鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書跨為m

1、目 錄1、設(shè)計(jì)資料11.1結(jié)構(gòu)形式11.2屋架形式及選材11.3荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)）12、支撐布置22.1桁架形式及幾何尺寸布置22.2桁架支撐布置如圖33、荷載計(jì)算44、內(nèi)力計(jì)算55、桿件設(shè)計(jì)85.1上弦桿85.2下弦桿95.3端斜桿aB95.4腹桿115.5 豎桿165.6其余各桿件的截面166、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)206.1下弦節(jié)點(diǎn)“c”206.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”216.3屋脊節(jié)點(diǎn)“H”226.4支座節(jié)點(diǎn)“a”236.5下弦中央節(jié)點(diǎn)“h”23參考文獻(xiàn)27圖紙271、設(shè)計(jì)資料1.1、結(jié)構(gòu)形式某廠房跨度為24m，總長90m，柱距6m，采用梯形鋼屋架、1.56.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋架鉸支于鋼

2、筋混凝土柱上，上柱截面400400，混凝土強(qiáng)度等級為C25，屋面坡度為。地區(qū)計(jì)算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為7度，屋架下弦標(biāo)高為18m；廠房內(nèi)橋式吊車為2臺150/30t（中級工作制），鍛錘為2臺5t。1.2、屋架形式及選材屋架跨度為24m，屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)如附圖所示。屋架采用的鋼材及焊條為：設(shè)計(jì)方案采用235鋼，焊條為E43型。1.3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)） 永久荷載： 三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4 KN/m2 水泥砂漿找平層 0.4 KN/m2 保溫層 0.7 KN/m2 一氈二油隔氣層 0.05 KN/m2 水泥砂漿找平層 0.3 KN/m2預(yù)

3、應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2屋架及支撐自重(按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算) 0.384 KN/m2 可變荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.8 KN/m2雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.5 KN/m2積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.7 KN/m22、支撐布置2.1桁架形式及幾何尺寸布置如下圖2.1、2.2、2.3所示 圖2.1 24米跨屋架幾何尺寸圖2.2 24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值2.2桁架支撐布置 桁架形式及幾何尺寸在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已經(jīng)給出，桁架支撐布置如圖1.1所示。其中考慮到廠房內(nèi)有橋式吊車2臺150/30t(中級工作制 )，鍛錘為2臺5t，布置下弦縱向水平支撐。（見下圖）桁架支撐布置圖符號說明：

4、SC上上弦支撐；XC下弦支撐；CC垂直支撐;GG剛性系桿；LG柔性系桿3、荷載計(jì)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(jì)算。沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)乘以換算為沿水平投影面分布的荷載。標(biāo)準(zhǔn)永久荷載值：三氈四油防水層：1.0050.4=0.402 kN/m2 水泥砂漿找平層：1.0050.4=0.402 kN/m2保溫層：1.0050.7=0.704 kN/m2一氈二油隔氣層：1.0050.05=0.050 kN/m2水泥砂漿找平層：1.0050.3=0.302 kN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：1.0051.40=1.407 kN/m2屋架及支撐自重：

5、 0.12+0.01124=0.384 kN/m2共 3.833 kN/m2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（大于雪荷載）：0.8 kN/m2積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.7 kN/m2共 1.5 kN/m2設(shè)計(jì)桁架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：3.1、全跨永久荷載+全跨可變荷載(按永久荷載為主控制的組合)全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計(jì)值：F=（1.353.833+1.40.70.8+1.40.90.7）1.56=61.56 kN荷載組合（1）計(jì)算簡圖如圖4.1，表4.1 桁架桿件內(nèi)內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）內(nèi)力組合計(jì)算桿件內(nèi)力/kN全跨左半跨荷載第一種組合F第二種組合第三種組合左半跨右半跨F1.i+F

6、2.iF1.i+F2.iF3.i+F4F3.i+F4上弦桿 AB000000000BC,CD-8.72-6.25-2.47-536.80-536.80DE,EF-13.53-9.04-4.49-832.91-832.91FG，GH-15.26-9.17-6.09-939.41-939.41HI-14.71-7.38-7.38-905.55-905.55下弦桿ac4.733.481.25269.02269.02ce11.538.03.53709.79709.79eg14.659.345.31901.85901.85gi15.178.446.73933.87933.87斜腹桿aB-8.87-6.5

7、3-2.34-546.64-546.64Bc6.884.762.12423.53423.53cD-5.44-3.14-2.03-334.89-334.89De3.701.901.80227.77227.77eF-2.460.71-1.75-151.44-151.44Fg1.11-0.451.5668.3368.33gH0.021.55-1.531.231.23Hi-1.08-2.471.39-66.48-66.48豎桿Aa-0.500-0.5000.000-30.78-30.78Cc-1.000-1.0000.000-61.56-61.56Ee-1.000-1.0000.000-61.56-6

8、1.56Gg-1.000-1.0000.000-61.56-61.56Ii000.9700005、桿件設(shè)計(jì)5.1上弦桿整個上弦架采用等截面，按FG、GH桿件之最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。N= 939410 N （受壓）上弦桿計(jì)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)支承布置及內(nèi)力變化情況，?。阂?yàn)椋式孛嬉瞬捎脙蓚€不等肢角鋼，短肢相并（圖5.1）腹桿aB最大內(nèi)力=546.04kN，查表，中間節(jié)點(diǎn)版厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度用14mm。設(shè)=60查附錄4得。需要截面積： 需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要的A，ix，iy查角鋼規(guī)格表（附錄8），選用， ，按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：滿足長細(xì)比的要求。截

9、面在x和y平面內(nèi)皆屬b類，由于 ，只要求 ，查表得。所需截面合適5.2下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按gi桿最大設(shè)計(jì)值計(jì)算。，根據(jù)桁架下弦支撐布置情況，得所需截面積： 根據(jù)所需截面積查表選用，不等肢角鋼，短肢相并（圖5.2）。，考慮下弦桿有221.5mm的栓孔削弱，下弦凈截面面積：所需截面適合。5.3端斜桿aB桿件軸力：計(jì)算長度。因?yàn)椋什捎貌坏冗吔卿?，長肢相并，使。設(shè)=80，查附錄4得，需要的回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)需要的，查角鋼規(guī)格表，選用2L1409010，（圖5.3） ，。又所選截面合適。5.4腹桿5.4.1 Bc桿桿件軸力： 所需截面積： 桿件計(jì)算長度： ，選用2L758等邊角鋼（圖），滿足長

10、細(xì)比的要求。 滿足要求。 5.4.2 cD桿桿件軸力：計(jì)算長度： 設(shè)=100查附錄4得所需的 ，選用2L7510（圖），由于，只求，查附錄4，得所選截面滿足。5.4.3 De桿桿件軸力：所需截面積：桿計(jì)算長度： 選用2L506等邊角鋼，（圖），滿足長細(xì)比的要求。所選截面滿足。 eF桿計(jì)算長度：，設(shè)=100查附錄4得所需的選用2L755等邊角鋼（見圖）， ，由于，只求，查附錄4，得，所選截面滿足。5.4.5 Fg桿桿件軸力 N=68.33計(jì)算長度：內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選截面和較上述計(jì)算的和略大些。選用2L635（圖），由于，只求，查附錄4，得拉應(yīng)力： 所選截面滿足。5

11、.4.6 gH桿桿件軸力N=1.23計(jì)算長度：內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選截面和較上述計(jì)算的和略大些。選用2L635（見圖），由于，只求，查附錄4，得拉應(yīng)力： 所選截面滿足。5.4.7 Hi桿同理選用2L635（見圖），由于，只求，查附錄4，得，所選截面滿足。5.5.1 豎桿Aa,Cc,Ee,Gg：Aa,Cc,Ee,Gg都受壓，各個豎桿采用同類截面，按Gg桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。，內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：，查型鋼表，選截面和較上述計(jì)算的和略大些。選用2L635（見圖5.5），由于，只求，查附錄4，得，所選截面滿足。5.5.2 豎桿Ii：（見圖5.5）按所選截面

12、驗(yàn)算：KN 所選截面滿足。表5.1 桿件截面選擇表?xiàng)U件計(jì)算內(nèi)力/kN截面規(guī)格截面面積/cm2計(jì)算長度/cm回轉(zhuǎn)半徑/cm長細(xì)比容許長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力/(N/mm2)名稱編號上弦FGGH-939.41 2L160X10012 60.11150.8301.62.827.5453.48601500.807193.66下弦gi933.87 2L160100X10 50.631185600.002.857.78105.26152.31350201.57斜腹桿aB-546.64 2L140901044.522 253.5 253.5 3.16 3.16 56.71 75.32 150 0.718 170.

13、81Bc423.532L75823.01208.64260.82.283.5791.5173.05350184.06cD-334.89 2L751028.25228.72285.902.263.61101.2080.651500.543 206.52De227.77 2L50611.38228.72285.901.512.56 151.47111.68350200.08eF-151.442L75514.82250.32312.902.323.50107.9094.891500.587174.08Fg68.33 2L63512.286249.52311.901.943.04128.62105.7

14、51500.51955.62gH 1.23 2L63512.286271.2339.601.943.04139.80114.611500.2551.00Hi66.482L63512.286269.6337.01.943.04138.97113.781500.257111.10豎桿Aa30.78 2L63512.286159.20199.001.943.0488.0665.461500.48762.58Cc-61.56 2L63512.286183.20229.001.943.0494.4375.331500.440113.88Ee-61.56 2L63512.286207.20259.001.

15、943.04106.8185.201500.396113.88Gg-61.56 2L63512.286231.2289.001.943.04119.1898.471500.336113.88Ii 02L63512.286255.203191.943.04131.55104.9335006、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)6.1下弦節(jié)點(diǎn)“c”（圖6.1）各類桿件的內(nèi)力由表4.1查得。這類節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)步驟是：先根據(jù)復(fù)桿的內(nèi)力計(jì)算與復(fù)桿與節(jié)點(diǎn)版連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)版的形狀與尺寸，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)版的連接焊縫。用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫和，則

16、所需的焊縫長度為：設(shè)“cD”桿的肢背和肢尖焊縫和，則所需的焊縫長度為：“Cc”桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造要求取根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為36cm,所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為：焊縫強(qiáng)度滿足要求。6.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”(圖6.2)圖6.2 “B”節(jié)點(diǎn)板布置圖Bc桿（2L 756）與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“c”相同。即肢背，肢尖aB（2L1409010）桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述同樣方法計(jì)算, 設(shè)aB桿的肢背和肢尖的焊縫和，則所需的焊縫長度為：為了便于在上弦

17、上擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來，槽焊縫作為兩條角焊縫計(jì)算，焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。計(jì)算時可略去上弦坡度的影響，而假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力為：上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為505mm。同書上節(jié)點(diǎn)荷載由槽焊縫承受，上弦兩相鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受，這時槽肯定是安全，可不必驗(yàn)算。肢尖焊縫驗(yàn)算如下：滿足要求。6.3屋脊節(jié)點(diǎn)“I”（圖6.3）弦桿一般都采用同號角鋼進(jìn)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。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。接頭一

18、邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。設(shè)焊縫，則所需焊縫計(jì)算長度（一條焊縫）：拼接角鋼的長度取。上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫，節(jié)點(diǎn)板長度為40cm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為，焊縫應(yīng)力為： 因桁架的跨度較大，需將桁架分成兩個運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊縫。 腹桿Hg與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的計(jì)算長度與以上幾個節(jié)點(diǎn)相同。6.4支座節(jié)點(diǎn)“a”（圖6.4）為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距取160mm

19、。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為14mm。支座底板的計(jì)算支座反力： 支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用280mm350mm，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為280180mm2=50400mm2。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：式中，為混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對C25混凝土，底板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊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，為底板下的平均應(yīng)力：為兩支承邊之間的對角線長度：為系數(shù)，由b1/a1查表而定，b1為兩支承邊的相交點(diǎn)到對角線a1的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得：，查表8.4.1得底板厚度：又根據(jù)構(gòu)造要求，桁架跨度，取。加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算與牛腿焊縫相似。偏于安全的假定一個加勁肋的受力為桁架支座反力的1/4，即：則