鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

計(jì)算書姓名XXX專業(yè) 班級(jí) （1）班指導(dǎo)老師XXX'XX大學(xué)XX學(xué)院

某單跨廠房鋼屋架設(shè)計(jì)一．設(shè)計(jì)資料某單跨廠房，寬度24m，廠房長(zhǎng)度180m，柱距6m。屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，混。屋面材料為波形石棉瓦，屋面坡度1/2.5，槽鋼棱條，水平間距790mm（坡向間距851mm）,基本風(fēng)壓值為0.65kN/m2，鋼材采用Q235B——B.F,焊條采用E43,型凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。屋面材料采用波形石棉瓦。。廠房?jī)?nèi)有一臺(tái)起重重量Q=30t的中級(jí)工作制橋式吊車。二．屋架形式及尺寸屋架采用三角形屋架，各腹桿布置形式如圖所示。屋面坡度i=1/2.5，屋面傾角a二arctanl/2.5二218，,sina=0.3714,cosa=0.9285。27494124+6.25+10.0Q+11.251SD257001>屋架計(jì)算跨度屋架跨中高度上弦長(zhǎng)度劃分為6節(jié)間，節(jié)間長(zhǎng)度27494124+6.25+10.0Q+11.251SD257001>屋架計(jì)算跨度屋架跨中高度上弦長(zhǎng)度劃分為6節(jié)間，節(jié)間長(zhǎng)度l0=L-300=23700mm23700h=r=4740mmL=l0-2cosa12762s=237002x0.9285=12762mm=2553mm節(jié)間水平投影長(zhǎng)度l'=scosa=2553x0.9285=2370mm節(jié)間水平投影長(zhǎng)度三．支撐布置與設(shè)計(jì)根據(jù)廠橫向水平間的距離不宜大于60m，房屋長(zhǎng)度大于100m，故設(shè)一道溫度縫，在溫度縫兩端設(shè)水平支撐布置。廠房中間設(shè)置六道上弦橫向水平支撐和下弦橫向水平支撐，并在跨中設(shè)垂直支撐。因中級(jí)工作制橋式吊車起重量QW30t,故不布置縱向水平支撐。在下弦跨中央設(shè)一道系桿，上弦因有檁條不設(shè)系桿。布置如圖所示。isis（Q）上弦橫向水平支撐（b）下弦橫向水平支撐四．檁條布置屋面坡度（b）下弦橫向水平支撐四．檁條布置屋面坡度1/2.5，檁條跨度為6m,水平間距0.79m,（沿屋面坡向間距0.851m）在檁條跨中設(shè)一道拉條。采用槽鋼截面，材料為Q235.波形石棉瓦自重 0.2kN/m2，（坡向）預(yù)估檁條（包括拉條）自重 0.15kN/m;屋面活荷載 0.30kN/m2，（水平投影）檁條線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：q二0.2x0.851+0.15+0.3x0.79二0.557kN/mk線荷載設(shè)計(jì)值（考慮可變荷載效應(yīng)控制組合）：q二1.2x（0.2x0.85+0.15）+1.4x0.3x0.79二0.716kN/mq二qcosa二0.716x0.9285二0.66kN/mxq二qsina二0.716x0.3714二021kN/my彎矩荷載值彎矩荷載值-x0.66x62二3.0kN-m8M二1q2二-x0.27x32二0.3kN-my8y8由抗彎強(qiáng)度要求的截面模量近似值為：WnxWnxM+aM x yYfx(3+5x0.3)x106__1.05x215__二19.9x103mm3選用[10，自重0.1kN/m(加拉條后重與假設(shè)基本相符)。截面幾何特性:W二39.7cm3，W=7.8cm3I二198cm4，i二3.95cm，i=1.41cmx y x x y因有拉條，不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定，強(qiáng)度驗(yàn)算:MMx—+ MMx—+ y—YWYMxnxyny3.0x106 0.3x106 + 1.05x39.7x1031.2x7.8x103=104.0N/mm2vf=215N/mm2驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度:TOC\o"1-5"\h\zV 5ql3 50.557xcosax60003 1 [V] 1 kx = < = —l 384EI 384206x103x198x104 280 l 150x作為屋架上弦平面支撐的橫桿或剛性撐桿的檁條，應(yīng)驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比:)600 152 ) 300入= =152<200 入= =213>200x3.95 y1.41故知此種檁條在坡向剛度不足，可焊小角鋼(如右圖所示)予以加強(qiáng)。五.屋架桿件內(nèi)力計(jì)算(1)屋架節(jié)點(diǎn)荷載屋面活荷載0.3kN/m2，波形石棉瓦檁條和拉條永久荷載總和大于雪荷載0.25kN/m2，故可變荷載按活荷載0.3kN/m2取值0.2x0.851=0.17kN/m0.15kN/mg=0.17+0.15=0.32kN/m可變荷載q=0.3x0.851xcosa=0.237kN/m

檁條作用在屋架上弦的集中力Q二2x呼二2檁條作用在屋架上弦的集中力Q二2x呼二2x2x0716x6二4296kN屋架及支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值0.12+0.011L=0.384kN/m2F二3x4.296+0.384x6x2.37x2二18.3kN由于屋面坡度較小小于30，風(fēng)荷載為吸力，且遠(yuǎn)小于屋面永久荷載，故永久荷載和風(fēng)荷載組合時(shí)不會(huì)增大桿件內(nèi)力，因此不需要考慮。此三角形屋架在半跨活荷載作用下，腹桿內(nèi)力不變號(hào)，故只需按全跨雪荷載和永久荷載組合計(jì)算桿件內(nèi)力。上弦桿的局部彎矩Ql34.296xQl34.296x2.3733.39kN-mM二0.8M二0.8x3.39二2.71KN-m10中間節(jié)節(jié)點(diǎn)、支座：M二0.6M二0.6x3.39二2.03kN-m20屋架桿件內(nèi)力計(jì)算表?xiàng)U件名稱桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值(kN)桿件名稱桿件內(nèi)力系數(shù)內(nèi)力設(shè)計(jì)值(kN)上弦AB—12.12—221.8腹桿BG—0.93—17.0BC—11.72—215CG+1.25+22.9CD—9.53—174.4CH—1.56—28.5DE—11.00—201.3DH—1.56—28.5EF—10.63—194.5FJ+5.00+91.5下弦AG+11.25+205.9JH+3.75+68.6GH+10.00+183.0HI+6.25+114六.屋架桿件截面選擇按弦桿最大內(nèi)力為221.8KN，由表選中間節(jié)點(diǎn)板厚度為8mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm。上弦整個(gè)上弦采用等截面，取AC桿段按最大內(nèi)力N=-221.8KN,N=-215KN和M=2.71ABBC1M=-2.03KN-m計(jì)算2選用2L100x7組成的T形截面A=2x13.8=27.6cm2，i=3.09cm，i=4.46cmxyW=2x48.6=97.2cm3，W=2x18.1=36.2cm3，Z=2.71cm1x 2x 0B節(jié)點(diǎn)處的強(qiáng)度驗(yàn)算：由負(fù)彎矩M2控制NM+ xNM+ x—ArWn x22x221.8x103 2.03x106=+27.6x1021.2x36.2x103=80.36+46.73=127.1N/mm2Vf=215N/mm22）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗(yàn)算（按AB桿）由正彎矩M2）彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗(yàn)算（按AB桿）由正彎矩M1控制al255.3 r]九二〒= =82.6V =150(剛度滿足要求)，查附表得P=0.671xi3.09 xx冗2EAEx1.1九23.142x206x103x27.6x1021.1x82.62x103=746935N按有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率，取0=0.85N 卩M+ mxN 卩M+ mx x—申xAYW(1-0.8料1x1x N'EX221.8x1030.671x27.6x1020.85x2.71x1061.05x97.2x103(1-0.8x221.8x103)746.935x103)0.85x0.85x2.71x106=119.8＋29.6=149.4N/mm2Vf=215N/mm2可能在受拉區(qū)首先出現(xiàn)屈服而導(dǎo)致構(gòu)件失去承載力，故還需驗(yàn)算:12x362x103(1-125x2^)=|80.36-84.33]=3.9N/mm2vf=215N/mm2(滿足)3）BCD兩節(jié)間范圍內(nèi)彎矩作用平面外的穩(wěn)定性驗(yàn)算由負(fù)彎矩M2控制TOC\o"1-5"\h\zN 174.4l=l（0.75+0.25 2）=2x255.3（0.75+0.25 ）=486.5cmoy1 N 2151l486.5 「」九=嚴(yán)= =109.1V「九」=150（剛度滿足），查附表得申=0.498yi4.46 yy因彎矩使翼緣受拉取出=1.0NPM 215x103 0.85x2.03x106 … …+ntx1x= + =156.4+47.7=204N/mm2<f=215N/mm2（滿足）9A9W 0.498x27.6x102 1x36.2x103\o"CurrentDocument"y b1x下弦整個(gè)下弦采用等截面，按最大內(nèi)力N=205.9KN計(jì)算，屋架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度根據(jù)最大節(jié)間HI即l=497.7cm,AG ox屋架平面外計(jì)算長(zhǎng)度因只在跨中有一道系桿，故l=1185cmoyN205.9x103A= = =957.67mm2=9.58cm2nf215選用2L75x50x5短肢相并的T形截面，A=A=2x6.13=12.26cm2（取連接支撐的螺栓孔位于節(jié)點(diǎn)板內(nèi)的距n離an100m）i=1.44cm,i=3.76cmxyN 205.9x1031226b= = =168N/mm2<f=215N/mm2（滿足）1226Anl497.7 「」入=ox= -=346<「入」二350（滿足）xi1.44x.l1185 「門入=嚴(yán)= =315V「入」=350（滿足）yi3.76y腹桿1）BG桿N=—17KN,l=0.91=0.9X102.1二91.9cmBG0選用L45x4,A=3.49cm2,i=0.89cm=0.99cm,y0l91.9「」九=廠= =103.3V「九」=150（剛度滿足），查附表得9=0.534i0.89y0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)值折減按下試計(jì)算：0.534x3.49xO=%2N/訕2<叮=085X215=183N/呦2（滿足）2）CG桿N二22.9KN,1=274.9cmCG選用L40x4,A=3.09cm2,i=0.79cm=0.99cm,/=0.9/=0.9x274.9=247.4cmy0 0l247.4r]九=廠= =313Vh」=350（剛度滿足）i0.79y0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)值折減按下試計(jì)算=74.1N/mm2Vrf=0.85x215=183N/mm2（滿足）3.09x102 R3） CHDH桿N=N=-28.5KN,l=285.4cm,l=0.81=0.8x285.4=228.32cm,l=l=285.4cmCHDHoxoy選用2L50x4,A=2x3.9=7.8cm2,i=1.54cm,i=2.43cmxyl228.32 r」九—= =148.3VL九」=150（剛度滿足），查附表得P=0.314xi1.54 xxl285.4r」九=嚴(yán)= =117V^」=150 （剛度滿足）yi2.43yN28.5x103= =116N/mm2Vf=215N/mm2 （滿足）申A0.314x7.8x102X4）HJJF桿兩根桿采用相同截面，按最大內(nèi)力N=91.5KN計(jì)算JFl=412.4cm,l=412.4+274.9=687.3cmox oy選用2L45x4，A=2x3.49=6.98cm2,i=1.38cm，i=2.24cmxyl412.4r」九=于= =229V^」=350剛度滿足xi1.38xl 91.5x103 r」九=嚴(yán)= =307VL九」=350 剛度滿足yi2.24y= =131N/mm2vf=215N/mm2 (滿足)A 6.98x102nFI桿N=0,l=474cm對(duì)連接垂直支撐的屋架,采用2L56x4組成十字形截面,并按受壓支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比九=2.18cm,l=0.9x474=426.6cmoy0426.62.18426.62.18=196VR]=200（滿足）對(duì)不連接垂直支撐的屋架，采用L56x4,并按受拉支撐驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比九=l.llcm,l=0.9x474=426.6cmyo0九=~rrr=3*4<R]=4oo（滿足）屋架桿件截面選擇還可按表所示形式列表進(jìn)行桿件內(nèi)力設(shè)計(jì)值(KN)截面形式和規(guī)格截面面積A、An(cm2)計(jì)算長(zhǎng)度回轉(zhuǎn)半徑長(zhǎng)細(xì)比桿件端部的角鋼肢背和肢尖焊縫(mm)名稱編號(hào)l0xcml0ycmi0xcmi0ycm九x九y[九]上弦AB、BCCD、DEEFN=221.82M=2.711M=2.032!|27.6255.348653.094.4682.6109150下弦AHHIIL+205.912.3497.711851.443.763463153506-904-80腹桿CHDH—28.5丄7.8228.32851.542.431481171505-504-50町JF+91.5-1-6.98412.46871.382.242993073505-504-50BG—173.49l=91.90i=0.89y0九=103.3y01505-504-50CG+22.93.09l=247.40i=0.79y0九=313y03505-504-50FI0(壓)||—-1一8.78l=426.60i=2.18y0九=196y02004-504-500(拉)\4.39i=1.11y0九=384y04004-504-50七．節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1）上弦設(shè)計(jì)CCG腹桿桿端焊縫計(jì)算：肢尖hCG腹桿桿端焊縫計(jì)算：肢尖h二4mm，肢背h二5mm肢尖：lwN

hfwefN 22.9x103 ,= =17mm3hfw 3x0.7x4x160ef肢背：1wN肢背：1wNhfwef2N3hfwef2x22.9x103=28mm3x0.7x5x160CH腹桿桿端焊縫計(jì)算：肢尖：CH腹桿桿端焊縫計(jì)算：肢尖：lwN

hfwefN 22.9x103二 二11mm3hfw 3x2x0.7x4x160ef肢背：lwN肢背：lwN—

hfw

ef2N3hfwef2x28.5x103=17mm3x2x0.7x5x160據(jù)構(gòu)造要求側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不得小于據(jù)構(gòu)造要求側(cè)面角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8h和40mm。取實(shí)際焊縫長(zhǎng)度為50mm。f故C節(jié)點(diǎn)板尺寸取178x486mm。取節(jié)點(diǎn)縮入深度為5mm，肢背塞焊縫承受集中荷載Q進(jìn)行計(jì)算力門二|二4mmQP(2QP(2x0.7hfw)

f f1f4.295x1031.22(2x0.7x4x348)N/mm2<fw=160N/mm22)下弦拼接節(jié)點(diǎn)H下弦節(jié)點(diǎn)H由于屋架跨度24m超過運(yùn)輸界限，故將其分成兩榀小屋架，在H點(diǎn)處設(shè)置工地拼接。弦桿與節(jié)點(diǎn)板的鏈接焊縫受力較小，按構(gòu)造布置焊縫不做計(jì)算。拼接角鋼采用相同界面，肢背處割棱，豎肢切 去t+hf冉=5冉冉=15nm，拉桿拼接角鋼與桿件等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，接頭一側(cè)需要的焊縫長(zhǎng)度為, A 2x6.13x215x215x100…l二f二 二117mm取120mmw4x0.7hfw4xx0.7x5x160ff拼接角鋼總長(zhǎng)度l—2(/+10)+a=2(120+10)+10=270mmw腹桿桿端焊縫計(jì)算從略3)屋脊節(jié)點(diǎn)屋脊甌F

FJ桿與節(jié)點(diǎn)板的鏈接焊縫：取肢背肢尖h二4mm，肢背h二5mmf1 f1則桿端需要的焊縫長(zhǎng)度為肢尖.l肢尖.l二:W13322叫91?5冊(cè)二34mm33230.7343160肢背：lw22N332肢背：lw22N33230.73^f22f-55mm33230.7353160弦桿與節(jié)點(diǎn)板的鏈接焊縫受力較小，連接接長(zhǎng)度不長(zhǎng)，故按構(gòu)造布置焊縫不做計(jì)算。拼接角鋼的計(jì)算：拼接角鋼采用與上弦相同界面的角鋼，肢背處割棱，豎肢切去曰+h+5=7+5+5=17mm，取fA=20mm。并將豎肢切口后經(jīng)熱彎成型對(duì)焊，拉接頭一側(cè)需要的焊縫長(zhǎng)度為N430.7hfN430.7hfw193.53103430.7353160二86.4mm取87mm拼接角鋼總長(zhǎng)度l—2(1+10)+a二2(87