2)回轉(zhuǎn)半徑(en)長細比容許長細比入穩(wěn)定系數(shù)計算應力N© yA(N/mn2)l

11、0xbyixiy心入y©X© y上弦FG-210.32150.830.162廠 110X 70 X 621.22.013.5475.085.2150.000.7200.655151.55下弦ab-80.623008852廠 100X 80 X1034.402.534.63118.58191.14150.000.4470.204-114.88斜腹aB-150.492532532nr 100X 63 X 1031.001.744.86145.4052.06150.000.3220.847-150.76Bb108.19209.04261.32nr 90 X 56 X 514.42

12、1.594.32131.4760.49350.000.3830.807195.89bD-79.09229.12286.42nr 90 X 56 X 514.421.594.32144.1066.30150.000.3290.774-166.71De42.27229.12286.42nr 70 X 45 X 511.221.283.14179.0091.21350.000.2270.614165.96Cf-16.41249.92312.42nr 100 X 63 X 619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-24.44Fd-21.82249.92312.

13、42nr 100 X 63 X 619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-32.50豎桿Aa-11.55159.21992nr 63 X 40 X 58.121.143.09139.6564.40150.000.3490.786-40.76Cb-21.18183.22292 n r 70X 45 X 511.221.283.41143.1367.16150.000.3330.769-56.69Ee-21.66207.22592nr 75 X 50 X 1023.601.383.72150.1469.62150.000.3080.757-29.80Gd1

14、9.58231.22892nr 70 X 45 X 511.221.283.14180.6392.04350.000.2250.60877.566、節(jié)點設計1.下弦節(jié)點用E43型焊條角焊縫的抗拉和抗壓、抗剪強度設計值= 160MPa。N108N=21.18KN廠70X 45x5>2r90X 56X56145j155 I2nr90X 56-KX56 706 502nr 100X 80X 10N=80.62KNN=29.44KN卜弦節(jié)點"ba.下弦節(jié)點“ b，設“ Bb桿的肢背和肢尖焊縫為 hf = 6mm。所需的焊縫長度為肢背：0.75N0.75X08190lw 2heffW2X

15、.7X X60 = 60.37mm，取 70mm。肢尖：，0.25N0.25X08190“ “亓l v-= 20.12mm，取 50mm。2heff-2X.7XX60設"bD桿的肢背和肢尖焊縫為 hf = 6mm。所需的焊縫長度為肢背：0.75N0.75X9090一亓l- 2heff- 2X.7XX60 44'3mm，取 50mm。肢尖：0.25N0.25 X9090l -w= 14.71mm，取 50mm。2heff- 2X.7XX60"Cb桿內(nèi)力很小，取 hf = 6mm。綜合取節(jié)點板尺寸 300mm x 230mm下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為30.0cm, h

16、f = 6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差 N = 110.06KN，受力較大處的肢背出的焊縫應力為Tf0.75X100602X.7XX300 12)34.1MPa <160MPa焊縫強度滿足要求2. 上弦節(jié)點“ B“ Bb 桿與節(jié)點板的焊縫尺寸同上。175 ,45fB廠N=0KN2n 廠 110X 70X68)N=143.84KN66 706 502n 廠 100X63X 102n 廠 90X 56X5 /N=108. 19KNN=150. 49KN上弦節(jié)點"B"設"aB桿的肢背和肢尖焊縫 hf = 8mm和6mm，所需焊縫長度為肢背:0.75N2

17、f0.75X504902>0.7 >8X60=62.98mm，取 70mm肢尖：|0.25N2heffw°.25X50490 = 27.99mm，取 50mm2X.7XX60節(jié)點板上邊緣縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫作為兩條焊縫計算，需在強度設計值乘以 0.8的折減系數(shù)。假定集中荷載P與上 弦垂直，上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應力計算如下：hf =6mm , hf = 8mm上弦與節(jié)點板焊縫長度為 290mm，那么I2 PI2231012少小1 N2)(2X2)_ 丫(0.75>43840)(2X101)2X.7hflw2X.7X >90

18、 12)=53.49MPa V0.8ffw=128MPa上弦肢尖角焊縫的切應力為k2Z N2)2' P(2X.22)2X.7h；l：(°.25X43840)2 (黑)22X.7X >90 12)= 53.49MPa<0.8ffw = 128MPa3. 上弦節(jié)點“ C肢背：0.75N0.75X11802heffw2X.7X >60 - 11.8mm，取 50mm。設"Cb 桿的肢背和肢尖焊縫為 hf = 6mm。所需的焊縫長度為肢尖：Iw0.25N3.9mm，取 50mm。2heffw0.25X11802X.7X X60驗算節(jié)點板強度上弦與節(jié)點板焊縫

19、長度為173mm，那么(晟)=2X.7hflwkZ N2)2(0.75X)2 (X2)22X.7X >73 12)= 7.00MPaV0.8ffw=128MPa上弦肢尖角焊縫的長度為 126mm的切應力為P 2X.22=2>°.7h；l'wlk2NiN22°.25X4384°2IU0222>0.7>6 不126 12= 9.8MPa<°.8ffW = 128MPa4屋脊節(jié)點“ K設拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫hf = 8mm，那么所需焊縫計算長度為(一條焊縫)15° 15°1 12N=21

20、76;. 32KNk2n11°X 7°X6II2廠 70X 45X5屋脊節(jié)點"G"2103204X.7X X058.68mm拼接角鋼長度Is 2(l w2hf)+弦桿桿端空隙20,拼接角鋼長度取180mm。上弦與節(jié)點板之間的槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載，驗算如下設“ FG桿的肢背和肢尖焊縫為 hf = 8mm和6mm。所需的焊縫長度為肢背：lw °.75N °75鄉(xiāng)挈=88.02mm，取 110mm。 2heff2>0.7>8 用0肢尖：，0.25N0.25X10320“ “亓lw 2heffW2X.7XX60 = 39.12

21、mm，取 60mm。驗算節(jié)點板強度上弦與節(jié)點板焊縫長度為 150mm，那么冷2 為)_J(075勿0320)22X).7hflw2X).7沁 用50 12)=102.24MPa < 0.8ffw=128MPa上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應按上弦內(nèi)力的15% 計算，|w = 117 6 15 =96mm，焊縫應力為0.15X10230 ,39.15MPa2X.7X X6 6X.15X10230X4.3 .2132.71MPa2X.7X X62N TfM f 、2f (需)2(39.15)2 ()2115.61MPa<160MPa4.支座節(jié)點“ A 為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等，厚度10mm。N=11.55KN1-1 120 |1201支座底板的計算。支座反力R= 23101 X 6 豎向支座反力單位系數(shù)=138606N。設支座地板的平面尺寸采用240X 360mm,現(xiàn)僅考慮有