梯形钢屋架课程设计

梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1）题号80，屋面坡度1：16，跨度30m，长度96m，柱距6m，地点：哈尔滨，基本风压：m2,基本雪压：kN/m2（2）采用×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值，雪荷载标准值为kN/m2，积灰荷载标准值为kN/m2。（3）混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（4）屋架计算跨度：l0=30m-2×=（5）跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架。取屋架在轴线处的高度mh972.10取屋架在30m轴线处的端部高度mh963.10屋架的中间高度milhh900.227.29161972.12/00屋架跨中起拱按500/0l考虑，取60mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载kN/m2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2(0.120.011)/kglkNm计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2）预应力混凝土大型屋面板×=三毡四油防水层×=找平层(厚20mm)×20=×=80厚泡沫混凝土保护层×6=×=屋架和支撑自重+×030=×=管道荷载×=永久荷载总和屋面活荷载×=积灰荷载×=可变荷载总和设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载：kNF629.5565.1)82.1361.4(（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：kNF249.3965.1361.41半跨节点可变荷载：kNF38.1665.182.12（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：kNF47.565.1608.03半跨接点屋面板自重及活荷载：kNF83.2565.1)98.089.1(4（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨\左半跨和右半跨).然后进行组合,如下表:杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F×①第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN)全跨①左半跨②右半跨③F1×①+F2×②F1×①＋F2×③F3×①＋F4×②F3×①＋F4×③上弦AB000000000BC、CDDE、EFFG、GHHIIJ、JK下弦abbccddeef斜aB腹杆BbbDDccFFddHHeeggKgIAa0竖杆Cb、Ec-1-10Gd-1-10Jg-1-10Ie0Kf0000000005、杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即N=上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即mllox503.10屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取yl0为支撑点间的距离，即yl0=3m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：腹杆最大内力N=，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，得807.0（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），则需要的截面积为:234.8512215807.01095.1476mmfNA需要的回转半径：mmmlioxx05.2560503.1mmlioyy50603根据需要A、xi、yi查角钢表，选用2∟180×110×16，肢背间距a=12mm，则：A=2mm，xi=，yi=验算：94.334.88300012.496.301503yoyyxoxxilil由于[]=150，所以满足细长比要求。因为xy，只需求y，查表得y=，则MPaMPaMPaANy2157.1908.8827861.01014.14493故所选截面符合要求。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算.N=mlox3000,14850229700oylmm(因跨中有通长系杆),所需截面为:2211.668.66102151421320cmmmfNA选用2∟180×110×12,因oxoyll,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图cmicmicmcmAyx75.8,10.3,11.6642.67223507.16975.8148535077.9610.330000yyyxxxilil故所选截面符合要求。(3)端斜杆aB杆件轴力:N=计算长度:mmlloyox2506因为oyoxll,故采用不等肢角钢,长肢相并,使oyoxll.选用2∟140×90×10,则A=2，cmix47.4，cmiy74.306.5647.46.250xoxxil00.6774.36.250yoyyil因为yx，只需要求y，查表得，则MPaMPaANy21566.1872.4452769.01051.6423所以所选截面符合要求。（4）腹杆eKeg此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力：kNNkNNeggK46.86,19.128最大压力：kNNkNNgKeg41.63,77.67在桁架平面内的计算长度取节点中心间距mmlx20860，mmll41722086221在桁架平面外的计算长度：mmNNlly4105)77.6741.6325.075.0(4172)25.075.0(1210选用2∟63×5，查表有：15003.1354.30410515053.1074.19208604.3,94.1,286.12002yyyxxxyxililcmicmicmA因yx，只需求y，查表得y=，则MPaMPaANMPaMPaANy21534.1046.12281019.12821512.1516.1228365.01077.6733拉应力：符合要求（5）竖杆IemmlmmllkNNyx2713,4.217027138.08.077.8100由于杆件内力较小，按150][选择，则需要的回转半径为mmlimmliyyxx09.181502713][47.141504.2170][00查型钢表，选截面的xi和yi较上述计算的xi和yi略大。选用2∟63×5，其几何特征为15024.894.30271315088.1114.194.217004.3,94.1,26.12002yyyxxxyxililcmicmicmA因xy，只需求x，查表得x=，则MPaMPaANx21537.1386.1228481.01077.813符合要求。（6）斜腹杆gImmlmmllkNNyx1961,8.156819618.08.084.3700选用2∟50×5，其几何特征为35051.773.25196135054.1023.158.15683.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililcmimmimmAMPaMPaAN2154.396.9601077.813符合要求。（7）竖杆JgmmlmmllkNNyx1356,8.108413568.08.063.5500由于杆件内力较小，按150][选择，则需要的回转半径为mmlimmliyyxx04.91501356][23.71508.1084][00选用2∟50×5，其几何特征为1506.533.2513561509.703.158.10843.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA因xy，只需求x，查表得x=，则MPaMPaANx21573.776.960745.01077.813符合要求。（8）斜腹杆HemmlmmllkNNyx3018,4.241430188.08.060.7600选用2∟63×5，其几何特征为35042.794.30301835045.1244.194.24144.30,4.19,6.1228002yyyxxxyxililcmimmimmAMPaMPaAN2153.626.1228106.763符合要求。（9）斜腹杆BbmmlmmllkNNyx2506,8.200425068.08.058.52400选用2∟100×10，则：A=2mm，xi=，yi=46mm验算：35048.5446250635073.655.308.200400yyyxxxililMPaMPaMPaAN2152.1382.38521058.5243故所选截面符合要求。（10）腹杆CbmmlmmllkNNyx2150,172021508.08.063.5500由于杆件内力较小，按150][选择，则需要的回转半径为mmlimmliyyxx3.141502150][47.111501720][00选用2∟50×5，其几何特征为150853.2521501504.1123.1517203.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA因xy，只需求x，查表得x=，则MPaMPaANx21515.1216.960478.01077.813符合要求。（11）斜腹杆bDmmlmmllkNNyx2699,2.215926998.08.071.45100设λ=80，查得688.0需要的截面积为:233054215688.01071.451mmfNA需要的回转半径：mmlioxx99.26802.2159mmlioyy74.33802699根据需要A、xi、yi查角钢表，选用2∟100×10，则：A=2mm，xi=，yi=46mm验算：15067.5846269915079.705.302.215900yyyxxxilil因xy，只需求x，查表得x=，则MPaMPaANx21597.1562.3852747.01071.4513符合要求。（12）斜腹杆DcmmlmmllkNNyx2699,2.215926998.08.058.35100选用2∟90×6，则：A=21282mm，xi=，yi=验算：3505.652.4126993504.779.272.215900yyyxxxililMPaMPaMPaAN2152.16521281058.3513故所选截面符合要求。（13）腹杆EcmmlmmllkNNyx2338,4.187023388.08.063.5500由于杆件内力较小，按150][选择，则需要的回转半径为mmlimmliyyxx59.151502338][47.121504.1870][00选用2∟50×5，其几何特征为15062.903.2523381502.1223.154.18703.25,3.15,6.960002yyyxxxyxililmmimmimmA因xy，只需求x，查表得x=，则MPaMPaANx21594.1356.960426.01063.553