梯形鋼屋架課程設(shè)計計算書

1、<p><b>　　梯形鋼屋架課程</b></p><p><b>　　設(shè)計計算書</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b>　　學(xué) 號：<

2、;/b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　梯形鋼屋架課程設(shè)計計算書</p><p><b>　　設(shè)計資料：</b></p><p>　　車間柱網(wǎng)布置：長度90m ；柱距6m ；跨度18m</p><p><b>　　屋面坡

3、度：1：10</b></p><p>　　屋面材料：預(yù)應(yīng)力大型屋面板</p><p><b>　　荷載</b></p><p>　　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/m²;大型屋面板自重（包括灌縫）1.4KN/m²。</p>

4、<p>　　活載：屋面雪荷載0.3KN/m²；屋面檢修荷載0.5KN/m²</p><p>　　材質(zhì) Q235B鋼，焊條E43XX系列，手工焊。</p><p>　　2 . 結(jié)構(gòu)形式與選型</p><p>　　屋架形式及幾何尺寸如圖所示</p><p>　　上弦橫向水平支撐一般設(shè)置在房屋兩端且間距不宜大于60

5、m，根據(jù)廠房長度(90m>60m)、跨度及荷載情況，設(shè)置上弦橫向水平支撐3道。</p><p>　　下弦橫向水平支撐與上弦橫向水平支撐對應(yīng)的布置在同一柱間距內(nèi)，以形成穩(wěn)定空間體系。</p><p>　　下弦縱向水平支撐不進行布置。</p><p>　　垂直支撐設(shè)置在上、下弦橫向支撐的柱間內(nèi)，在屋架兩端及跨中的豎直面內(nèi)。</p><p>

6、　　系桿沿房屋縱向通長設(shè)置，以保證屋架的側(cè)向穩(wěn)定。</p><p><b>　　支撐布置如圖所示：</b></p><p>　　梯形鋼屋架支撐布置如圖所示：</p><p><b>　　3 . 荷載計算</b></p><p>　　屋面雪荷載與檢修荷載不會同時出現(xiàn)，計算時，取較大的荷載標準值進行計

7、算。故取屋面活荷載0.5KN/m²進行計算。</p><p>　　屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式計算，跨度單位為米（m）</p><p><b>　　荷載計算表</b></p><p>　　設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：</p><p>　　全跨永久荷載＋全跨可變荷載</p>

8、;<p>　　全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：</p><p>　　全跨永久荷載＋半跨可變荷載</p><p><b>　　全跨節(jié)點永久荷載：</b></p><p><b>　　半跨節(jié)點可變荷載：</b></p><p>　　全跨屋架（包括支撐）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活荷載<

9、;/p><p><b>　　全跨節(jié)點屋架自重：</b></p><p>　　半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載：</p><p>　　1、2為使用節(jié)點荷載情況，3為施工階段荷載情況。</p><p><b>　　4. 內(nèi)力計算</b></p><p>　　屋架在上述三種荷載組合作用下的

10、計算簡圖如下：</p><p>　　由圖解法或數(shù)解法解得F=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果如下表：</p><p><b>　　屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表</b></p><p><b>　　桿件設(shè)計</b></p><p>&l

11、t;b>　?。?）上弦桿</b></p><p>　　整個上弦采用等截面，按FG桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計，即N=－350.37KN</p><p><b>　　上弦桿計算長度：</b></p><p>　　在屋架平面內(nèi)：為節(jié)點軸線長度：</p><p>　　在屋架平面外：本屋架為無檁體系，并且認為大型屋面

12、板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點間的距離，即：</p><p>　　根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。如右圖：</p><p>　　腹桿最大內(nèi)力N=－252.57KN，中間節(jié)點板厚度選用8mm，支座節(jié)點板厚度選用10mm</p><p>　　設(shè)λ＝60，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得φ＝0.807（由雙

13、角鋼組成的T形和十字形截面均屬于b類），則需要截面積為</p><p><b>　　需要回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　查表選用2└125×80×7 a=8mm</p><p><b>　　驗算 </b></p><p>　　滿足長細比的要求，查表，則</p&

14、gt;<p><b>　　故所選截面合適。</b></p><p><b>　?。?）下弦桿</b></p><p>　　整個下弦采用等截面，按cd桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計，即N=－357.3KN</p><p><b>　　下弦桿計算長度：</b></p><p>

15、;　　下弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。</p><p><b>　　所需截面面積：</b></p><p>　　查表選用2└ 80×50×7，a=8mm </p><p><b>　　即，且</b></p><p><b>　　滿足要求。</b><

16、;/p><p><b>　　（3）腹桿</b></p><p><b>　?、?aB桿: </b></p><p><b>　　計算長度： </b></p><p>　　桿件軸力：N=-252.57KN </p><p>　　因為，故選用等肢角鋼<

17、/p><p>　　設(shè)λ=100，Ф=0.555</p><p><b>　　所需面積：</b></p><p><b>　　所需回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　選2└90×7 a=8</p><p><b>　　則</b></p

18、><p><b>　?、?Bb桿: </b></p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　桿件軸力：N=174.03KN 選用等肢鋼</p><p><b>　　所需截面面積：</b></p><p>　　查表選用2 └ 45&

19、#215;5 a=8mm</p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b>　?、踒D桿： </b></p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　桿

20、件軸力： N=131.29KN 選用等肢鋼</p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　所需面積：</b></p><p>　　所需回轉(zhuǎn)半徑： </p><p>　　選用2└70×5 ，a=8，即</p><p><

21、;b>　　則</b></p><p><b>　?、躢D桿： </b></p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　桿件軸力： N=70.84KN ，選用等肢鋼</p><p><b>　　所需截面面積：</b></p>

22、<p>　　查表選用2 └ 45×4 a=8mm</p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b>　?、輈F、Fd桿： </b></p><p><b>　　當桿件受壓時取，</b

23、></p><p>　　計算長度 選用等肢角鋼</p><p><b>　　設(shè)，</b></p><p><b>　　所需面積：</b></p><p><b>　　需要回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　查表選用2 └ 45×4

24、 a=8mm</p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b>　　當桿件受拉時取，</b></p><p>　　計算長度： 選用等肢角鋼</p><p><b>　　滿足要求</

25、b></p><p><b>　　（4）豎桿</b></p><p><b>　?、儇Q桿Aa :</b></p><p>　　桿件軸力：N=19.25KN </p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　內(nèi)力較小 按[

26、λ]=150選擇 </p><p><b>　　需回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　查表選用2 └ 45×4 a=8mm</p><p><b>　　即</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b

27、>　　，查表得</b></p><p>　?、谪Q桿Cb：桿件軸力：N=-38.5KN</p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　內(nèi)力較小 按[λ]=150選擇 需回轉(zhuǎn)半徑</p><p>　　查表選用2 └ 45×4 a=8mm</p>&l

28、t;p><b>　　即</b></p><p><b>　　且</b></p><p><b>　　，查表得</b></p><p>　?、圬Q桿Ec：桿件軸力：N=38.5KN </p><p><b>　　計算長度： </b></p>

29、;<p>　　內(nèi)力較小 按[λ]=150選擇 需回轉(zhuǎn)半徑</p><p>　　選用2└50×5 a=8mm ，即 </p><p><b>　　則</b></p><p><b>　?、茇Q桿Gd：</b></p><p>　　桿件軸力：N=31.57KN</

30、p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　按[λ]=350選擇 </p><p><b>　　所需截面面積：</b></p><p>　　查表選用2 └ 45×4 a=8mm</p><p><b>　　即</b>&

31、lt;/p><p><b>　　且</b></p><p><b>　　，查表得</b></p><p><b>　　其結(jié)果見下表</b></p><p><b>　　屋架桿件截面選擇表</b></p><p>　　考慮施工和實際條件，

32、可將Dc、Cf、Fd、Aa、Cb、Gd桿件統(tǒng)一采用截面規(guī)格為2└45×5的角鋼。</p><p><b>　　6.節(jié)點設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）下弦節(jié)點</b></p><p>　　用E43型焊條角焊縫的抗拉和抗壓、抗剪強度設(shè)計值＝160MPa。</p><p>&l

33、t;b>　　下弦節(jié)點“b”</b></p><p>　　設(shè)“Bb”桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.所需的焊縫長度為</p><p>　　肢背：，取103mm。</p><p>　　肢尖：，取57mm。</p><p>　　設(shè)“bD” 桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.所需的焊縫長度為</p><

34、p>　　肢背：‘’，取81mm。</p><p>　　肢尖：，取46mm。</p><p>　　“Cb”桿內(nèi)力很小，桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.按構(gòu)造要求綜合取節(jié)點板尺寸280mm×265mm</p><p>　　下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為28cm，＝6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差ΔN＝168.640KN，受力較大處的肢背出的

35、焊縫應(yīng)力為:</p><p><b>　　焊縫強度滿足要求。</b></p><p><b>　　下弦節(jié)點“c”</b></p><p>　　設(shè)“Dc”桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.所需的焊縫長度為</p><p>　　肢背：，取49mm。</p><p>　　肢尖：

36、，取40mm。</p><p>　　設(shè)“Fc” 桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.所需的焊縫長度為</p><p>　　肢背：，取50mm。</p><p>　　肢尖：，取40mm。</p><p>　　“cE”桿內(nèi)力很小，桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.按構(gòu)造要求綜合取節(jié)點板尺寸240mm×250mm</p>

37、<p>　　下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為24cm，＝6mm。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差ΔN＝50.82KN，受力較大處的肢背出的焊縫應(yīng)力為:</p><p><b>　　焊縫強度滿足要求。</b></p><p><b>　　下弦節(jié)點“d”</b></p><p>　　設(shè)“dF”桿的肢背＝6mm和肢尖

38、焊縫為＝5mm.所需的焊縫長度為</p><p>　　肢背：，取50mm。</p><p>　　肢尖：，取40mm。</p><p>　　“dG”桿內(nèi)力很小，桿的肢背＝6mm和肢尖焊縫為＝5mm.按構(gòu)造要求綜合取節(jié)點板尺寸300mm×225mm</p><p>　　下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為20cm，＝6mm。焊縫所受的力為左右兩

39、下弦桿的內(nèi)力差ΔN＝0KN，焊縫強度滿足要求。.</p><p><b>　?。?）上弦節(jié)點</b></p><p><b>　?、偕舷夜?jié)點B</b></p><p>　　“Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸同上。</p><p>　　設(shè)“aB”桿的肢背和肢尖焊縫＝6mm和5mm，所需焊縫長度為</p

40、><p>　　肢背： ,取150mm.</p><p><b>　　肢尖：，取80mm</b></p><p>　　節(jié)點板上邊緣縮進上弦肢背8mm，按構(gòu)造要求取節(jié)點板的長度為350mm×272mm.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(shè)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(yīng)

41、力計算如下：</p><p>　　等于二分之一節(jié)點板厚度，，＝7mm</p><p>　　上弦與節(jié)點板焊縫長度為350mm，則</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　上弦節(jié)點D</b></p><p>　　設(shè)“bD”和“Dc”桿的肢背和肢

42、尖焊縫＝6mm和5mm，根據(jù)前面的計算，所需焊縫長度為</p><p>　　肢背：取81mm和49mm</p><p>　　肢尖：取45mm和40mm</p><p>　　節(jié)點板上邊緣縮進上弦肢背8mm，按構(gòu)造要求取節(jié)點板的長度為250mm×212mm.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(shè)計值乘以0.8的折減系數(shù)。假定集中

43、荷載P與上弦垂直，上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力計算如下：</p><p>　　等于二分之一節(jié)點板厚度，，＝7mm</p><p>　　上弦與節(jié)點板焊縫長度為280mm，則</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　上弦肢尖角焊縫的切應(yīng)力為</p><p><b>　　

44、滿足要求。</b></p><p><b>　　上弦節(jié)點“F”</b></p><p>　　設(shè)“Fc”和“Fd”桿的肢背和肢尖焊縫＝6mm和5mm，根據(jù)前面的計算，所需焊縫長度為</p><p>　　肢背：取50mm和50mm</p><p>　　肢尖：取40mm和40mm</p><p&

45、gt;　　節(jié)點板上邊緣縮進上弦肢背8mm，按構(gòu)造要求取節(jié)點板的長度為200mm×212mm.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(shè)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(yīng)力計算如下：</p><p>　　等于二分之一節(jié)點板厚度，，＝7mm</p><p>　　上弦與節(jié)點板焊縫長度為280mm，則</p>

46、<p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　上弦肢尖角焊縫的切應(yīng)力為</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　上弦節(jié)點“A” </b></p><p>　　豎桿“Aa”的肢背焊縫高度為6mm，肢尖焊縫高度為5mm。

47、</p><p>　　豎桿“Aa”的內(nèi)力為－19.25 KN，</p><p>　　肢背：，取50mm。</p><p>　　肢尖：，取40mm。</p><p>　　取節(jié)點板為200mm×200mm.</p><p><b>　　上弦節(jié)點“C”</b></p><p

48、>　　豎桿“Cb”的肢背焊縫高度為6mm，肢尖焊縫高度為5mm。</p><p>　　豎桿“Cb”的內(nèi)力為－38.5 KN，</p><p>　　肢背：，取50mm。</p><p>　　肢尖：，取40mm。</p><p>　　取節(jié)點板為200mm×200mm.</p><p>　　豎桿“Ec”同豎桿

49、“Cb”。</p><p><b>　?、尬菁构?jié)點“G”</b></p><p>　　設(shè)拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫＝6mm，則所需焊縫計算長度為（一條焊縫）</p><p>　　拼接角鋼長度+弦桿桿端空隙20，拼接角鋼長度取400mm。</p><p>　　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<

50、/p><p>　　設(shè)“Gd”桿的肢背和肢尖焊縫為＝6mm和6mm。所需的焊縫長度為</p><p>　　肢背：，取190mm。</p><p>　　肢尖：，取70mm。</p><p><b>　　驗算節(jié)點板強度</b></p><p>　　節(jié)點板長度為350mm，節(jié)點板的寬度為150mm</p

51、><p>　　上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15％計算，＝175－10－2×6＝153mm，焊縫應(yīng)力為</p><p><b>　?、咧ё?jié)點“A”</b></p><p>　　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100mm。在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板高度相等，厚度8mm。</p&

52、gt;<p>　?。幔ё装宓挠嬎?。支座反力R＝232920N。</p><p>　　設(shè)支座地板的平面尺寸采用280×220mm，現(xiàn)僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為An=280×220-40×40×2-3.14×20×20=57144mm²。驗算柱頂混凝土強度：</p><p>　　支座

53、板底厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將節(jié)點板分為四塊，塊板為兩相鄰邊自由板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為 </p><p>　　式中，q為底板下的平均應(yīng)力。a1為兩支撐邊之間的對角線</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　β為系數(shù)，由b1/a1查表，b1為兩支撐邊的相交

54、點到對角線a1 的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得b1＝83.6mm，b1/a1＝0.48 查表得β＝0.055</p><p>　　底板厚度，取t＝16mm</p><p>　?。猓觿爬吲c節(jié)點板的連接焊縫計算。假定加勁肋受力為屋架支座反力的1/4，即232920/4=58230N,則焊縫內(nèi)力為</p><p><b>　　V=58230N</b

55、></p><p>　　M=58230×63=3668490N·mm</p><p>　　設(shè)焊縫＝6mm，焊縫長度＝350－20－12＝318mm，焊縫應(yīng)力為</p><p>　?。悖?jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算。設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R=232920N，</p><p>　　其中每塊加勁肋各R/4＝58230

56、N，節(jié)點板傳遞R/2＝116460N。</p><p>　　節(jié)點板與底板的連接焊縫長度＝2×（280－12）＝536mm，所需焊腳尺寸為</p><p><b>　　，故?。?mm。</b></p><p>　　每塊加勁肋于底板的連接焊縫長度為</p><p>　　＝2×（106－20－12）＝148