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1、梯形钢屋架课程设计梯形钢屋架课程设计摘摘 要：要：本次主要设计一跨度 24m 的梯形屋架，主要是计算各个杆件的内力和选择截面尺寸以及通过使用 CAD 来做出屋架的施工图。内力的计算解决的在选择截面的标准和之后的验算，CAD 的使用解决了表现图形表达的困难，以达到理论知识和实际运用的结合。关键词：关键词：梯形钢屋架 支撑 弦杆 目目 录录1 设计背景 11.1 设计资料 11.2 屋架形式 12 设计方案 23 方案实施 43.1 荷载与内力计算 43.2 杆件截面设计 53.3 节点设计 144 结果与结论 205 收获与致谢 215.1 收获 215.2 致谢 216 参考文献 227 附件
2、 23- 0 -1 设计背景设计背景1.1 设计资料设计资料某地区一金加工车间。厂房总长度为 72m，柱距 6m，跨度为 24m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为-20。屋面采用 1.5m 6.0m 预应力大型屋面板,屋面坡度为 i=1:10，上铺 80mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面可变荷载标准值为，雪荷载标准值为2/7 . 0mkN, 积灰荷载标准值为。 屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢2/5 . 0mkN2/75. 0mkN筋混凝土柱上。 柱头截面为, 所用混凝土强度等级为 C25。mmmm400400根据该地区的温度及荷载性质, 钢材采用, 其
3、设计强度, 235QD2/215mmNf 焊条采用 E43 型, 手工焊接。构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用 M20 普通螺栓。屋架的计算跨度:, 端部高度: (轴线处), mmL237001502240000mmh1990(计算跨度处), 屋架跨中起拱。mmh2005)500/(50Lmm 1.2 屋架形式屋架形式图图 1 屋架形式及几何屋架形式及几何2 设计方案- 1 -屋架支撑屋架支撑500 550060003200060003200055003200060006000600060002400桁架及桁架上悬支撑布置 1：100桁架下悬支撑布置 1:100CC1LG1CC2CC
4、2LG1SC1SC1SC2SC2LG1LG1LG1LG1LG150030003000300030003000300030003000 240000SC1SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC2SC1SC1SC2SC2SC2SC2SC2LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1GG2GG2CC2CC1CC1CC2CC1GG2GG2GG2GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG
5、1GG1GG1GG1GG1GG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1CC2CC2CC1CC2CC2CC1CC2CC1CC2CC1CC1CC1CC2CC2CC1CC1SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC1SC2SC1SC2GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG1GG3GG3GG3GG3GG3GG3GG3GG3GG3GG3LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1GG3GG
6、3GG2120000GWJ2GWJ1GWJ2GWJ2GWJ2GWJ2GWJ2GWJ1GWJ1GWJ1GWJ1GWJ1GWJ11122- 2 -垂直支撑布置1-1 1:100垂直支撑2-2 1:100符号说明：GWJ-钢屋架; SC-(上弦支撑)；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GG-刚性系杆； LG-柔性系杆；图 2 屋架支撑布置图LG1LG1CC2CC1CC2CC1LG1LG1LG1LG1CC2CC1CC2CC1GG3GG3GG3GG3GG3GG3GG2GG2GG2GG2CC2CC2CC1CC1GG2GG2CC2CC1CC2CC1GG3GG3GG3GG3GG3GG320003200- 3 -
7、3 方案实施3.1 荷载与内力计算荷载与内力计算1.荷载计算屋面可变荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的可变荷载计算。永久荷载标准值 防水层(三毡四油上铺小石子) 2/35. 0mkN找平层(厚水泥砂浆) mm204 . 02002. 02/mkN保温层(厚泡沫混凝土) mm40225. 0mkN预应力混凝土大型屋面板 1.402/mkN钢屋架和支撑自重 2/384.0024011. 012. 0mkN总计 2.7842/mkN可变荷载标准值屋面可变荷载 0.502/mkN积灰荷载 0.52/mkN总计 1.02/mkN2.荷载组合设计屋架时,应考虑以下两种组合：组合一:全跨永久荷载+全跨
8、可变荷载2 169.43005. 11)5 . 09 . 04 . 15 . 07 . 04 . 1784. 235. 1 (mkNF组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载2 32 203.10005. 1165 . 1)5 . 09 . 05 . 07 . 0(4 . 166.33005. 110 . 65 . 1784. 235. 1mkNFmkNF3.内力计算 本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表 1。- 4 -3.2 杆件截设计杆件截设计腹杆最大内力，N=386.66kN(压)，由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点板厚 度取 12mm；其余节点板与垫板厚度取 1
9、0mm。表表 1 1 屋架杆件内力组合表屋架杆件内力组合表内力系数（F=1）组合一组合二杆件名称全跨左半跨右半跨1F12F +F13FF计算内力（kN）AB0.00.00.00.00.0 0.00.0BCD-8.64-6.19-2.45-377.48-352.91-315.40-377.48DEF-13.41-8.96-4.45-585.88-541.25-511.96-585.88FGH-15.13-9.09-6.04-668.89-600.45-569.86-668.89上弦杆HJ-14.64-7.33-7.32-639.62-566.20-566.20-639.63ab4.703.461
10、.24205.34192.90170.64205.34bc11.487.963.52501.56466.26421.72501.56cd14.599.305.29673.44584.38544.16673.44下弦杆de15.128.406.72660.59593.19576.34660.59Ba-8.85-6.51-2.34-386.66-363.52-321.36-386.66Bb-6.874.762.11300.15278.99252.41300.15Db-5.45-3.40-2.05-238.11-217.55-204.00-238.11Dc3.701.911.79162.65143.
11、70142.50162.56Fc-2.5-0.71-1.75-107.48-89.92-100.36-107.48Fd1.03-0.441.4745.0030.2649.4149.41Hd0.021.56-1.540.8716.32-14.7716.32 -14.77斜腹杆He-1.07-2.451.38-46.75-60.59-22.17-60.59Aa-0.5-0.50.0-21.84-21.84-16.83-21.84竖杆Cb-1.0-1.00.0-43.69-43.69-33.66-43.69- 5 -注：表内负值表示压力；正值表示拉力。注：表内负值表示压力；正值表示拉力。Ec-1.0
12、-1.00.0-43.69-43.69-33.66-43.69Gd-1.0-1.00.0-43.69-43.69-33.66-43.69Je1.930.960.9684.3284.3284.32-84.32- 6 -1.上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=668.89kN（压）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度150.8oxlcm屋架平面外根据支撑和内力变化取2 150.8301.6oylcm因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，上弦杆截面见图 3。2oxoyll图图 3 3 上弦截面上弦截面设，查轴心受力稳定系数表，600.807需要截面积 3 32668.89 103
13、.86 100.807 215NAmmf需要回转半径 *15082.5160ox xlicm*30165.0360oy ylicm根据 查角钢型钢表，选用 2，,* xyAii、125 80 1021971.12Amm2.26xicm。6.16yicm按所选角钢进行验算： 150.866.721502.26125301612.50.560.5613.5110125ox x xoyl ilb tb因为故按下式计算长细比： 301.648.961506.16oy y yli满足刚度要求。由于，只需求出，查轴心受力稳定系数表，xyminx0.7704x- 7 -所选截面合适。3 22668.89 1
14、0220.25/215/0.7704 2 1971.2xNN mmN mmA 2.下弦杆整个下弦杆采用用同一截面，按最大内力计算，N=660.59kN(拉)计算长度：屋架平面内取节间轴线长度，屋架平面外根据支撑布置取mmlox3000mmloy6000计算需要净截面面积3 *2660.59 103070215nNAmmf选用 2（短肢相并） ，A=3198，。125 80 82mm2.285,6.07xyicm icm下弦杆截面见图 4。图图 4 4 下弦截面下弦截面按所选角钢进行截面验算，取AAn3 22660.59 10206.56/215/3198nNN mmN mmA300131.29 3502.285125600015.6250.5626.88,8125ox x
