《钢结构设计书》word版.docx

钢结构设计书一、 框架选型二、 屋架支撑系统布置三、 荷载计算、组合及内力计算四、 杆件截面设计与计算五、 结点板设计六、 施工图专业：建筑工程班级：99建筑工程学生： 一、 框架选型湖南省XX厂单层装配车间，平面尺寸：21mx120m；车间内设有中级工作制桥式吊车，故选用钢筋混凝土排架结构：柱底与基础的连接形式为刚结结点；柱顶与屋架的连接形式为铰结结点。由于平面纵向长度超过55m，故应在正中设置施工缝，施工缝的处理采用双柱形式，具体平面布置及简图详见图一。二、 屋架支撑系统布置三、荷载计算1、 设计资料湖南省XX厂装配车间，平面尺寸：21mx120m，柱距：7.2m。由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，未考虑起拱时的上弦坡度I=1/10。屋架跨度L=21m,每端支座中线缩进0.15m ，计算跨度L0=L-2x0.15=20.7；端部高度取H0=2.m；腹杆形式为人字形；钢材采用Q235-B钢，钢材强调设计值取f=215N/mm2；焊条为E43系列，手工焊。 2、荷载及杆件内力计算 屋面活荷载取雪荷载的0.5kN/m2，由于本设计的坡度为1/10小于0.3，故可不考虑风荷载。 屋架沿水平方向投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（PW=0.117+0.011x跨度）计算，跨度单位为m。 恒荷载：预应力混凝土大型屋面板： 1.5 kN/m2;三毡四油防水层： 0.3 kN/m2100mm厚泡沫混凝土保温层： 0.8 kN/m2屋架和支撑自重： 0.117+0.011x21=0.348 kN/m2合计： 2.948 kN/m2 活荷载：活载或雪载： 0.5 kN/m2积灰荷载： 0.3 kN/m2合计： 0.8 kN/m23、 荷载组合1)全跨永久荷载+全跨可变荷载按可变荷载效应控制的组合Fd=(1.2x2.948+1.4x0.5+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=41.56KN按永久荷载效应控制的组合Fd=(1.35x2.948+1.4x0.5x0.7+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=43.63KN取P= 44KN2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载P1=1.2x2.948 x1.5x7.2=31.84KN P2=(1.4x0.5+1.4x0.9x0.3 )x1.5x7.2=9.7KN 3) 全跨屋架支撑+半跨屋面板+半跨可变荷载 P3=1.35x2.948 x1.5x7.2=35.82KN P4=(1.4x0.5x0.7+1.4x0.9x0.3) x1.5x7.2=7.81KN4、 内力计算详见表一。四、杆件截面设计与计算1、 杆件几何尺寸、内力图及节点示意图2、 杆件截面选择(1) 上弦杆EF Nmax=-529.892KN 计算长度 lox=150.8cm loy=2150.8=301.6cm 需要:AnNf=529.892103215=24.65cm2截面选取 21008010(短肢相并) A=217.2=34.4cm2 ix=2.35cm iy=4.85cm 验算：x =loxix =150.82.35=64.2=150y =loyiy =301.64.85=62.2=150 查表：=0.785 NA=529.8921030.7853440=196.2Nmm2f=215Nmm2 (2) 下弦杆de Nmax=534.16KN 计算长度 lox=300cm loy=2300=600cm 需要:AnNf=534.16103215=24.84cm2截面选取 2100808(短肢相并) A=213.9=27.8cm2 ix=2.37cm iy=4.81cm 验算：x =loxix =3002.37=126.6=350y =loyiy =6004.81=124.7=350 NA=529.8921030.7852780 =192.1Nmm2f=215Nmm2(3) 竖杆支座竖杆Aa N=-308KN 计算长度 lox=loy=200cm 假设=80， 查表=0.688 AnNf=3081030.688215=20.82cm2 截面选取 2808 A=212.3=24.6cm2 ix=2.44cm iy=3.77cm 验算：x =loxix =2002.44=82=150y =loyiy =2003.77=53.1=150查表：=0.679 NA=529.8921030.6792460 =184.4Nmm2f=215Nmm2Bb N=-44KN 计算长度 lox=0.8213.5=170.8cm loy=213.5cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =170.82.15=79.4=150y =loyiy =213.53.33=64.1=150 查表=0.691 NA=441030.6911632 =39Nmm2f=215Nmm2Dc N=-44KN 计算长度 lox=0.8243.5=194.8cm loy=243.5cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =194.82.15=90.6=150y =loyiy =243.53.33=73.1=150 查表=0.617 NA=441030.6171632 =43.7Nmm2f=215Nmm2Fd N=-44KN 计算长度 lox=0.8273.5=218.8cm loy=273.5cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =218.82.15=101.8=150y =loyiy =273.53.33=82.1=150 查表=0.55 NA=441030.551632 =49Nmm2f=215Nmm2中竖杆He N=59.708KN 计算长度 lox=0.9303.5=273.2cm loy=303.5cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =273.22.15=127.2=350y =loyiy =303.53.33=91.1=350 NA=59.7081031632 =36.6Nmm2f=215Nmm2（4）斜腹杆Ab N=323.224KN 计算长度 lox=0.8241.3=193cm loy=241.3cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =1932.15=89.8=350y =loyiy =241.33.33=72.5=350 NA=323.2241031632 =198.1Nmm2f=215Nmm2Cb N=-267.872KN 计算长度 lox=0.8273.3=218.64cm loy=273.3cm截面选取 2808 A=212.3=24.6cm2 ix=2.44cm iy=3.77cm 验算：x =loxix =218.642.44=89.6=150y =loyiy =273.33.77=72.5=150查表=0.624 NA=267.8721030.6242460 =174.5Nmm2f=215Nmm2Cc N=185.46KN 计算长度 lox=0.8273.3=218.64cm loy=273.3cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =218.642.15=101.7=350y =loyiy =273.33.33=82.1=350 NA=185.461031632 =113.6Nmm2f=215Nmm2Ec N=-128.392KN 计算长度 lox=0.8298.9=239.1cm loy=298.9cm截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =239.12.44=111.2=150y =loyiy =298.93.77=89.8=150查表=0.486 NA=128.3921030.4861632 =161.9Nmm2f=215Nmm2Ed N=66.22KN 计算长度 lox=0.8298.9=239.1cm loy=298.9cm 截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =239.12.15=111.2=350y =loyiy =298.93.33=89.8=350 NA=66.221031632 =40.6Nmm2f=215Nmm2Gd N=-24.6384KN 计算长度 lox=0.8325.2=260.2cm loy=325.2cm截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =260.22.44=121=150y =loyiy =325.23.77=97.7=150查表=0.432 NA=24.63841030.4321632 =34.9Nmm2f=215Nmm2Ge N=-44.2329KN 计算长度 lox=0.8325.2=260.2cm loy=325.2cm截面选取 2706 A=28.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 验算：x =loxix =260.22.44=121=150y =loyiy =325.23.77=97.7=150查表=0.432 NA=44.23291030.4321632 =62.7Nmm2316.29cm2；垫板采用10010020，孔径26mm。实际底板净面积为：An=1008-245-3.14524=948.4cm2底板实际应力：q=308103948.4102=3.3Nmm2a1=(140-122)2+(180-122)2=219.6mm b1=134174219.6=106.2cmb1a1=106.2219.60.5，查表得=0.056则：M=qa2=0.0563.3219.62=8912Nmm所需底板厚度：t68912215=15.77mm，用t=20mm。底板尺寸为28036020B. 加劲肋与结点板的连接焊缝计算： 加劲肋高度、厚度节点板相同（36018012），故焊脚尺寸hf取8mm，加劲肋下端切角宽度和切角高度均取为15mm。 一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取V=R/4=308/477KN， M=Ve=77000180/2=6930103Nmm 设焊缝hf=8mm，焊缝长度LW=a-c-2hf360-15-16=329mm，则焊缝应力为C. 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 采用hf=8mm，实际焊缝总长度：lw=2a+2(b-t-2c)-12hf=2280+2(360-12-30)-128=1292mm 焊缝应力计算：f=3081030.781292=42.57Nmm2fffw=1.22160=195.2Nmm2(6) 上弦节点A N=-181.764KN，偏心距e=100-22=78mm杆件hf轴力N肢尖Lw(mm)选用肢背Lw(mm)选用(其中下弦为N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹杆Aa610-308 80.75120 116.25150Ab610323.224 84.15 120121150上弦杆AB66-181.764肢尖： 250由腹杆的计算焊缝长度得下弦与结点板焊缝长度为250mm158.5N/mm160N/mm (7) 上弦节点B 、D、F。 N=0，按构造取焊缝长度，采用hf=6mm，由腹杆的计算焊缝长度得尺寸结点板，节点板长250mm，上弦杆与节点板连接均采用满焊。杆件hf轴力N肢尖Lw(mm)选用肢背Lw(mm)选用(其中下弦为N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹杆Bb66-44 21.82 8034.92 80Dc66-44 21.82 8034.92 80Fd66-4421.828034.92 80(8) 上弦节点G N=-529.892-(-521.224)=8.668KN，偏心距e=100-22=78mm杆件hf轴力N肢尖Lw(mm)选用肢背Lw(mm)选用(其中下弦为N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹杆Gd66-24.6384 17.5080 24.83 80Ge66-44.2329 21.87 8035.04 80上弦杆FGGH668.668 肢尖： 250由腹杆的计算焊缝长度得下弦与结点板焊缝长度为250mm25.57N/mm160N/mm (9) 上弦节点E N=-529.892-(-431.772)=-98.12KN，偏心距e=100-22=78mm杆件hf轴力N肢尖Lw(mm)选用肢背Lw(mm)选用(其中下弦为N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹杆Ec66-128.39240.668078.8880Ed6666.2226.78 8046.4980上弦杆DE EF66-98.12肢尖： 250由腹杆的计算焊缝长度得下弦与结点板焊缝长度为250mm85.58N/mm160N/mm (10) 下弦节点c N=494.032-327.844=-166.188KN杆件hf轴力N肢尖Lw(mm)选用肢背Lw(mm)选用(其中下弦为N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹杆Cc67185.46 53.480 96.8 130Dc66-44 21.82 8034.92 80Ec67-128.39240.6610571.72105下弦杆bccd661