8节间钢结构课程设计

1、- 1 -一. 基本资料.二. 屋架形式及几何尺寸三. 支撑布置四檩条布置五、杆件截面选择6六、填板设置与尺寸选择七、节点选择IFC八、参考文献.- 1 - 2 -一、 基本资料题目：某车间芬克式三角型普通钢屋架设计资料：1. 车间为单跨厂房。2. 屋面坡度：i=1/2.53. 屋架间距：6m4. 屋架跨度：18m5. 屋架长度：120m7. 钢筋混凝土柱子的上柱截面 400400，混凝土强度等级 C20。8. 车间内设有一台起重量 30t 的中级工作制桥式吊车，吊车轨顶标高为+12.00m。9. 屋面均布活荷载标准值为 0.3 kN/m ，雪荷载标准值为0.4 kN/m ，不考虑22地震设防

2、。10.钢材选用 Q235-B，焊条采用 E43系列型，手工焊。二、屋架形式及几何尺寸采用芬克式八节间三角形屋架。根据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屋架计算跨度：屋架跨中高度:0- 2 - 3 -L= l/2cos =9477.9mm。划分为 4节间，节间长度为上弦长度：s=2369.5mm，节间水平投影长度为0=scos =2369.50.9285=2200.1mm.三、支撑布置根据厂房长度大于 60m、跨度l=18m和有桥式吊车

3、，故在房屋两端第二开间和厂房中间设置三道上弦水平支撑和下弦横向水平支撑，并在跨中设置垂直支在第一开间下弦设三道刚性系杆。四、檩条布置每节间放两根檩条，檩条间距为 789.8mm，在檩条跨中设一道拉条。1、荷载及组合永久荷载：波形石棉瓦0.20.7898=0.158kN/m2木丝板保温层0.240.7898=0.190kN/m2kN/m0.1g =0.448kN/m檩条自重永久荷载总和k可变荷载：雪荷载按最不利分布大于活荷载，故按雪荷载算雪荷载q 0.78980.9285=0.293kN/mk1檩条均布荷载设计值=1.20.448+1.40.293=0.948kN/m檩条作用在屋架上弦的集中力-

4、 3 - 4 -(gq)1Q=22 0.94865.7kN22屋架和支撑自重按 l 估算 l=0.0118=0.18kN/m2节点荷载设计值 5.7+0.1862.2=19.476kN2、内力计算力。根据建筑结构静力计算手册查出的内力系数和计算出的内力见下表。7.505.00-1.86-0.931.25、DHCE、CHFHHI3.7573.04GI0.000.00上弦杆的局部弯矩QL 5.72.2M =4.18kN /m0 33端节点：M =0.8 M =3.34 m10中间结点：M =0.6 M 2.51 kNm20五、杆件截面选择按弦杆最大内力 183.46kN计算，由规范查的中间节点板厚

5、度取8mm，支座- 4 - 5 -结点板取 10mm。（一）、上弦整个截面采用等截面。取 AC 杆段按最大内力 N =183.46kNN ABBC176.26kN和 M =3.34kNM 2.51 kNm计算。A=2i=3.05cm,i=4.45cm,选用210010组成T形截面122xyW 3cm=30mm。331X1、强度验算(按节点 B)，由负弯矩控制NM183.461032.5110647.63+41.73=89.36N/mm f=22xAnWx2 nx38.5210 1.250.12102315N/mm22.弯矩作用平面内的稳定性（按 AB M 控制。1l = =150刚度满足，查表

6、的 =0.7020 xx ixx 2N =EX 2按有端弯矩和横向荷载同时作用使构件产生反向弯矩，取 =0.85.mxN M f N/mm2xx AN W )XNx2 1x为防止受拉区发生屈服导致构件失去承载能力按下式验算，NA183.461030.853.34106183.46 10 x 38.5210N231.250.1210 11.25 W 1 1.2531178.1103Nx2x10.98N /mm 215N /mm22在考虑范围内，满足要求。3、弯矩作用平面外的稳定，由负弯矩 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满足要求。（二）、下弦整个下弦采用等截面。按最大内力 N =+170.42kN 计算。屋架平面内计算长AE度根据最大节间 l 0 x道系杆，故l 880cm。0yN 3A 22fn选用 275505 短肢相连，A A 26.1312.26cm ，i 1.43cm，2nxi 3.68cm。yN 170.42103139.00 N/mm2f=215 满足)A 12.2610n2l (满足)0

8、xixxl880 234.0 350满足)0yi3.76yy1、CF杆N =-36.23kN，l 0.8l 0.8189.73151.8cm，l l 189.73cm。CF0 x0y选用 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 / （满足）22A2、BE、DH 杆N 18.11kN , l 94.7cm，BE- 6 - 7 -选用504，A=3.9cm ，i 0.99cm，l 0.9l 85.2cm 。故2yo0l ，查得 。 0i单角钢单面连接计算构件性

9、的强度设计值折减按下式计算：N18.11103N / 183N / (满足要求)22102 A3、CE、CH 杆N 24.35kN , lCF255.2cm，选用 2454，A=3.492=6.98cm ，i 1.38cm,i 2.24cm，2xyl 0.9l 229.7cm。故0l 0i单角钢单面连接计算构件稳定性时的强度设计值应与折减，得 =0.85RN 24.3510369.8 /0.85 215 183 / N mm2N mm f 2A3.49Rn4、FH、HI 杆两根杆采用相同截面，按最大内力 N =73.04kN 计算。l 255.2cm，KG0 xl 2l 2255.2cm 51

10、0.4cm。0y选用 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 （满足）22A6.98102nN 56.4 , l 345.6cm，选用565，杆件受拉。BFN 56.4103104 f 215N /mm 25.42102An- 7 - 8 -5、GI 杆N 0 lcm, 352 ，对连接垂直支撑的屋架，选用 2454 组成的十字形截面，并按受压支撑验算其长细比。i 1.73cm，l 0.9l 0.9352316.8cm。故o

11、y0l (满足要求) 0i六、填板设置与尺寸选择填板尺寸bth(cm)-608122120-601070-601070114.4-601070110.461.6-601070-6010802454七、节点选择1、屋脊节点（I 处节点）HI 杆与节点板的连接焊缝:取肢背和肢尖的焊角尺寸分别为h 5mm,h 4mm，则杆端所需的焊缝长度为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焊脚尺寸 5mm，满焊。上弦杆 DI 杆与节点板连接时所需焊缝长度：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角钢10010，肢背处割棱，竖肢切去=t+h +5=10+5+5=20mm。竖肢切口后经f热弯成型对焊。接头一侧需要的焊缝计算长度为：Nl w2h 81.18，取85mm4h fwfff拼接角钢总长度：l 2(l 10)a 2(8510)10200mm 。w节点板如图所示：2、下弦节点

13、（F 处节点）由于屋架跨度 18m F 处设置: 50mmh =5mm。f焊脚尺寸 5mm。CF 杆与节点板连接时所需焊缝长度：- 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 杆与节点板连接时所需焊缝长度：48.69103N肢背 l 12h 0.720.7h f20.751601f1wf1f45mm48.69103N肢尖 l 2h 0.3220.7h

14、 f20.75160w2f 2wf1f25mm拼接角钢验算，焊脚尺寸=5mm，采用与下弦相同的角钢75505，竖肢切去=t+h +5=5+5+5=15mm。竖肢切口后经热弯成型对焊。焊缝长度fAf12.2421510240.7160l w117mm，取 120mm40.7h fwff拼接角钢总长度：l 2(l 10)a 2(12010)10270mm。w节点板尺寸取 mmmm。如下图所示：3、上弦节点（C 处节点）上弦板、腹板与节点板的焊缝尺寸均取h 5mmf- 10 - 11 -CE、CH 杆与节点板的焊缝尺寸：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 杆与节点板的焊缝尺寸：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确定节点板尺寸为 400mm400mm 6mmt4。中荷载 Q 计算。h 2f1QN / f / N 22w h l)ffff1 1肢间焊缝承受弦杆的内力差 176.26169

16、.057.21 ，偏心距 e=70mm,kNN故按构造布置焊缝，不作计算。如下图示肢间焊缝承受弦杆的内力差N 176.26169.05kN ，偏心距 e=70mm,故按构造布置焊缝，不作计算。4、支座节点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 ，肢背为塞焊缝，肢背、AB肢尖均按节点板满焊，h 5mm，焊缝长度仅考虑节

17、点中心右边板长的焊缝长f度l 47.5/cos21.8 150cmw承受荷载为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根据构造要求，取底板尺寸 250mm250mm，锚栓采用 M24，并用 U形缺口。C20混凝土， f 9.5N /mm ，柱顶混凝土的压应力为：2cR77.9103p 1.42N /mm 9.5N /mm (满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）、加劲肋计算加劲肋厚度取 10mm，焊脚尺寸h 6mm。f- 12 - 13 -R 77.9V 19.5kN44125M Ve19.51217.2kN mm22223 f2 1.2220.7615020.76150f2 f35.25N /mm2 f 160N/ （满足要求）w2f5）、加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算取加劲肋的切口宽度为 15cm，焊缝尺寸h 6mm焊缝总计算长度为：f2 2 )22102b t c lawR77.910317.68mm f /N mm2（满w 0.71.220.76860 h lffffw如下图示：- 13 - 14 -5.其余节点计算（B、E、D、H）1CE 杆与节点板焊缝计算：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 杆与节点板焊缝