8節(jié)間鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、- 1 -一. 基本資料.二. 屋架形式及幾何尺寸三. 支撐布置四檁條布置五、桿件截面選擇6六、填板設(shè)置與尺寸選擇七、節(jié)點(diǎn)選擇IFC八、參考文獻(xiàn).- 1 - 2 -一、 基本資料題目：某車間芬克式三角型普通鋼屋架設(shè)計(jì)資料：1. 車間為單跨廠房。2. 屋面坡度：i=1/2.53. 屋架間距：6m4. 屋架跨度：18m5. 屋架長(zhǎng)度：120m7. 鋼筋混凝土柱子的上柱截面 400400，混凝土強(qiáng)度等級(jí) C20。8. 車間內(nèi)設(shè)有一臺(tái)起重量 30t 的中級(jí)工作制橋式吊車，吊車軌頂標(biāo)高為+12.00m。9. 屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.3 kN/m ，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.4 kN/m ，不考慮22地震設(shè)防

2、。10.鋼材選用 Q235-B，焊條采用 E43系列型，手工焊。二、屋架形式及幾何尺寸采用芬克式八節(jié)間三角形屋架。根據(jù)所用的屋面材料的排水需要及跨度要求，采用芬克式三角形屋架（上=21，cos =0.9285sin =0.3714i=1/2.5l=l8000400=17600mmh=17600/5=3520mm屋架計(jì)算跨度：屋架跨中高度:0- 2 - 3 -L= l/2cos =9477.9mm。劃分為 4節(jié)間，節(jié)間長(zhǎng)度為上弦長(zhǎng)度：s=2369.5mm，節(jié)間水平投影長(zhǎng)度為0=scos =2369.50.9285=2200.1mm.三、支撐布置根據(jù)廠房長(zhǎng)度大于 60m、跨度l=18m和有橋式吊車

3、，故在房屋兩端第二開間和廠房中間設(shè)置三道上弦水平支撐和下弦橫向水平支撐，并在跨中設(shè)置垂直支在第一開間下弦設(shè)三道剛性系桿。四、檁條布置每節(jié)間放兩根檁條，檁條間距為 789.8mm，在檁條跨中設(shè)一道拉條。1、荷載及組合永久荷載：波形石棉瓦0.20.7898=0.158kN/m2木絲板保溫層0.240.7898=0.190kN/m2kN/m0.1g =0.448kN/m檁條自重永久荷載總和k可變荷載：雪荷載按最不利分布大于活荷載，故按雪荷載算雪荷載q 0.78980.9285=0.293kN/mk1檁條均布荷載設(shè)計(jì)值=1.20.448+1.40.293=0.948kN/m檁條作用在屋架上弦的集中力-

4、 3 - 4 -(gq)1Q=22 0.94865.7kN22屋架和支撐自重按 l 估算 l=0.0118=0.18kN/m2節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值 5.7+0.1862.2=19.476kN2、內(nèi)力計(jì)算力。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)查出的內(nèi)力系數(shù)和計(jì)算出的內(nèi)力見下表。7.505.00-1.86-0.931.25、DHCE、CHFHHI3.7573.04GI0.000.00上弦桿的局部彎矩QL 5.72.2M =4.18kN /m0 33端節(jié)點(diǎn)：M =0.8 M =3.34 m10中間結(jié)點(diǎn)：M =0.6 M 2.51 kNm20五、桿件截面選擇按弦桿最大內(nèi)力 183.46kN計(jì)算，由規(guī)范查的中間節(jié)點(diǎn)板厚

5、度取8mm，支座- 4 - 5 -結(jié)點(diǎn)板取 10mm。（一）、上弦整個(gè)截面采用等截面。取 AC 桿段按最大內(nèi)力 N =183.46kNN ABBC176.26kN和 M =3.34kNM 2.51 kNm計(jì)算。A=2i=3.05cm,i=4.45cm,選用210010組成T形截面122xyW 3cm=30mm。331X1、強(qiáng)度驗(yàn)算(按節(jié)點(diǎn) B)，由負(fù)彎矩控制NM183.461032.5110647.63+41.73=89.36N/mm f=22xAnWx2 nx38.5210 1.250.12102315N/mm22.彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性（按 AB M 控制。1l = =150剛度滿足，查表

6、的 =0.7020 xx ixx 2N =EX 2按有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用使構(gòu)件產(chǎn)生反向彎矩，取 =0.85.mxN M f N/mm2xx AN W )XNx2 1x為防止受拉區(qū)發(fā)生屈服導(dǎo)致構(gòu)件失去承載能力按下式驗(yàn)算，NA183.461030.853.34106183.46 10 x 38.5210N231.250.1210 11.25 W 1 1.2531178.1103Nx2x10.98N /mm 215N /mm22在考慮范圍內(nèi)，滿足要求。3、彎矩作用平面外的穩(wěn)定，由負(fù)彎矩 M 控制。2N176.26l =l (0.750.25 )=2236.95(0.750.25)469.25c

7、m21oy183.46N1l469.254.45 105.5 1500yiyyf查的 0.520， 0.0005yyby- 5 - 6 -N M 109.33N / f=215 N/mm2x2 A Wyb1x滿足要求。（二）、下弦整個(gè)下弦采用等截面。按最大內(nèi)力 N =+170.42kN 計(jì)算。屋架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)AE度根據(jù)最大節(jié)間 l 0 x道系桿，故l 880cm。0yN 3A 22fn選用 275505 短肢相連，A A 26.1312.26cm ，i 1.43cm，2nxi 3.68cm。yN 170.42103139.00 N/mm2f=215 滿足)A 12.2610n2l (滿足)0

8、xixxl880 234.0 350滿足)0yi3.76yy1、CF桿N =-36.23kN，l 0.8l 0.8189.73151.8cm，l l 189.73cm。CF0 x0y選用 2504，A=23.9=7.8cm，i 1.54cm，i 2.43cm。故xyl 0.562。0 xixxxl189.72.43 78.1 1500yiyyNN / f 215N / （滿足）22A2、BE、DH 桿N 18.11kN , l 94.7cm，BE- 6 - 7 -選用504，A=3.9cm ，i 0.99cm，l 0.9l 85.2cm 。故2yo0l ，查得 。 0i單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件性

9、的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減按下式計(jì)算：N18.11103N / 183N / (滿足要求)22102 A3、CE、CH 桿N 24.35kN , lCF255.2cm，選用 2454，A=3.492=6.98cm ，i 1.38cm,i 2.24cm，2xyl 0.9l 229.7cm。故0l 0i單角鋼單面連接計(jì)算構(gòu)件穩(wěn)定性時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)與折減，得 =0.85RN 24.3510369.8 /0.85 215 183 / N mm2N mm f 2A3.49Rn4、FH、HI 桿兩根桿采用相同截面，按最大內(nèi)力 N =73.04kN 計(jì)算。l 255.2cm，KG0 xl 2l 2255.2cm 51

10、0.4cm。0y選用 2454，A=23.49=6.98cm，i 1.38cm，i 2.24cm。故xyl 0 xixxl510.42.24 227.9 3500yiyyN 73.04103104.6N /mm f 215N /mm （滿足）22A6.98102nN 56.4 , l 345.6cm，選用565，桿件受拉。BFN 56.4103104 f 215N /mm 25.42102An- 7 - 8 -5、GI 桿N 0 lcm, 352 ，對(duì)連接垂直支撐的屋架，選用 2454 組成的十字形截面，并按受壓支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比。i 1.73cm，l 0.9l 0.9352316.8cm。故o

11、y0l (滿足要求) 0i六、填板設(shè)置與尺寸選擇填板尺寸bth(cm)-608122120-601070-601070114.4-601070110.461.6-601070-6010802454七、節(jié)點(diǎn)選擇1、屋脊節(jié)點(diǎn)（I 處節(jié)點(diǎn)）HI 桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫:取肢背和肢尖的焊角尺寸分別為h 5mm,h 4mm，則桿端所需的焊縫長(zhǎng)度為f1f 2N73.04103肢背 l 2h 0.71055.65mm 取 60mm120.7h f20.751601f1wf1f- 8 - 9 -73.04103N肢尖 l 22h 0.3832.46mm 取 40mm20.7h f20.74160w2f 2wf1

12、f焊腳尺寸 5mm，滿焊。上弦桿 DI 桿與節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)所需焊縫長(zhǎng)度：161.85103N肢背 l 12h 0.710111.16mm 取20.7h f20.751601f1wf1f120mmN161.85103肢尖 l 2h 0.31053.35mm 取60mm220.7h f20.75160w2f 2wf1f角鋼10010，肢背處割棱，豎肢切去=t+h +5=10+5+5=20mm。豎肢切口后經(jīng)f熱彎成型對(duì)焊。接頭一側(cè)需要的焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為：Nl w2h 81.18，取85mm4h fwfff拼接角鋼總長(zhǎng)度：l 2(l 10)a 2(8510)10200mm 。w節(jié)點(diǎn)板如圖所示：2、下弦節(jié)點(diǎn)

13、（F 處節(jié)點(diǎn)）由于屋架跨度 18m F 處設(shè)置: 50mmh =5mm。f焊腳尺寸 5mm。CF 桿與節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)所需焊縫長(zhǎng)度：- 9 - 10 -36.23103N肢背 l 12h 0.71032.64mm 取1019.70mm 取25mm10mm 取1023.04mm 取20.7h f20.751601f1wf1f35mm36.23103N肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1fFH 桿與節(jié)點(diǎn)板連接時(shí)所需焊縫長(zhǎng)度：48.69103N肢背 l 12h 0.720.7h f20.751601f1wf1f45mm48.69103N肢尖 l 2h 0.3220.7h

14、 f20.75160w2f 2wf1f25mm拼接角鋼驗(yàn)算，焊腳尺寸=5mm，采用與下弦相同的角鋼75505，豎肢切去=t+h +5=5+5+5=15mm。豎肢切口后經(jīng)熱彎成型對(duì)焊。焊縫長(zhǎng)度fAf12.2421510240.7160l w117mm，取 120mm40.7h fwff拼接角鋼總長(zhǎng)度：l 2(l 10)a 2(12010)10270mm。w節(jié)點(diǎn)板尺寸取 mmmm。如下圖所示：3、上弦節(jié)點(diǎn)（C 處節(jié)點(diǎn)）上弦板、腹板與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸均取h 5mmf- 10 - 11 -CE、CH 桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸：24.35103N肢背 l 12h 0.71025.22mm 取 30mm101

15、6.52mm 取25mm20.7h f20.751601f1wf1f24.35103N肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1fCF 桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸：36.23103N肢背 l 12h 0.71032.64mm 取 35mm1019.70mm 取25mm20.7h f20.751601f1wf1f36.23103N肢尖 l 2h 0.3220.7h f20.75160w2f 2wf1f確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為 400mm400mm 6mmt4。中荷載 Q 計(jì)算。h 2f1QN / f / N 22w h l)ffff1 1肢間焊縫承受弦桿的內(nèi)力差 176.26169

16、.057.21 ，偏心距 e=70mm,kNN故按構(gòu)造布置焊縫，不作計(jì)算。如下圖示肢間焊縫承受弦桿的內(nèi)力差N 176.26169.05kN ，偏心距 e=70mm,故按構(gòu)造布置焊縫，不作計(jì)算。4、支座節(jié)點(diǎn)1N 170.42kN ，故AE- 11 - 12 -N170.42103肢背 l 12h 0.710116.51mm 取20.7h f20.751601f1wf1f120mmN170.42103肢尖 l 22h 0.31055.65mm 取60mm20.7h f20.75160w2f 2wf1f2N 183.46kN ，肢背為塞焊縫，肢背、AB肢尖均按節(jié)點(diǎn)板滿焊，h 5mm，焊縫長(zhǎng)度僅考慮節(jié)

17、點(diǎn)中心右邊板長(zhǎng)的焊縫長(zhǎng)f度l 47.5/cos21.8 150cmw承受荷載為N 183.46kN,M (101284.22 取h =5mmf1182.461284.226 () 2123.7N /mm21.2220.70.550 20.70.550 f 160N /w2f3支座反力 R=4F=419.476=77.9kN根據(jù)構(gòu)造要求，取底板尺寸 250mm250mm，錨栓采用 M24，并用 U形缺口。C20混凝土， f 9.5N /mm ，柱頂混凝土的壓應(yīng)力為：2cR77.9103p 1.42N /mm 9.5N /mm (滿2 f2A 2502503.1425 255502cn足)b 0.

18、5，得=0.0581a 1M pa 0.0581.42177 2580N mm222所需底板厚度：6M62580t 8.69mm，取 t=15mm。f2154）、加勁肋計(jì)算加勁肋厚度取 10mm，焊腳尺寸h 6mm。f- 12 - 13 -R 77.9V 19.5kN44125M Ve19.51217.2kN mm22223 f2 1.2220.7615020.76150f2 f35.25N /mm2 f 160N/ （滿足要求）w2f5）、加勁肋、節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫計(jì)算取加勁肋的切口寬度為 15cm，焊縫尺寸h 6mm焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度為：f2 2 )22102b t c lawR77.910317.68mm f /N mm2（滿w 0.71.220.76860 h lffffw如下圖示：- 13 - 14 -5.其余節(jié)點(diǎn)計(jì)算（B、E、D、H）1CE 桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫計(jì)算：因N 24.35kN ，故CE24.35103N肢背 l 12h 0.71025.22mm 取 30mm1016.52mm 取20mm20.7h f20.751601f1wf1fN24.35103肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1f2BE 桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫