土木工程--本科--鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)資料某一單層單跨工業(yè)長房。廠房總長度為，柱距，跨度為。屋面采用梯形鋼屋架，屋面材料為壓型鋼板復(fù)合板，采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為，檁條間距，屋面坡度為。柱截面尺寸為，永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為。2結(jié)構(gòu)形式與布置屋架的計(jì)算跨度：，端部高度：（軸線處），屋脊處高度為。屋架幾何尺寸及內(nèi)力見圖1所示。 圖1 屋架幾何尺寸及屋架內(nèi)力屋架支撐布置見圖2和圖3所示。 圖2 上弦橫向水平支撐圖3下弦橫向水平支撐3荷載與內(nèi)力計(jì)算3.1荷載計(jì)算屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋架及支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值雪荷載 積灰荷載 3.2荷載組合節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值：按可變荷載效應(yīng)控

2、制的組合 按永久荷載效應(yīng)控制的組合 故節(jié)點(diǎn)荷載取為，支座反力為。3.3內(nèi)力計(jì)算用圖解法或數(shù)解法皆可解出全跨荷載作用下屋架桿件的內(nèi)力。其內(nèi)力如圖1。4桿件截面設(shè)計(jì)腹桿最大內(nèi)力，由屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考可知：支座節(jié)點(diǎn)板剛度??；其余節(jié)點(diǎn)板與墊板厚度取。4.1上弦桿整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算：，。選用2，。 （b類）雙角鋼T型截面繞對(duì)稱軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長細(xì)比，所以故由，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0.65 =< 截面滿足要求。填板每個(gè)節(jié)間放一塊， 。4.2 下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。N=150.24kN，=300cm，=900cm。選用 2 L70456（短肢相并），A

3、=13.28， =1.26cm，=3.51cm。 =238<=350，=256<=350=113.13N/<215 N/填板每個(gè)節(jié)間放一塊，l4.3斜腹桿桿件B-a：已知N-105.29kN，253.5cm選用2 L75508（長肢相連）,A18.94，2.35cm，2.19cm 由于，,查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0.449=< 所選截面合適。填板每個(gè)節(jié)間放一塊，。桿件B-b：N76.74kN，內(nèi)力不大，按受壓桿長細(xì)比控制截面 =208.6cm， 260.8cm選用2 L50,A9.6，1.53cm，2.38cm填板各放兩塊，。桿件c-b：N-16.19kN，=183.2c

4、m，229cm，內(nèi)力較小可按選擇截面。選用2 L404，A6.18，1.22cm，1.96cm，填板放三塊，=57.25cm，略大于40i=48.8cm。但實(shí)際節(jié)點(diǎn)板寬較大，故仍可夠用。其余各桿件截面選擇計(jì)算結(jié)果見下。需要注意的是連接垂直支撐的中央豎桿采用十字形截面，其斜平面計(jì)算長度，其他腹桿除A-a，B-a外，。桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值（KN）計(jì)算長度（m）選用截面截面積A（）計(jì)算應(yīng)力（N/）桿件端部角鋼肢背肢尖焊縫填板(塊)LoxLoy上弦桿-147.381.5083.016280×824.615092.176-906-90每節(jié)間1下弦桿150.243.0009.000275×

5、;45×613.28350113.136-906-90每節(jié)間1A-a-8.11.9901.990245×512.261509.436-405-403B-a-105.292.5352.53527550×818.94150123.818-706-503B-b76.742.0862.60825059.615079.936-705-402C-b-16.191.8322.29024046.1815085.346-505-403D-b-54.762.2952.859250611.38150156.746-506-403D-c30.512.2872.859250×59

6、.615031.756-505-402E-c-16.192.0722.59024558.5815062.285-1005-903F-c-11.172.5033.129256510.8415028.386-505-403F-d-7.492.4953.119256×510.8415018.936-405-403G-d13.142.6012.601256510.8415012.126-405-4025節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)5.1 斜桿B-b與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算下弦節(jié)點(diǎn)b見圖4圖 4下弦節(jié)點(diǎn)b設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm。所需焊縫長度為：肢背： +12=60.11mm，取70mm；肢尖： +

7、10=32.84mm，取40mm。腹桿D-b,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸取6mm肢背： +12=42.43mm，取50mm；肢尖： +12=34.52mm，取40mm。豎腹桿c-b,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取5mm和4mm肢背： +10=19.64mm，取40mm；肢尖： +8=14.02mm，取40mm。驗(yàn)算下弦桿和節(jié)點(diǎn)板焊縫，焊縫承受桿力差128.956.1872.72kN。斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，量的實(shí)際節(jié)點(diǎn)板長度是19.5cm，角焊縫計(jì)算長度為18.3cm，采用，肢背焊縫應(yīng)力為： =40.13，滿足要求5.2 上弦節(jié)點(diǎn)B B-b桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸與節(jié)點(diǎn)b相同,B-a桿與節(jié)點(diǎn)板的

8、連接焊縫按同樣方法計(jì)算,這里驗(yàn)算上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)8mm，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點(diǎn)荷載 Q=16.2kN， 桿B-a,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取8mm和6mm肢背： +16=63.29mm，取70mm；肢尖： +12=44.73mm，取50mm。桿B-a,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背： +12=61.58mm，取70mm；肢尖： +10=38.44mm，取40mm。肢尖焊縫承擔(dān)內(nèi)力差為,偏心矩e=8-2.5=5.5cm,偏心力矩, 則， 滿足強(qiáng)度要求節(jié)點(diǎn)詳圖見圖5圖5上弦節(jié)點(diǎn)B5.3 屋脊節(jié)點(diǎn)G桿G-d,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背： +1

9、2=18.52mm，取40mm；肢尖： +10=13.26mm，取40mm。拼接角鋼采用2L808，弦桿的拼接，一般都采用同號(hào)角鋼作為拼接角鋼，為了使拼接角鋼在拼接處能緊貼被連接的弦桿和便于施焊，需將拼接角鋼削棱和切去肢的一部分：。設(shè)焊縫， =219mm， 共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度： mm拼接角鋼總長度為：取拼接角鋼長度為300mm，截點(diǎn)詳圖見圖6。 圖6 屋脊節(jié)點(diǎn)G5.4 支座節(jié)點(diǎn)a桿B-a,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取8mm和6mm肢背： +16=62.14mm，取70mm；肢尖： +12=45.68mm，取50mm桿a-b,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背

10、： +12=43.73mm，取50mm；肢尖： +10=30.11mm，取40mm桿A-a,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背： +12=16.02mm，取40mm；肢尖： +10=12.41mm，取40mm5.4.1底板計(jì)算支座反力：,混凝土采用C30，局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取,螺栓直徑取,錨栓孔直徑取,則所需底板凈面積和毛面積為: 按構(gòu)造要求選擇支座底板為墊板采用?？讖?，實(shí)際底板凈面積為底板實(shí)際應(yīng)力：底板的厚度按兩鄰邊支承而另兩鄰邊自由的板計(jì)算：， 查表得，則板的單位寬度的最大彎矩為：底板底厚度：，取。底板尺寸為：。5.4.2加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的偏

11、心荷載，偏于安全地取屋架支座反力的1/4，即：，加勁肋尺寸為設(shè)焊縫，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力：則： 節(jié)點(diǎn)板,加勁肋與底板的連接焊縫采用,則焊縫實(shí)際的總計(jì)算長度：焊縫設(shè)計(jì)應(yīng)力：截點(diǎn)詳圖見圖7。 圖7座節(jié)點(diǎn)a5.5 下弦座節(jié)點(diǎn)桿F-d,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背： +12=15.72mm，取40mm；肢尖： +10=12.23mm，取40mm桿G-d,肢背肢尖焊縫的焊角尺寸分別取6mm和5mm肢背： +12=18.52mm，取40mm；肢尖： +10=13.91mm， 取40mm進(jìn)行拼接計(jì)算，拼接角鋼采用與下弦桿相同截面2L75×40×6，除倒棱外，豎肢需切去。=5+6+5=16，取。拼接角鋼與下弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度=341.34mm共四