梯形钢屋架课程设计计算1．设计资料：1、 车间柱网布置：长度 90m ；柱距 6m ；跨度 24m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：预应力大型屋面板4、 荷载1) 静载：屋架及支撑自重0.45KN/m2;屋面防水层0.4KN/m2；找平层0.4KN/m2 ;大 型屋面板自重(包括灌缝)1.4KN/m22) 活载：屋面雪荷载0.3KN/m2；屋面检修荷载0.5KN/m25、材质 Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊2 . 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示侯7根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为 18m 故不设下弦支撑梯形钢屋架支撑布置如图所示：3 . 荷载计算屋面活荷载0.7KN/m2进行计算荷载计算表荷载名称标准值（KN/m2）设计值（KN/m2）预应力混凝土大型屋面板自重1.41.4X1.35 = 1.89屋架及支撑自重0.450.15X1.35 = 0.608屋面防水层0.40.4X1.35 = 0.54找平层0.40.4X1.35 = 0.54永久荷载总和2.653.578屋面检修荷载0.50.5X1.4=0.7可变荷载总和0.50.7荷载组合方法：1、全跨永久荷载F +全跨可变荷载F122、 全跨永久荷载F +半跨可变荷载F123、 全跨屋架（包括支撑）自重F +半跨屋面板自重F +半跨屋面活荷载F3424. 内力计算计算简图如下220952FLGff.F 2F 1F2FF2F比/2FFf2/2Jf Jf F 」B/24 -4 |F/2 JF J 3『 3 _ AF/2 F2 /JFF「「…”4 f Jf Jf A 丿f 上丿f Jf J/(If4J i(c)屋架构件内力组合表杆 件 名 称杆 件 编 号单位荷载F=1静载作用（KN/m2）活载（KN/m?） 0.7杆件内力计算内力在左在右全跨全部恒载3.578屋架支撑0.608大型屋面板1.89在左在右全部组合组合组合在左在右全部上弦杆AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00BC-4.69-2.16-6.23-22.28-3.79-8.86-4.09-11.77-3.28-1.51-4.36-143.84-138.02-86.01-143.84CD-4.68-2.16-6.22-22.25-3.78-8.85-4.08-11.75-3.28-1.51-4.35-143.63-137.83-85.89-143.63DE-6.21-3.93-9.00-32.19-5.47-11.73-7.42-17.01-4.34-2.75-6.30-207.85-197.30-116.34-207.85EF-6.20-3.92-8.99-32.17-5.47-11.72-7.42-16.99-4.34-2.75-6.29-207.70-197.15-116.26-207.70FG-5.32-5.32-9.10-32.57-5.54-10.06-10.06-17.21-3.73-3.73-6.37-210.32-196.02-104.32-210.32下弦杆ab-1.21-2.82-3.49-12.49-2.12-2.29-5.34-6.60-0.85-1.98-2.44-80.62-72.00-28.38-80.62be1.87-0.831.013.600.613.53-1.571.901.31-0.580.7023.2526.5129.4429.44cd2.070.722.318.261.403.911.364.361.450.511.6253.3352.4336.5253.33斜腹杆aB-5.06-2.05-6.51-23.31-3.96-9.56-3.87-12.31-3.54-1.43-4.56-150.49-144.99-92.14-150.49Bb3.381.834.6816.762.856.393.468.852.371.283.28108.19103.2862.69108.19bD-2.15-1.79-3.42-12.25-2.08-4.06-3.39-6.47-1.51-1.25-2.40-79.09-74.28-41.31-79.09De0.731.551.836.551.111.382.933.460.511.081.2842.2738.1116.2142.27Cf0.38-1.54-0.71-2.54-0.430.72-2.90-1.340.27-1.07-0.50-16.41-12.292.99-16.41Fd-1.451.36-0.48-1.73-0.29-2.732.56-0.91-1.010.95-0.34-11.16-14.81-21.82-21.82竖杆Aa-0.500.00-0.50-1.79-0.30-0.950.00-0.95-0.350.00-0.35-11.55-11.55-8.63-11.55Cb-0.930.03-0.91-3.27-0.56-1.770.06-1.73-0.650.02-0.64-21.10-21.18-16.07-21.18Ee-0.950.03-0.93-3.34-0.57-1.800.05-1.77-0.670.02-0.65-21.58-21.66-16.42-21.66Gd0.080.080.853.030.520.150.151.600.060.060.5919.5816.683.9019.585. 杆件设计1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即N=—210.32KN 上弦杆计算长度：在屋架平面内：1 = 1 = 1.508m , l = 2 x 1.508 = 3.016m0x 0 0y 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆最大内力N= —115.16 KN，中间节点板厚度选用6mm,支座节点板厚度选用 8mmN 210.32 x103设入=60,^=0.807，截面积为A 二 二 =1327.4mm2©f 0.807 x 215ix需要回转半径：iy1.50860m=25.1mml 3.0160y 入 60m-50.3mm查表选用2-|厂110X70X6y6上弦截面验算l 15080X i 20.1m-75.0mml 3016=-0^ — -i 35.4m-85.2mm满足长细比要求，入 ＞入查表yx©—0.655N — 210.32 x103FA — 0.655 x 2120151.5M Pa< 215M Pa满足要求其余计算结果见下表 屋架杆件截面选择表杆 件 名 称杆 件 编 号内力(KN)计算长度cm截面规格截面 面积(cm2)回转半径(cm)长细比容许长细比［入］稳定系数计算应力N© Ay(N/mm)l0xl0yixiy入x入yX©y上弦FG-210.32150.830.162「厂 110X70X621.22.013.5475.085.2150.000.7200.655151.55下弦ab-80.623008852「厂 100X80X1034.402.534.63118.58191.14150.000.4470.204-114.88斜腹aB-150.492532532「厂 100X63X1031.001.744.86145.4052.06150.000.3220.847-150.76Bb108.19209.04261.32「厂 90X56X514.421.594.32131.4760.49350.000.3830.807195.89bD-79.09229.12286.42「厂 90X56X514.421.594.32144.1066.30150.000.3290.774-166.71De42.27229.12286.42「厂 70X45X511.221.283.14179.0091.21350.000.2270.614165.96Cf-16.41249.92312.42「厂 100X63X619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-24.44Fd-21.82249.92312.42「厂 100X63X619.241.794.78139.6265.36150.000.3490.780-32.50竖杆Aa-11.55159.21992「厂63X40X58.121.143.09139.6564.40150.000.3490.786-40.76Cb-21.18183.22292「厂 70X45X511.221.283.41143.1367.16150.000.3330.769-56.69Ee-21.66207.22592「厂 75X50X1023.601.383.72150.1469.62150.000.3080.757-29.80Gd19.58231.22892「厂70X45X511.221.283.14180.6392.04350.000.2250.60877.566、节点设计1. 下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值fw =160MPa。
fN=21.18KN70X45X059KN2 90X56.nX5100X80X10N=80.62KN■261 50 ” ■6_5O_90X56X5rv6N=29.44KN-1下弦节点"b"a•下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf =6mm所需的焊缝长度为肢背：Tw0.75N2h fwef0,75X1081902X0.7X6< 160= 60.37mm，取 70mm肢尖：l''w0.25N2h fwef0.25X1081902<0^=20.12mm，取 50mm设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝为hf =6mm所需的焊缝长度为肢背：0.75N 0.75X79090lw - 2hfw - 2X0.7XX 160 44-13mm，取 50mmef肢尖：0.25N 0.25X79090lW 二 2hfw 二 2X0.7XX 160 = 14-71mm，取 50mm efPb”杆内力很小，取人厂6讪综合取节点板尺寸300mmX230mm下弦与节点板连接的焊缝长度为SO.Ocm,人厂6丽焊缝所受的力为左右两下弦 杆的内力差AN=110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为、，0.?5<110060=34.1MPa<160MPa2X0.7X< (300 -12)焊缝强度满足要求2. 上弦节点“B”“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸同上。
N=0KN2n110X70X6175 ,145N=143.84KN厂 1OOX63X10「.2 90X56X5NT50. 49KN N=108. 19KN上弦节点"B"设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝hf^mm和6mm,所需焊缝长度为肢背：1'w0.75N2h fwef0,75X1504902X0.7X^= 62.98mm，取 70mm肢尖：l''w0.25N2h fwef0.25X1504902X0^= 27.99mm，取 50mm节点板上边缘缩进上弦肢背8mm用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来槽焊 缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数假定集中荷载P与上 弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：h' =6mm， h'' =8mm ff[计1丁2)]2 + (為)=2X0.7h'1'fw上弦与节点板焊缝长度为290m m,则X 23101(0.75入143840)2 + ( X )22X0.7X6<(290 -12)= < =53.49MPa 0.8fw 128MPaf上弦肢尖角焊缝的切应力为P X 231012x « 2八1.22‘2X0.7XX (290 -12)<= < =53.49MPa 0.8fw 128MPaf[k2(N厂 n2)]2 + (^X^) =、：(0.25X143840)2 + (^<^) 2X0.7h”l”fw3. 上弦节点“C”设“Cb”杆的肢背和肢尖焊缝为hf =6mm。
所需的焊缝长度为肢背： l'w0.75N2h fwef0,75X2J1802X0.7X< 16011.8mm，取 50mm肢尖：l''w0.25N2h fwef0.25X211802<0W 160=3.9 mm ，取 50mm验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为173m m,则23101、X 2，X XX 2 1.222X0.7
s w f上弦与节点板之间的槽焊缝,假定承受节点荷载,验算如下 设“FG”杆的肢背和肢尖焊缝为hf =8mm和6mm所需的焊缝长度为肢背：1'w0.75N2h fwef0・75X2,1032O2X0.7X< 160= 88.02mm，取 110mm肢尖：1”二0.25N2h fwef0.25卷103202x05xT—39.12mm，取 60mm验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150m m,则[kiN]2 + (共 2X0.7h'1' fwX 231012“4 ©75f宜 2X0.7XX(150 -12)— < —102.24MPa 0.8fw 128MPaf上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的 15％计算， lw—117－6－15—w96mm,焊缝应力为0.15X210230tn = X XX = 39.15MPaf 2入0.7入G 966X0.15X210230X54.3 …“仆om = X = 132.71MPaf 2 0.7962O MTN)2 + (占2=.'(39.15)2 + (i3271)? = 115.61MPa<160MPa1.224.支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160m m。
在节点 中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mmN=11.55KN甲32--23)4-1-b511 511(1) 支座底板的计算支座反力R = 23101X6 (竖向支座反力单位系数)=138606N设支座地板的平面尺寸采用240X 360mm,现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座 反力，则承压面积为280X230=64400mm2验算柱顶混凝土强度：R 138606o =——= =2.15MPavf = 12.5MPaA 64400 cn支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块 块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为M= Bo a 2 二 0.0566X2.15X(159)2 二 3076.44N°mm22底板厚度t =^07644 二 9.27mm215取 t= 16mm2) 加劲肋与节点板的连接焊缝计算假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4即138606/4=34651.5N,则焊缝内力为V=34651.5NM=34651.5X50=1732575N ・ mm设焊缝hf=6mm，焊缝长度lw =400—20—12=368mm，焊缝应力为)2 二 12.6MPa<160MPa/ 34651.5 、 / 1732575 6(2Xo.7X6< 386“ +(2X0.7Xx(3) 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。
设焊缝传递全部支座 反力 R=138606N,其中每块加劲肋各R/4 = 34651.5N,节点板传递R/2=69303N 节点板与底板的连接焊缝长度工1 =2 (240 —12)=456mm,所需焊脚尺寸为 w=1.1mm故取hf =6讪…「R/?… _ …69303…0.7XE 1 XfwX1.22 - 0.7X456X160X1.22 wf每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为=2(110—20—12)= 156mm所需焊缝尺寸为=1.62mm故取hf =6丽…34651.5…0.7X156X160X1.22施工详图见后。