钢屋架课程设计

本科生课程设计钢结构人字形钢屋架课程设计学院建筑工程学院学科门类工学专业土木工程学号201145姓名指导教师杜二霞2014年6月22日河北大学第1页梯形钢屋架课程设计计算书目录1.设计资料..........................................................22.结构形式、选型及内力计算...................................................23.荷载计算..........................................................3屋架构件内力组合表................................................64.杆件截面选择......................................................5屋架杆件截面选择表................................................95.节点设计.........................................................106.参考文献.........................................................18第2页27m简支人字形屋架设计1、设计资料已知条件：屋架跨度为27米，柱距为6米，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为84m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C20。屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为5m。地面粗糙度可为B类，基本风压为0.45kN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.4kN/㎡。钢材采用Q235-B焊条为E43型。杆件容许长细比：屋架压杆[]=150，屋架拉杆[]=350。2、屋架尺寸，支撑布置LO=L-300=27000-300=26700mm，端部及中部高度均取作1800mm。屋架杆件几何长度及支撑布置见下图1、图2。图1第3页3、荷载、内力计算及内力组合1）永久荷载（水平投影面）压型钢板自重0.15×10110=0.151/㎡图2第4页檩条自重(约为0.5KN/m)0.1KN/㎡屋架及支撑自重0.12+0.011l=0.45KN/㎡则恒载为G=0.701KN/m22)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.30KN/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。3)风荷载高度变化系数为1.25,屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为迎风面ω1=-1.4×0.6×1.25×0.45=-0.473KN/㎡背风面ω2=-1.4×0.5×1.25×0.45=-0.394KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。4）上弦节点集中荷载的设计值由11oGkQkiciikrrrQrQQf可变荷载效应控制的组合为:Q=[1.2×0.701+1.4×(0.4+0.5)]×5×12=63.96KN5)内力计算。跨度中央每侧各两根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力，见图2第5页图24、杆件截面选择腹杆最大内力N=-268.89KN，因本屋架最大内力所在节点无竖腹杆又无加劲肋加强，应将最大压力乘以1.25(等于336.11KN)，查《单壁式屋架节点板厚度选用表》,选用中间节点板厚度t=10mm。1）上弦。整个上弦不改变截面，按最大内力计算。Nmax=709.76kN，oxl=oyl=452.2cm。选用TM195×300×10×16，A=68.35㎡，xi=5.03cm，yi=7.26cm，oz=3.4cm。x=oxxli=452.25.03=89.9﹤=150y=oyyli=452.27.26=62.9﹤=150yz=122222222221()4(1/)2yzyzooyzei其中：2222(3.40.8)6.762ootez（㎡）2222226.765.037.2684.77ooxyieii（㎡）第6页2333411.1519.51.61.0301.654.1633tiiikIbtm0wI222/(/25.7/)84.7768.37/(54.16/25.7)2750.2zotwwiAIIl1222221(69.22750.2)69.22750.24(16.76/84.77)69.22750.227.2389.92yzx由x查得0.555()xb类32728.11310191.94()215()0.55568.3510xNMPafMPaA满足要求2）下弦。下弦也不改变截面，按最大内力计算。。cmlcmlKNNoyox1500,2.452,709.76max452.21.81()250xoxlicm15006()250yoylicm选用TW125×250×9×14，2A=46.09m，y6.29,2.08oicmzcm。00.15410*09.4610*709.7623AN452.2151.22502.99oxxxii1500238.52506.29oyyyii3）斜腹杆。①杆件a-2：N=+233.97kN,。cmlloyox4.263选用2∟75×50×6(长肢相并)，214.52Acm，1.42,2.23xyicmicm。3501.11823.24.263yoyyxil第7页满足要求223/21513.1611052.1410233.97mmNfAN填放板放两块，98.080801.43114.4()alcmicm。②杆件b-2:N=-268.89kN,7.302,16.2427.302*8.08.0llcmlloyox。选用2∟90×7，224.6Acm，2.78,4.07xyicmicm。1501.8778.216.242xoxxil1509.10878.27.302yoyyil因为:51.1997.302*58.058.086.127.0/9bltboy所以:15056.1167.07.3029475.019.108475.01224224tlboyyyz,0.578()xyzxxb由查类223/21511.189106.24578.010268.89mmNfAN填板放两块，112.140402.78111.2()alcmicm。③杆件b-3：N=+146.40kN,cmllcmlloyox6.274,68.2196.2748.08.0，选用2∟50×5，29.6Acm，1.53,2.45xyicmicm。35058.143.53.168.219xoxxil,15008.11245.26.274yoyyil满足要求223/21550.152106.910146.40mmNfAN填板放两块，101.780801.53122.4()alcmicm。第8页④杆件c-3：N=-161.37kN,7.302,16.2427.302*8.08.0llcmlloyox。选用2∟63×5，215.82Acm，2.48,3.63xyicmicm。15064.9748.216.242xoxxil,15039.8363.37.302yoyyil满足要求223/21500.1021082.1510161.37mmNfAN填板放两块，10040402.4899.2()alcmicm。⑤杆件c-4：N=+48.80kN,cmllcmlloyox6.274,68.2196.2748.08.0。选用2∟50×5，212.28Acm，1.94,2.96xyicmicm。35023.11394.168.219xoxxil,35077.9296.26.274yoyyil满足要求223/21585.301082.151080.48mmNfAN填板放两块，101.780801.94155.2()alcmicm。⑥杆件d-4：N=-54.17kN,7.302,16.2427.302*8.08.0llcmlloyox，。选用2∟63×5，212.28Acm，1.94,2.96xyicmicm。15082.12494.116.242xoxxil15026.10296.27.302yoyyil满足要求223/21512.441028.121017.54mmNfAN填板放两块，101.780801.94155.2()alcmicm。具体杆件截面见下表。连接垂直支撑中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度0.9oll。第9页屋架杆件截面杆件名称杆件号内力设计值（kN）计算长度（m）选用截面截面面积A（㎡）杆件受力类型长细比min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(每节间)oxloylx()yyz上弦杆a-b-210.204.5224.522TM195×300×10×1668.35压杆89.962.90.555205.38150---2b-c-512.47c-d-674.26下弦杆1-204.52213.5TW125×250×9×1446.09拉杆151.2238.5---155.06350---12-3388.173-4633.804-5714.71斜腹杆a-2233.972.6342.643┐┌75×50×614.52拉杆123134---161.133506-1305-1002b-2-268.890.8X3.027=2.42163.027┐┌90×724.60压杆87.1108.90.578189.131506-1805-1002b-3146.400.8X2.746=2.1962.746┐┌50×59.60拉杆143.58112.08---152.503506-905-602c-3-161.370.8X3.027=2.42163.027┐┌63×515.82压杆97.6483.390.578102.001506-1105-603c-448.800.8X2.746=2.1962.746┐┌50×512.28拉杆113.2392.77---30.851506-605-303d-4-54.170.8X3.027=2.1963.027┐┌63×512.28压村124.82102.260.57844.121506-505-303竖腹杆d-5142.200.9X2000=1.620┽50×509.60拉杆93.8---160.182006-1005-604第10页5、节点设计由于上弦杆腹板厚度10mm，下弦杆腹板厚度9mm，故支座节点和中间节点的节点板厚度均取用10mm。（1）下弦节点“2”如图（1）腹杆与节点的连接