鋼結(jié)構課程設計計算書

1、.哈爾濱工業(yè)大學課程設計說明書（論文）Harbin Institute of Technology課程設計說明書（論文）課程名稱： 鋼結(jié)構課程設計 設計題目： 鋼屋架設計 院 系： 土木工程學院 班 級： 土木二班 設 計 者： 麥浩 學 號： 1093310208 指導教師： 張文元 設計時間：2011-12-72011-12-16 哈爾濱工業(yè)大學1. 設計資料哈爾濱一金工車間，長96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形鋼屋架，1.5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，上鋪珍珠巖制品保溫層（容重為4KN/，厚度），采用封閉結(jié)合。卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，

2、混凝土強度等級C20（抗壓設計強度=10N/）.車間內(nèi)設有兩臺30/5T中級工作制橋式吊車，軌頂標高18.5m，柱頂標高27m。2.荷載計算桁架計算長度：跨中及端部高度：桁架的中間高度： 在的兩端高度： 在軸線處端部高度： 桁架跨中起拱： 荷載計算屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。沿屋面斜面分布的永久荷載應乘以換算為沿水平投影分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式計算，跨度的單位為。標準永久荷載：預應力混凝土大型屋面板 二氈三油防水層 找平層 厚珍珠巖保溫層 桁架和支撐自重 管道荷載 合計 標準可變荷載：屋面活荷載 積灰

3、荷載 設計桁架時，應考慮以下三種荷載組合：（1） 全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久荷載控制的組合）全跨節(jié)點荷載設計值： （2） 全跨永久荷載+半跨可變荷載 全跨節(jié)點永久荷載設計值：對結(jié)構不利時： （按永久荷載控制的組合） (按可變荷載控制的組合)對結(jié)構有利時：半跨節(jié)點可變荷載設計值： （按永久荷載為主的組合） （按可變荷載控制的組合）（3） 全跨桁包括支撐+半跨面板自重+半跨屋面活荷載（按可變荷載控制組合） 全跨節(jié)點桁架自重設計值，對結(jié)構有利時，對結(jié)構不利時，半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載設計值： （1）、（2）為使階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。3.內(nèi)力計算表一 桁架桿件內(nèi)力組合表桿件

4、名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種組合第二種組合第三種組合計算桿件內(nèi)力全跨（1）左半跨（2）右半跨（3）上弦AB00000000BC,CD-10.41-7.66-2.75-490.00-490.00DE-16.52-11.34-5.18-777.43-777.43EF-17.13-11.95-5.18-805.67-805.67FG-17.14-11.95-5.18-805.67-805.67GH-19.41-11.53-7.88-913.43-913.43HI,IJ-19.92-12.04-7.88-937.44-937.44下弦ab5.784.441.34272.01272.01bc13.939

5、.904.03655.55655.55cd19.0111.967.05894.61894.61de18.449.229.22867.79867.79斜腹桿aB-10.27-7.66-2.61-483.31-483.31Bb7.925.502.42372.72372.72bD-6.52-4.16-2.36-306.73-306.73Dc4.602.532.07216.48216.48cg-3.49-0.92-2.57-164.10-164.10gE0.750.75035.3035.30gG-2.66-0.09-2.57-125.18-125.18Gd0.65-1.021.6730.5921.51

6、42.07-21.9642.95df1.283.29-2.0160.2482.5824.8884.57-43.28fH0.680.68032.0030.9723.4519.373.0932.00fJ2.024.03-2.0195.06116.5550.39105.65-40.48豎桿Aa-0.5-0.50-23.53-23.53cb-1-10-47.06-47.06Ec-1.5-1.50-70.59-70.59Fg-1-10-47.06-47.06Hd-1.5-1.50-70.59-70.59If-1-10-47.06-47.06Je000004桿件設計4.1上弦桿整個上弦桿采用等截面，按HI

7、,IJ桿件之最大設計內(nèi)力設計。上弦桿計算長度：在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度，在桁架平面外，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取因為，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。腹桿最大內(nèi)力為，查表9.6.4.節(jié)點板厚度選用，支座節(jié)點板厚度用。設，查附錄4得需要的截面面積：需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要的、查角鋼規(guī)格表（附錄8）。選用，、，上弦截面按所選角鋼進行計算：因為所以 截面在平面皆屬b類，由于，只需求。查表得。,由于所需截面合適。4.2下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大設計值計算。，所需截面面積為：因為，故用不等肢角鋼，短肢相并。選用，考慮下弦有的銓孔削弱，下弦凈截面面積：下弦截面4.3端斜桿aB桿件

8、軸力：計算長度。因為，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使。選用，。端斜桿截面因為所以因，只求。查表得所需截面合適。4.4腹桿設計4.4.1腹桿dffJ此桿在f節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。最大拉力：, 另一段最大壓力：, 另一段在分式桁架的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距：在桁架平面外的計算長度計算如下：選用，因為所以查表得：拉應力：4.4.2腹桿BbBb桿內(nèi)力：計算長度：由于桿Bb只受拉力作用，查型鋼表，選用，滿足需要4.4.3腹桿bD腹桿bD內(nèi)力：計算長度：選用， ，因為所以因，只求。查表得，滿足需求4.4.4腹桿Dc腹桿Dc內(nèi)力：由于桿Dc只受拉力作用，查型鋼表，選用， 滿足需要4

9、.4.5腹桿Eg腹桿Eg內(nèi)力：由于桿Ee只受拉力作用，查型鋼表，選用， 滿足需要4.4.6腹桿cG此桿在g節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。最大壓力：, 另一段在分式桁架的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距：在桁架平面外的計算長度計算如下：選用，因為所以查表得：滿足需要。4.4.7腹桿gF腹桿gF內(nèi)力：計算長度：內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選用， 。因為所以因，只求。查表得，滿足需要4.4.8腹桿Gd腹桿Gd內(nèi)力：計算長度：選用，。因為所以因，只求。查表得，拉應力：滿足需要4.4.9腹桿Hf腹桿Hf的內(nèi)力：選用用，滿足需要4.4.10腹桿fI腹桿fI的內(nèi)力：計算長度：內(nèi)

10、力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選用，。因為所以因，只求。查表得，滿足需要4.5豎桿Hd豎桿Hd內(nèi)力：計算長度：內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選用，。因為所以因，只求。查表得，。屋架桿件截面選用表桿件設計內(nèi)力(kN)截面規(guī)格截面面積計算長度（cm）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)設計內(nèi)力名稱編號上弦IJJK-937.4456.75150.8452.43.138.6348.269.11500.759217.6下弦de894.6150.6345013352.857.70158.1173.4350193.1斜腹桿Ba-483.3136.08241.3241.3

11、4.503.6353.679.21500.692193.6Bb372.7221.272002502.793.9871.762.8350175.2Db-306.7321.27219.7274.62.793.9878.776.91500.697206.9Dc216.4813.75219.22742.163.24101.585.6350157.4Eg35.309.606109.1136.41.532.5371.353.935036.7Gc164.1015.82203.5382.92.483.6382.1111.11500.493210.4Gd42.95-21.9610.83250.6313.21.7

12、32.69144.8118.61500.32662.2Ef47.069.60697.61221.532.5363.850.21500.78762.2Jd116.55-43.2813.75219.3431.52.163.31101.5133.41500.37284.8Hf329.606151.8189.81.532.5399.275.035033.3豎腹桿Aa-23.5310.831851851.732.69106.968.81500.51142.5Cb-47.0610.831722151.732.6999.479.91500.55985.0Ec-70.5910.831962451.732.69

13、113.3141.61500.343190.0Fg-47.069.60697.61221.532.5363.852.01500.78762.2Hd-70.5910.832322901.732.69134.1110.21500.370176.2If-47.069.6061161451.532.575.860.51500.71768.3Je010.832882882.21130.32000.47505.節(jié)點設計5.1下弦節(jié)點設計5.1.1下弦節(jié)點“b”用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。設“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫都為，則所需的焊縫長度為：肢背：加后取肢尖：加后取設“bD”桿的肢背和

14、肢尖焊縫都為，則所需的焊縫長度為：肢背：加后取肢尖：加后取“Cb”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取根據(jù)上面求的的焊縫長度，并考慮桿件之間有空隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為：下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為，。焊縫所受的力維左右兩下弦桿的內(nèi)力差,受力較大的制備處焊縫應力為：焊縫滿足強度要求。 下弦節(jié)點“b”5.2上弦節(jié)點“B”“Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“b”相同?！癮B”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸按上述同樣方法計算：肢背：，加上后取。肢尖：，加上后取。為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫作為兩條

15、角焊縫計算，焊縫強度設計值應乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去上弦坡度的影響，而假定集中荷載與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應力計算如下：上弦與節(jié)點板間焊縫長度為。上弦肢尖角焊縫的剪應力為：上弦節(jié)點“B”5.3屋脊節(jié)點“J”弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為）。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。設焊縫，則所需焊縫計算長度為（一條焊縫）：拼接角鋼的長度取。上弦與節(jié)點板之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載，驗算略。上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應按上弦內(nèi)力的計算。設肢尖焊

16、縫，節(jié)點板長度為，則節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為：，焊縫應力為： 因桁架的跨度較大，需將桁架分成兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板的連接用工地焊縫。腹桿與節(jié)點板連接焊縫計算與以上幾個節(jié)點相同。 屋脊節(jié)點“J”5.4下弦節(jié)點“e”弦桿一般都采用同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為）。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。設焊縫，則所需焊縫計算長度為（一條焊縫）：拼接角鋼的長度取。下弦與

17、節(jié)點板之間的槽焊，假定承受節(jié)點荷載，驗算略。上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應按上弦內(nèi)力的計算。設肢尖焊縫，節(jié)點板長度為，則節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為：，焊縫應力為： 下弦節(jié)點“e”5.5支座節(jié)點“a”為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的地面與支座地板的凈矩離取。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相等，厚度為。（1） 支座底板的計算。支座反力： 支座底板的平面尺寸采用，如僅考慮有加勁肋部分的底板承座反力，則承壓面積為。驗算柱頂混凝土的抗壓強度：式中，為混凝土強度設計值，對混凝土，。 底板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為：式中，為底板的平均應力：為兩支承邊之間的對角線長度：為系數(shù)，由查表8.4.1而定，為兩支承邊