《鋼結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

設(shè)計(jì)資料及有關(guān)規(guī)定1、跨度L=15m。柱距（屋架間距）為6m；長(zhǎng)度為84m。2、屋面為彩色涂層壓型鋼板復(fù)合保溫板（含檁條）0.25KN/m2屋架及支撐0.12+0.011×L（m）KN/m23、雪荷載0.50KN/m24、鋼材為Q235（3號(hào)鋼）,焊條采用E43型5、屋面坡度i=1/36、懸掛荷載0.3KN/m27、屋蓋承重結(jié)構(gòu)采用三角形鋼屋架8、令鋼屋架簡(jiǎn)支在鋼筋混凝土柱頂上。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土為C25,軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。二、屋架尺寸及檁條設(shè)置1、屋架幾何長(zhǎng)度及節(jié)點(diǎn)編號(hào)如圖所示，運(yùn)輸單元如圖半跨7.5m運(yùn)輸,最大高度3m。起拱高度f(wàn)=L/500=15000/500=30mm2、檁條支承于屋架上弦節(jié)點(diǎn)處。故采用檁條間距為2.646m。檁條跨度6m。在檁條間跨中位置設(shè)置拉條，圓鋼拉條10mm。屋脊和屋檐處都設(shè)置斜拉條及撐桿。支撐布置1.根據(jù)廠房長(zhǎng)度(84m>60m)、跨度15m及荷載等情況，設(shè)置上弦橫向水平支撐3道，下弦橫向水平支撐3道，防止屋架水平方向振動(dòng)。僅在跨度中央設(shè)置一道垂直支撐。上弦平面內(nèi)在屋脊處設(shè)置剛性系桿及兩端設(shè)置柔性系桿；下弦平面內(nèi)在跨中設(shè)置剛性系桿及兩端設(shè)置柔性系桿。梯形鋼屋架支撐布置如圖所示：桿件內(nèi)力計(jì)算1.荷載計(jì)算永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:屋架及支撐0.12+0.011×L=0.285(水平)屋面及保溫（檁條）0.25懸掛荷載0.3總計(jì)0.835可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值:雪荷載0.8總計(jì)0.8永久荷載設(shè)計(jì)值1.2×0.835=1.002kN/㎡可變荷載設(shè)計(jì)值1.4×0.8=1.12kN/㎡風(fēng)荷載不考慮2.荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種組合：組合一全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載P=(1.002+1.12)×2.7×6=34.376kN組合二全跨永久荷載+半跨可變荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載P1=1.002×2.7×6=16.232kNP2=1.12×2.7×6=18.144kN組合三全跨屋架及支撐自重+半跨屋面結(jié)構(gòu)材料+半跨施工荷載屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載P3=1.2×0.285×2.7×6=5.54kNP4=1.2×0.55×2.7×6=10.692kNP5=1.4×1.0=1.4kN3.桿件內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器,計(jì)算桿件在單位節(jié)點(diǎn)力作用下各桿件的內(nèi)力系數(shù)。然后乘以實(shí)際的節(jié)點(diǎn)荷載。上弦桿不承受節(jié)間荷載。屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱桿件編號(hào)內(nèi)力系數(shù)組合一組合二組合三計(jì)算內(nèi)力(KN)全跨左半跨右半跨P*全P1*全+P2*左半P1*全+P2*右半P3*全+（P4+P5)*左半P3*全+（P4+P5)*右半上弦桿AB-6.73-5.39-2.69-231.35-207.038-158.049-102.46-69.8117-231.35BC-5.59-4.24-2.69-192.162-167.667-139.544-82.2387-63.4961-192.162CD-5.99-4.65-2.69-192.162-175.106-139.544-87.1964-63.4961-192.162下弦桿Ab1.051.78-0.7236.094849.339923.9799227.34076-2.8892449.33992bd-1.45-0.72-0.72-49.8452-36.6001-36.6001-16.7392-16.7392-49.8452腹桿Bb-1.210.00-1.21-41.595-19.6407-41.595-6.7034-21.3347-41.595Cb-1.210.00-1.21-41.595-19.6407-41.595-6.7034-21.3347-41.595Db2.500.002.5085.9440.5885.9413.8544.0885.94Dd0.000.000.00000000注：表內(nèi)負(fù)值表示壓力；正值表示拉力屋架節(jié)點(diǎn)板厚度確定、桿件截面選擇和填板設(shè)置1.鋼材選用Q235(3號(hào)鋼)桿件內(nèi)力最大值為-231.35kN，查表7.4，可選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度8mm。支座節(jié)點(diǎn)板厚度也為10mm。2.桿件截面選擇（1）.上弦桿①受壓桿，整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=-231.35KN。計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度屋架平面外取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長(zhǎng)度：由等穩(wěn)條件λx=λy得，。故截面宜選用兩不等肢角鋼，短肢相并的T型斷面。設(shè)λ=140，由查軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)表得：=0.345需要截面積需要回轉(zhuǎn)半徑；據(jù)A、、。查角鋼型鋼表得：初選2∟1107010。A=34.4cm2，=1.96cm，=5.30㎝。②驗(yàn)算：；＜[λ]=150綜上：，只需由，查表得，故∴所選截面滿足要求。（2）.下弦桿①受拉桿，整個(gè)下弦桿受用相同截面，按最大內(nèi)力計(jì)算計(jì)算長(zhǎng)度：截面采用兩個(gè)等邊角鋼截面，初選2∟758，A=23cm2，=2.28cm，=3.42㎝。（3）腹桿選擇①桿件B-b:N=41.595KN,選用2∟638（T型）。A=19.03cm2，=1.90cm，=2.95㎝。②桿件D-b：N=85.94KN，選用2∟758（T型）。A=23cm2，=2.28cm，=3.42㎝。③桿件D-d:選用2∟456（T型）。A=10.152cm2，=1.71cm，=2.20㎝。桿件選擇一覽表?xiàng)U件名稱桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值（KN）計(jì)算長(zhǎng)度（cm）選用截面規(guī)格截面積A(㎜2)回轉(zhuǎn)半徑（cm）容許長(zhǎng)細(xì)比[λ]穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力上弦桿上弦桿-231.42705402∟110×70×8(T型短肢相并)34441.965.30137.8101.81500.374179.4下弦桿下弦桿49.343753752∟75×8(T型)2300.62.283.42164.5109.6350-21.45-49.85164.5109.61500.26382.4腹桿Bb-41.661531532∟63×8(T型)1903.01.902.9580.551.91500.68531.9Cb-41.62392392∟63×8(T型)1903.01.902.95125.881.01500.40653.8Db85.944804802∟75×8(T型)2300.62.283.42210.5140.4350-37.4Dd0.03003002∟45×6(T型)1015.21.712.20175.4136.4---3.填板選擇填板尺寸為：T型截面時(shí)，填板比角鋼肢寬伸出10㎜以便焊接十字型截面時(shí)，填板比角鋼肢寬縮進(jìn)10㎜。填板最大間距，對(duì)壓桿取≤40i、對(duì)拉桿取≤80i。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)用E43焊條時(shí)，角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，除特殊說(shuō)明，所有焊縫均滿焊（無(wú)引弧板）。1.支座節(jié)點(diǎn)A支座節(jié)點(diǎn)A構(gòu)造如圖所示支座底板計(jì)算：鋼屋架簡(jiǎn)支在鋼筋混凝土柱頂上。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土為C25,軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。①支座反力取縱向加勁肋的寬度為80mm，取底板尺寸為280mm360mm。考慮底板上開(kāi)孔，僅取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積為：驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：(滿足)②底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計(jì)算,節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩邊支承而另兩塊相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為式中--------底板下的平均應(yīng)力，=1.87--------兩邊支承對(duì)角線長(zhǎng)，=--------系數(shù)，由決定。為兩邊支承的焦點(diǎn)到對(duì)角線的垂直距離。由相似三角形的關(guān)系，得，=0.450，查表得＝0.0576M=0.05761.87×157.8＝2682.1底板厚度,取t=12mm。（2）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：偏安全地假定一個(gè)加勁肋的受力為支座反力的1/4，則焊縫受力設(shè)焊腳尺寸為，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，；加勁肋高度為200mm滿足要求。（3）節(jié)點(diǎn)板加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算：設(shè)底板連接焊縫傳遞全部支座反力R=137.504kN節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板連接焊縫總計(jì)算長(zhǎng)度:，采用（4）下弦桿、上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，焊腳尺寸，焊縫長(zhǎng)度。①上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=-148.3KN，所需焊縫長(zhǎng)度為肢背：，取肢尖：,取②下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=49.34KN，所需焊縫長(zhǎng)度為肢背：，取肢尖：，取所有焊縫均滿焊，構(gòu)造焊縫長(zhǎng)度均大于所需焊縫長(zhǎng)度。2.下弦節(jié)點(diǎn)“b”節(jié)點(diǎn)b構(gòu)造如圖所示①腹桿與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫，B-b桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸取，則所需焊縫長(zhǎng)度：肢背：，取肢尖：，取腹桿D-b和C-d的桿端焊縫同理按構(gòu)造采用。②驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差，由斜腹桿焊縫決定的節(jié)點(diǎn)板尺寸，取實(shí)際節(jié)點(diǎn)板尺寸為50cm,角焊縫計(jì)算長(zhǎng)度采用，肢背焊縫應(yīng)力為3.上弦節(jié)點(diǎn)“B”節(jié)點(diǎn)B構(gòu)造如