钢结构课程设计21米梯形屋架.docx

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钢结构课程设计21米梯形屋架

21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檩）

设计资料

厂房跨度为21m，长度为108m,柱距为12m,简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/10,采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，雪荷载为So=O.25KN/m2,不考虑风压。

钢材采用Q235B,焊条采用E43型，混凝土标号为C20。

1、屋面荷载标准值:

0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348KN..M2

0.15*•而10=0.151KN.M2

0.333KNM2

0.832KN'M2

0.25KN..M2（小于0.5,取屋面活载0.5KNM2）

0.6KNM2

1.1KNM2

3、屋架形式及图示如图1：

二、荷载与内力计算

2.1、荷载计算

根据荷载规范，屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，取两者较大值计算。

屋面荷载汇总：

表1屋面荷载汇总

荷载类型

何载名称

何载标准值

永久荷载D

总计

0.832kN/m2

可变荷载

雪荷载L

1.1kN/m2

2.2、荷载组合

节点荷载设计值

按可变荷载效应控制的组合

Fd（1.20.8321.40.51.40.90.6）1.51244.1792KNM2

其中永久荷载的分项系数G1.2，屋面活载或雪荷载载荷分项系数Q11.4，组合只设计

值10.7，积灰荷载Q1.420.9

按永久荷载效应控制的组合

Fd（1.350.8321.40.50.71.40.90.6）1.51242.6456KNM2

其中永久荷载的的分项系数g1.35，活荷载的分项系数Q11.4，故节点荷载取

44.1792KNM2，支座反力&=7Fd309.2544KNM2。

2.3、内力计算

屋架在上述荷载组合作用的计算简图4所示，用软件求得在F=44.1792KN：

M2作用下屋架各杆的内力入图4所示。

内力计算杆端内力值（乘子=1）

杆端2

杆端1

182.434108

0.00000000

182.434108

0.00000000

433.138342

0.00000000

433.138342

0.00000000

531.366341

0.00000000

531.366341

0.00000000

522.482935

0.00000000

522.482935

0.00000000

522.482935

0.00000000

522.482935

0.00000000

531.366341

0.00000000

531.366341

0.00000000

433.138342

0.00000000

433.138342

0.00000000

182.434108

0.00000000

182.434108

0.00000000

-22.0896000

0.00000000

-22.0896000

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-540.902301

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-500.464791

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-332.264738

0.00000000

-22.0896000

0.00000000

-22.0896000

0.00000000

-340.214382

0.00000000

-340.214382

0.00000000

256.955055

0.00000000

256.955055

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-194.890286

0.00000000

-194.890286

0.00000000

123.262805

0.00000000

123.262805

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-69.2313881

0.00000000

-69.2313881

0.00000000

14.2081660

0.00000000

14.2081660

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

35.4192210

0.00000000

35.4192210

0.00000000

35.4192210

0.00000000

35.4192210

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

14.2081660

0.00000000

14.2081660

0.00000000

-69.2313881

0.00000000

-69.2313881

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

123.262805

0.00000000

123.262805

0.00000000

-194.890286

0.00000000

-194.890286

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

-44.1792000

0.00000000

256.955055

0.00000000

256.955055

0.00000000

-340.214382

0.00000000

-340.214382

0.00000000

三、杆件截面选择

腹杆最大内力340.21KN（压），由屋架节点板的厚度参考表7.4可知，支座节点板的厚度取12mm,中间节点板厚度10mm。

3.1上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算Nmax=-540.90KN,l°x150.8cm,loy300cm.

选用2L11012A=63.2cm2ix3.35cmiy4.96cm

3.2下弦

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算

连接支撑的螺栓孔中心至节点边缘的距离约为100mm,可不考虑螺栓孔削弱

选用2L1258010（断肢相并）A=39.4cm2ix2.26cmiy6.11cm

lox300ix2.26

1oy

1050

^.11

171.8<

=350

531.3710

39.4102

134.87mpa<215mpa

填板每个节间放一块l115080i803.98318.4cm

3.3斜腹杆

（45）杆N=-340.21KNloy251.8cm

lox0.8loy

选用2L110708（长肢相并）A=27.8cm2ix

3.51cm

201.44cm

iy2.92cm

故由

lox

loy

0.8

沁57.4

3.51

妙86.2

2.92

8.75竺坐

彳1.09b

l2t2

Ioy

150

迢迪17.3

86.21

1.097

251.820.82

86.8y

yz按b类截面查表4.2的

=0.6424

340.2110

A0.624227.8102

190.5mpa<215mpa

填板每节间放三块l150.36

40i401.9879.2cm

（44）杆N=257.0KNloy251.8cmlox0.8loy201.44cm

内力不大，按受压长细比控制截面

选用2L100808（长肢相并）A=27.8cm2ix3.15cmiy3.49cm

1ox

208.08

3.15

350

1oy

260.1

3.49

74.53<

=350

截面验算

257

103

92mpa<215mpa

27.8

102

填板每个节间放一块

104

80i802.37189.6cm

lox0.8loy228.08cm

iy4.05cm

（42）杆N=-194.9KNloy285.1cm

选用2L906A=21.28cm2ix2.79cm

lox

loy

0.6

max

竺理81.7

2.79

遁70.4

4.05

0.58loy

150

0.58

通18.4

0.475b

loy2t2

81.7，

“..0.4759

70.4122

285.120.62

按b类附表查=0.6768

77.9y

0.676821.28102

135.3mpa<215mpa

填板每节间放两块117640i402.79111.6cm

（41）杆N=123.3KNloy285.1cm

lox0.81°y228.08cm

iy2.45cm

lox

x・

228.08

149

350

1.53

loyyyy

285.1

2.45

116.4<

=350

截面验算

N123.3

A9.6

103

2128mpa<215mpa

102

选用2L505A=9.6cm2ix1.53cm

填板每个节间放一块

l111480i801.53122.4cm

（39）杆N=-69.3loy311.6cm

lox0.8loy249.28cm

选用2L635（长肢相并）

A=12.28cmix1.94cm

iy2.96cm

lox

249.28

1.94

311.6

2.96

128

150

6.3

0.58loy

12.6

0.5

058311.628.7

6.3

0.475b

l2t2

105.31

0.4756.3

311.620.52

108.5

故maxx128，按b类附表查=0.397

l°y311.1cmlox0.81oy248.98cm

每个节间放两块填板l18380i801.53122.4cm

（36）杆N=35.4KN

由于内力较小，2L505A=9.6cm2ix1.53cm

iy2.45cm

loy337.6cm

lox0.8loy270.1cm。

每个节间放两块填板

l19080i801.53122.4cm

3.4竖向腹杆

（24）杆N=-22.1KNl°y

199cmlox

0.8loy159.2cm内力较小可按

选择截面。

lox

159.2

1.06cm

150

loy

199

1.33cm

150

选2L50

5A=9.6cm

lx1.53cm

ly2.45cm填板放两块，

h53.1

40l

401.53

61.2cm

（43）杆N=-44.18KNl°y

227.5cm

lox°.8loy

182cm内力较小可按

选择截

面。

lox

182

1.22cm

150

loy

227.5’—

1.57cm

150

选2L50

5A=9.6cmI

x1.53cm

Iy2.45cm

填板放两块，

160.7

40I401.53

61.2cm

（40）杆N=-44.18KNl°y

257.5cm

■ox0.8loy

206cm内力较小可按

选择截

面。

206

1.37cm

150

257.5’“

1.52cm

150

选2L50

5A=9.6cmi

x1.53cm

iy2.45cm

填板放三块，

151.5

40i401.53

61.2cm

（37）杆N=-44.18KNl°y287.5cm

lox0.8loy230cm内力较小可按选择

1168.1略大于40i401.5361.2cm但实际节点板宽度较大，故仍可用。

屋架杆件截面选用表

杆件名称

杆

件编号

内力

计算

值KN

计算长度（m）

所用截面

截面

积（m）

计算

应力

（mpa）

容许长细比

杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝

（mm）

填

板

数

1ox

1oy

上

弦

单

-540.9

150.8

300

2L11012

63.2

108.2

150

杆

元

下

弦

杆

单

元

531.37

300

1050

2L12580

39.4

134.87

350

腹

杆

单

元

-44.18

159.2

199.0

2L505

9.6

150

单

元

-340.21

201.44

251.8

2L11070

27.8

190.5

150

单

元

257.0

201.44

251.8

2L10080

27.8

350

单

元

-44.18

182

227.5

2L505

9.6

149

150

单

元

-194.9

228.08

285.1

2L906

21.28

135.3

150

单

元

123.3

228.08

285.1

2L505

9.6

128

350

单

元

-44.18

206

257.5

2L505

9.6

126

150

单

元

-69.3

249.28

311.6

2L635

12.28

142

150

14.2

248.98

311.1

2L505

9.6

14.8

350

单

元

单

元

-44.18

230

287.5

2L505

9.6

149

150

单

元

35.4

270.1

337.6

2L505

9.6

36.9

350

单

元

272.3

2L505

9.6

200

4、节点设计

4.1下弦节点

（8）节点

hf11.2t11.289.6取hf18mm

hf2当t6mmhf2826mm

先计算腹杆与节点板的连接焊缝:

（44）杆N=257KN

-257103

肢背lw1328111.6mm取120mm

20.78160

1257103

肢尖lw232679.7mm取90mm

20.76160

（43杆N=-44.12KN内力较小，按构造确定焊缝hf4mm

（42杆N=-194.9KN

肢背lw1

2194103

20.78160

2888.5mm取100mm

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