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1、 钢结构课程设计 24m简支人字形屋架设计学 院：贵州大学明德院专 业： 土 木 工 程 班 级： 建工 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2017年12月目录一、设计资料2二、屋架尺寸，支撑布置2图13三、 荷载、内力计算及内力组合41）永久荷载（水平投影面）4图26四、 杆件截面选择62）下弦。下弦也不改变截面，按最大内力计算。73）斜腹杆。7屋架杆件截面115、节点设计12五、人字形屋架施工图见（图下图）19一、设计资料已知条件：屋架跨度为24米，柱距为6米，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为96m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为300mm300mm，混凝土强度等级为
2、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0.3kN/,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.2kN/。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。二、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图2 三、 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=0.151/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
3、=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/，小于雪荷载，故应考虑雪荷载，G=0.90KN/m。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 1=-1.40.61.250.45=-0.473KN/背风面 2=-1.40.51.250.45=-0.394KN/1和2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
4、点集中荷载的设计值由可变荷载效应控制的组合为:Q=1.20.701+1.4(0.4+0.5)512=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图2四、 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(N=-336.11KN)，查Q235刚单壁式焊接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=-667.87kN，=40
5、2.0cm。选用TM1953001016，A=68.35，=5.03cm，=7.26cm，=3.4cm。=79.9=150=55.4=150=其中：（）（）由查得 2）下弦。下弦也不改变截面，按最大内力计算。 选用TW125250914，。 3）斜腹杆。杆件a-2： N=+232.9kN,选用275506(长肢相并)，。填放板放两块，。杆件b-2: N=-268.89kN, 。选用2907，。 因为: 所以 填板放两块，。杆件b-3： N=+146.40kN,， 选用2505，。 , 填板放两块，。杆件c-3： N=-161.4kN,。 选用2635，。, 填板放两块，。杆件c-4： N=+4
6、8.80kN,。 选用2505，。 , 填板放两块，。杆件d-4： N=-53.8kN,，。 选用2635，。 填板放两块，。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。第 2 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)上弦杆a-b-185.804.0204.020TM195300101668.35压杆89.962.90.555205.38150-2b-c-507.20c-d-667.90下弦杆1-204.0204.020TW1
7、2525091446.09拉杆151.2238.5-155.06350-12-3386.703-4627.704-5644.10斜腹杆a-2232.702.3292.329 7550614.52拉杆123105.8-161.133506-1305-1002b-2-269.100.8X2.691=2.1532.329 90724.60压杆87.166.1(74.9)0.578189.131506-1805-1002b-3146.400.8X1.561=1.2491.561 5059.60拉杆143.5863.7-152.503506-905-602c-3-161.370.8X2.691=2.15
8、32.691 63515.82压杆97.6483.390.578102.001506-1105-603c-448.800.8X2.441=1.9532.441 50512.28拉杆113.2392.77-30.851506-605-303d-4-53.800.8X2.691=2.1532.691 63512.28压村124.82102.260.57844.121506-505-303竖腹杆d-5140.900.9X2000=1.62050509.60拉杆93.8-160.182006-1005-6045、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
9、均取用10mm。（1） 下弦节点“2”如图（1） 腹杆与节点的连接焊缝，a-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下:肢背 ，取120mm肢尖 ，取70mm腹杆b-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢)。肢背 ，取150mm肢尖 ，取100mm验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是50.0cm，对接焊缝长度50.0cm（加引弧板施焊），厚度9mm。此对接焊缝承受剪力V=451.54kN,弯矩kN.m。剪应力 弯曲应力 （满足要求）（2） 上弦节点“b”如图（2）腹杆b-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则
10、所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢)。肢背 ，取180mm肢尖 ，取100mm腹杆b-3杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢)。肢背 ，取100mm肢尖 ，取60mm由于上弦杆腹板较宽，经用大样图核实，此节点可以将腹杆直接焊在腹板上，面不必另加节点板,上弦节点“c”的构造与节点“b”类似。腹杆c-3杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢).肢背 ，取110mm肢尖 ，取60mm腹杆c-4杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢).肢背 ，取40mm肢尖 ，取30mm（
11、3） 屋脊节点“d”（拼接节点）如图（3） 腹杆d-4杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢).肢背 ，取40mm肢尖 ，取30mm腹杆d-5杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度如下(注意：此杆选用的截面为等边角钢).肢背 ，取90mm肢尖 ，取50mm弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接，水平盖板（宽340mm，厚16mm）和竖向拼接板(宽120mm，厚10mm)与T字钢弦杆的翼缘和腹板等强度连接，计算如下。翼缘焊缝（采用）水平盖板长: 腹板焊缝（采用）竖向拼接板的内侧不能焊接，将其端部切斜以便施焊。竖向拼接板长L=500mm，其端部和外侧纵焊缝已超过需要的焊缝长度。（4） 支座节点“a”如图（4）弦杆与支座节点板的对接焊缝计算，此焊缝承受 剪应力 (满足要求)正应力 (满足要求) 计算底板及加劲肋等.1）底板计算支反力 ，,所需底板面积 锚栓直径取,锚栓孔直径为，则所需底板面积 按构造要求采用底板面各，锚栓垫板采用，孔径。底板实际应力计算如下。 ，查表轴心受压构件计算长度系数值得,则 所需底板厚度 按构造取，底板尺寸为。2）加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的
