梯形屋架课程设计

梯形钢屋架课程设计计算

1．设计资料：

1、车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度24m

2、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/m²;屋面防水层0.4KN/m²；找平层0.4KN/m²;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m²。

2）活载：屋面雪荷载0.3KN/m²；屋面检修荷载0.5KN/m²

5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。

2 . 结构形式与选型

屋架形式及几何尺寸如图所示

根据厂房长度(90m>60m)、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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3 . 荷载计算

屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。荷载计算表

1、全跨永久荷载1F ＋全跨可变荷载2F

2、全跨永久荷载1F ＋半跨可变荷载2F

3、全跨屋架（包括支撑）自重3F ＋半跨屋面板自重4F ＋半跨屋面活荷载2F

4. 内力计算

计算简图如下

(c)

(b)

(a)

2

F /22

3//3F 22/F 4

2F /F 1/2/22

1//

2

2/4

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：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==×

上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

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

设λ＝60，υ＝0.807，截面积为3

2N 210.3210A 1327.4mm f 0.807215

=

××＝＝υ

需要回转半径：0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60l 3.016i m 50.3mm 60=

=＝＝λ＝＝λ

查表选用2┐ ┌ 110×70×6

上弦截面

110×70×6

x x

y y

验算

0x x x 0y y y l 1508m 75.0mm i 20.1

l 3016m 85.2mm i 35.4

==λ＝＝λ＝＝ 满足长细比要求，y x >λ

λ查表

y 3

y 0.655

N 210.3210a a A 0.6552120

××υ＝＝＝151.5M P <215M P υ

满足要求

其余计算结果见下表

屋架杆件截面选择表

6、 节点设计

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w

f f ＝160MPa 。

90×56×5N N=21.18KN

N =N

下弦节点"b"

a.下弦节点“b ”，设“Bb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。所需的焊缝长度为

肢背：'w w e f 0.75N 0.75108190l mm 2h f 20.76160

××××==＝60.37，取70mm 。 肢尖：''

w w e f 0.25N 0.25108190l mm 2h f 20.76160××××==＝20.12，取50mm 。 设“bD ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。所需的焊缝长度为 肢背：'w w e f 0.75N 0.7579090l mm 2h f 20.76160

××××==＝44.13，取50mm 。 肢尖：''

w w e f 0.25N 0.2579090l mm 2h f 20.76160××××==＝14.71，取50mm 。 “Cb ”杆内力很小，取f h ＝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 ，f h ＝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: f 0.7511006034.1MPa 20.76(30012)

××××==-τ<160MPa 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。

上弦节点"B"

2┐ N=0KN

设“aB ”杆的肢背和肢尖焊缝f h ＝8mm 和6mm ，所需焊缝长度为 肢背：'w w e f 0.75N 0.75150490l mm 2h f 20.78160

××××==＝62.98 ，取70mm 肢尖：''

w w e f 0.25N 0.25150490l mm 2h f 20.76160××××==＝27.99，取50mm 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：

'

f h =6mm ，''

f h ＝8mm

上弦与节点板焊缝长度为290mm ，则

f w w f 53.49MPa 0.8f 128MPa

< ＝＝ 上弦肢尖角焊缝的切应力为

f w w f 53.49MPa 0.8f 128MPa

< ＝＝ 3. 上弦节点“C ”

设“Cb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。所需的焊缝长度为 肢背：'w w e f 0.75N 0.7521180l mm 2h f 20.76160

××××==＝11.8，取50mm 。 肢尖：''

w w e f 0.25N 0.2521180l mm 2h f 20.76160××××==＝3.9，取50mm 。 验算节点板强度

上弦与节点板焊缝长度为173mm ，则

f w w f 7.00MPa 0.8f 128MPa < ＝＝

上弦肢尖角焊缝的长度为126mm 的切应力为

f w w f 9.8MPa 0.8f 128MPa

< ＝＝

4.屋脊节点“K ” 设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝f h ＝8mm ，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）

N=2

屋脊节点"G"

w 210320l 58.68mm 40.78160

×××== 拼接角钢长度s w f l 2(l 2h )=++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f h ＝8mm 和6mm 。所需的焊缝长度为 肢背：'w w e f 0.75N 0.75210320l mm 2h f 20.78160××××==＝88.02，取110mm 。

肢尖：''

w w

e f 0.25N 0.25210320

l mm 2h f 20.76160

××××=

=＝39.12，取60mm 。 验算节点板强度

上弦与节点板焊缝长度为150mm ，则

f w w f 102.24MPa 0.8f 128MPa

< ＝＝

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

N f

f 2

0.15210230

MPa

20.769660.1521023054.3132.71MPa 20.7696

115.61MPa 160MPa

××××××××××<=

=====M

τ

39.15σ

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 。

（1） 支座底板的计算。支座反力R ＝23101×6（竖向支座反力单位系数）＝

138606N 。

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＝64400mm²。验算柱顶混凝土强度：

c n R 138606 2.15MPa<f 12.5MPa A 64400

====σ 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

2M=a 0.0566 2.15(159)3076.44N mm ××·==222βσ

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138606/4=34651.5N,则焊缝内力为

V=34651.5N

M=34651.5×50=1732575N ·mm

设焊缝f h ＝6mm ，焊缝长度w l ＝400－20－12＝368mm ，焊缝应力为

12.6MPa 160MPa <=

（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=138606N ，其中每块加劲肋各R/4＝34651.5N ，节点板传递R/2＝69303N 。 节点板与底板的连接焊缝长度w l ∑＝2（240－12）＝456mm ，所需焊脚尺寸为 f w w f R /269303h 1.1mm 0.7l f 1.220.7456160 1.22××

××××===∑，故取f h ＝6mm 。 每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为

w l ∑＝2（110－20－12）＝156mm

所需焊缝尺寸为

f h ≥34651.5 1.62mm 0.7156160 1.22

×××=，故取f h ＝6mm 。 施工详图见后

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v8e4.html