18m跨三角形钢桁架课程设计报告书.doc

下载可编辑一、设计题目18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度8度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求屋架轴线图及杆件内力图见图2、荷载标准值如下：（1）、永久荷载（沿屋面分布）屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2（2）、可变荷载屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2三、要求设计内容1、屋盖结构布置2、屋架杆件内力计算和组合3、选择杆件截面型号，设计节点4、绘制施工图四、课题设计正文（一）屋盖结构布置：上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。

上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2具体支撑布置如下图： （二）、屋架杆件内力计算和组合1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载及节点荷载表荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）P丿/KN节点荷载（设计值）P=2 P丿/KN备 注恒载5.8411.68P丿=1.20.551.5553/√106=5.84KN活荷载6.2012.4P丿=1.40.51.5553/√106=6.20KN恒载+活荷载12.0424.08P丿=5.84KN+6.20KN=12.04KN3、上弦节点风荷载设计值如图所示1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：W=1.4（-0.5）0.81.5566=-5.228KN4、内力计算（1）杆件内力及内力组合如下表：（2）上弦杆弯矩计算端节间跨中正弯矩为M1=0.8M0=0.8P丿l=0.8（1/412.04kNm3/√101.555m）=3.553kNm中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为M2=0.6M0=0.61.862kNm=1.1172kNm（三）杆件截面选择、设计节点（1）上弦杆截面 整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

杆1内力N=-175.6kN，M1x=1.49kNm，M2x=1.117kNm选用2∟706,A=16.32cm2,W1x=38.74cm3，W2x=14.96cm3ix=2.15cm，iy=3.11cm长细比 λx=<[λ]=150Λy=<[λ]=150<0.58=0.58=12.9λyz=由λx λy查表得（b类截面）， 塑性系数 1) 弯矩作用平面内的稳定性此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数用跨中最大正弯矩验算，代入公式得对于这种组合T形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳，补充验算如下：==6.3N/mm2

上弦节点2处（见节点编号图）的弯矩较大，且W2x又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（An=A） （2）下弦杆截面 下弦杆也不改变截面，按最大内力计算杆7的轴心力选用2∟564,A=8.78cm2 ix=1.73cm，iy=2.52cm长细比 λx=<[λ]=400Λy=<[λ]=400强度验算 （3）腹杆截面 杆10内力N=-13.54kN选用∟364，A=2.756cm2，iy=0.7cm长细比 Λy=<[λ]=200<0.54=0.54=14.9λyz=<[λ]=200由λx λy查表得（b类截面）， 上式中0.812为单面连接单角钢的折减系数上述计算也可采用表格形式进行现将上述计算以及其他腹杆的计算一并列如下表：屋架杆件截面选用表杆件名称杆件编号内 力计算长度/㎝截面规格/㎜长细比稳定系数计算应力/N/mm2N/kNM1/kNml0xl0yλxλx(λyz)M2/kNm上弦杆1-418.753.55 — 2.665155.5155.52∟80863.743.8（56.6）0.9370.8250.915199.4下弦杆7397.32245.88852∟5088325.08245.88852∟5049216.72393.48852∟504228351腹杆10-32.270.9110=992∟504430.3410.294113.211-68.630.8156=1241562∟504138104（105）0.353124.31272.240.8246=1972462∟808219165.143.513108.362464922∟50427333076.414180.62464922∟504273330121.3150.000.9295=266+5041934、节点设计节点编号如图所示。

1） 一般杆件连接焊接 设焊缝厚度hf=4㎜,焊缝长度可由公式计算列于下表2） 节点“1”1） 支座底板厚度支座底板尺寸如图7-40所示支座反力为R =6P+1.151.746=610.098kN＋1.150.746kN=65.69kN屋架杆件连接焊缝表杆件名称杆件编号杆件内力/KN肢背焊缝肢尖焊缝备 注下弦杆7166.621504704 焊缝长度已考虑施焊时起弧或落弧的影响；杆件10的焊缝，已按规范规定考虑了焊缝强度折减系数0.85腹 杆10-13.5445445411-28.784544541230.294544541345.445044541475.74754454设a=b=12cm，a1=1.41412cm=16.9cm， b1=a1/2=8.45cm底板的承压面积为An=24cm24cm-3.144cm2-24cm5cm=523cm2 板下压应力为b1/a1=0.5，查表得则所需底板厚度为t2） 支座节点板与底板的连接焊缝设hf=8mm，lw=（240-10）mm2+（120-4-10-10）mm4=844mm，按下式计算 支座节点板与加劲助的连接焊缝厚度计算从略。

3） 上弦杆与节点板的连接焊缝N=175.6kN，设焊缝厚度为4mm，焊缝计算长度lw=（160+360-10）=510mm，如图所示：假定杆件轴心力N全由角钢肢尖焊缝传递，并考虑传力的偏心影响，其中偏心矩e=（70-20）=50mm则（3）节点2、3如图所示，节点荷载P假定由角钢肢背的塞焊缝承受，按构造要求节点板较长，故焊缝强度可以满足，计算从略节点两侧上弦杆轴心力之差，假定由角钢肢尖焊缝承受，并考虑偏心力矩的影响，计算结果如下表所示：节点名称节点号上弦节点1162.88175.612.724501201.2243.21602166.01169.253.244505301.221.21160（4）节点4，如下图所示，节点荷载P，假定由角钢肢背的塞焊缝承受，同上按构造要求考虑，即可满足，计算从略1）上弦杆拼接角钢的连接焊缝以该节点的最大轴力N计算设hf=4mm，则有2）上弦杆角钢与节点板的连接焊缝以上述轴心力的15%按下式计算设hf=4mm=50mm，l丿m按构造要求为220mm，取lw=（220-10）=210mm，则（5）节点5（见下图）1）下弦杆拼接角钢的连接焊缝按全截面的等强度条件计算。

设，则,取125mm拼接角钢选用∟564切成，长度为2+10mm=260mm接头的位置视材料长度而定，最好设在跨中节点处，当接头不在节点时，应增设垫板2）下弦杠角钢与节点板的连接焊缝，以该节间的最大轴力N的15%计算，设取55mm四）绘制施工图（见CAD图）.专业.整理.。