普通钢桁架设计.doc
目录一、设计资料.1二、设计步骤.1三、设计内容.21.杆件尺寸.22.结构形式与布置.23.屋架荷载计算.34内力计算.45.杆件的截面选择.56.节点计算.97.节点尺寸及受力.10四、参考文献:.18普通钢桁架设计说明1普通钢桁架设计一、设计资料1.设计一房屋跨度为24m的钢屋架,房屋平面尺寸为24m54m,地区雪压0.7KN/m2,基本风压为0.45KN/m2,分项系数为1.4,冬季室外计算温度为-20,不考虑地震设防。2.钢材选用Q235-BF,焊条采用E43型,手工焊;上弦坡度i=1/10,端部高度H0=2m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱50mm.3.荷载恒荷载标准值:SBS沥青改性卷材0.35KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m2吊顶0.4KN/m2屋架支撑自重为0.120.011L00.384KN/m2活荷载标准值:屋面活荷载(雪载)0.7KN/m2二、设计步骤1.确定屋架的形式和几何尺寸,确定节点尺寸以及计算各杆件长度;绘制屋架的几何尺寸图;普通钢桁架设计说明22.屋架杆件的内力组合;荷载组合,计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数;并绘制内力系数图;3.杆件截面选择,按轴心受力构件(拉或压)进行设计;4.焊缝计算,焊缝在轴心力作用下的强度计算;5.节点设计,根据节点板的几何尺寸,计算焊缝的实际长度,根据计算焊缝的实际长度绘制节点图;6.绘制屋架施工图。三、设计内容1.杆件尺寸桁架计算跨度:m7.2315.02240l跨中及端部高度桁架的中间高度:3.2mh在23.7m的两端高度:2.015mh在24m轴线处端部高度:2.0mh桁架跨中起拱50mm(500L)。2.结构形式与布置桁架形式与几何尺寸如图1所示。普通钢桁架设计说明31050150200020152366225010552436224012061206120624002648264824802864286412061206240027203083308324002960200018141480200032002400120612061206120612000图1桁架形式及几何尺寸3.桁架荷载计算永久荷载:SBS沥青改性卷材0.35KN/m21.35=0.4725KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m21.35=0.54KN/m2150mm厚加气混凝土保温层0.4KN/m21.35=0.54KN/m21.56m大型屋面板和灌缝1.6KN/m21.35=2.16KN/m2吊顶0.4KN/m21.35=0.54KN/m2屋架支撑自重0.120.011L00.384KN/m21.35=0.5184KN/m2共4.771KN/m2可变荷载:普通钢桁架设计说明4屋面活荷载0.7KN/m21.4=0.98KN/m24.内力计算内力分析中,通常作如下假定:1)所有荷载都作用在节点上;2)所有杆件都是等截面直杆;3)各杆轴线在节点处都能相交于一点;4)所有节点均为理想铰接。设计桁架时,应考虑以下三种荷载组合:(1)全垮恒荷载全垮活荷载:全跨节点永久荷载及可变荷载(4.7710.98)1.5651.76KNF(2)全垮恒荷载半跨活荷载全跨节点永久荷载:14.7711.5642.94KNF半跨节点可变和载:20.981.568.82KNF(3)全垮屋架包括支撑重半跨屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点和桁架自重:30.46081.564.15KNF半跨节点屋面板自重及活荷载:4(1.920.98)1.5626.1KNF普通钢桁架设计说明5(1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。各荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表1。5.杆件的截面选择(表2)1)上弦杆整个上弦采用等截面,按最大内力N=-1008.28kN计算。L0x=1206mm,L0Y=3618mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=150。因L0Y/L0x=3,故采用短边相拼的不等边角钢T形截面,整体稳定系数按b类查。经计算选用规格为18012512(A=75.824mm2,ix=357mm,iy=96.1mm)可得到x=1206/357=33.78<=150y=3618/96.1=37.65<=150由max=37.65,查得b类=0.870,即代入稳定条件=N/(A)=1008280/(0.87075824)=152.85N/mm2<215N/mm2满足要求。2)下弦杆整个下弦采用等截面,按最大内力N=969150N计算。L0x=3000mm,L0Y=14850mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350。因L0Y>>L0x,故采用短边相拼的不等边角钢T形截面,不考虑空洞削弱,整体稳定系数按b类查。需要的净截面面积为An=N/f=969150/215=4508mm2选用规格为18011012(A=6742mm2,ix=31.0mm,iy=87.6mm)可得到x=3000/31.0=97<=350y=14850/87.6=170<=350普通钢桁架设计说明6满足要求。3)腹杆aB杆NaB=-548710N,L0x=L0Y=2535mm选用1409010(A=4452mm2,ix=44.7mm,iy=33.74mm),长肢相拼可得到x=2535/44.7=56.71<=150y=2535/33.1=67.78<=150由max=67.78,查得b类=0.795,即代入稳定条件=N/(A)=548710/(0.7954452)=155N/mm2<215N/mm2满足要求。Bb杆N=+468.53kNL0x=2087mm,L0Y=2609mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=439.9103/215=2046mm2选用708(A=2134mm2,ix=21.3mm,iy=33.0mm)可得到x=2087/21.3=98<=350y=2609/33=79<=350满足要求。bD杆N=-383.18kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350选用908(A=2788mm2,ix=27.6mm,iy=40.9mm),可得到x=2288/27.6=83<=150普通钢桁架设计说明7y=2860/40.9=70<=150由max=83,查得b类=0.668,即代入稳定条件=N/(A)=371.8103/(0.6682788)=199N/mm2<215N/mm2满足要求。Dc杆N=290.84kNL0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=280.7103/215=1306mm2选用705(A=1376mm2,ix=21.6mm,iy=32.4mm)可得到x=2288/21.6=106<=350y=2860/32.4=88.3<=350满足要求。cF杆N=-228.52kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350选用906(A=2128mm2,ix=27.9mm,iy=40.5mm),可得到x=2495/27.9=89<=150y=3119/40.5=77<=150由max=89,查得b类=0.628,即代入稳定条件=N/(A)=266.4103/(0.6282128)=202N/mm2<215N/mm2满足要求。Fd杆N=+153.88kNL0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350需要的净截面面积为An=N/f=153.1103/215=712mm2普通钢桁架设计说明8选用636(A=1458mm2,ix=19.3mm,iy=29.8mm)可得到x=2495/19.3=129<=350y=3119/24.5=105<=350满足要求.dH杆N=-95.5kNL0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350选用706(A=1632mm2,ix=21.5mm,iy=32.6mm),可得到x=2708/21.5=126<=150y=3385/32.6=103<=150由max=126,查得b类=0.406,即代入稳定条件=N/(A)=144.9103/(0.4061632)=218N/mm2=215N/mm2满足要求。He杆N=-27.9kNL0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆=350选用635(A=1228mm2,ix=19.4mm,iy=29.6mm),可得到x=2708/19.4=139<=150y=3385/29.6=114<=150由max=139,查得b类=0.349,即代入稳定条件=N/(A)=0.438103/(0.3491228)=1.02N/mm2<215N/mm2满足要求.eg杆N=+132.09kNL0x=2926mm,L0Y=3657mm.Q235钢f=215N/mm2,压杆