钢结构课程设计.doc

.XX 工 程 学 院建 筑 钢 结 构课 程 设 计班级： 学号： 姓名： 目 录前言 2某车间刚屋架设计1. 设计资料32. 荷载计算53. 荷载组合54. 内力计算65. 杆件设计76. 节点设计11参考文献 19前 言本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。某车间钢屋架设计1. 设计资料.屋面类型 无檩屋面，屋面采用1.5X6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。.杆件及连接杆件采用Q235钢，钢材强度设计值=215N/mm。角焊缝强度设计值为.屋架主要尺寸.跨度30.屋架上弦坡度/.架端架高度1990.屋架跨中高度3340.其他设计资料.厂房长度.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶.柱距.柱网布置如图.架几何尺寸.屋架支撑布置 2. 荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.01.4 kN/m=1.4 kN/m 屋架自重 0.12+0.01130=0.45 KN/m 永久荷载 2.2 KN/m 共 4.05 kN/m屋面活载 1.0 kN/m 3. 荷载组合由永久荷载控制的荷载组合值为q=1.354.051.40.71.0=6.45KN由可变荷载控制的荷载组合值为q=1.24.05+1.41.0=6.26KN故永久荷载控制的组合起控制作用。.全垮永久荷载加全垮可变荷载F=6.451.56=58.05KN.全垮永久荷载加半跨可变荷载全垮节点永久荷载设计值：=1.354.051.56=49.21KN 半跨节点可变荷载设计值：=1.40.71.01.56=8.82KN.半跨屋面板荷载加半跨可变荷载加全垮屋架自重全垮节点屋架自重荷载设计值：=0.451.351.56=5.47KN半跨节点屋面板自重和半跨屋面荷载设计值： =（1.41.35+1.01.4）1.56=29.61KN4.内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下所示由电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合。计算简图和结果见下表：屋架杆件内力组合表F=58.05F1=49.21F2=8.82F3=5.47F4=29.61杆件名称内力系数第1种组合第2种组合 第3种组合计算杆件内力KN全跨左半跨右半跨FF1F2F1F2F3F4F3F4上弦杆AB0000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC、CD-11.317 -8.199 -3.118 -656.95 -629.22 -584.41 -304.68 -154.23 -656.95 DE、EF-18.167 -12.518 -5.649 -1054.59 -1004.41 -943.82 -470.03 -266.64 -1054.59 FG-20.686 -13.037 -7.649 -1200.82 -1132.94 -1085.42 -499.18 -339.64 -1200.82 GH-21.454 -13.836 -7.618 -1245.40 -1177.78 -1122.94 -527.04 -342.92 -1245.40 HI-22.282 -13.014 -9.268 -1293.47 -1211.28 -1178.24 -507.23 -396.31 -1293.47 IJ、JK-22.747 -13.482 -9.265 -1320.46 -1238.29 -1201.10 -523.63 -398.76 -1320.46 下弦杆ab6.344 4.688 1.656 368.27 353.54 326.79 173.51 83.74 368.27 bc15.191 10.750 4.441 881.84 842.36 786.72 401.40 214.59 881.84 cd20.095 13.424 6.671 1166.51 1107.27 1047.71 507.40 307.45 1166.51 de22.043 13.586 8.457 1279.60 1204.56 1159.33 522.86 370.99 1279.60 ef21.104 10.552 10.552 1225.09 1131.60 1131.60 427.88 427.88 1225.09 斜腹杆aB-11.424 -8.442 -2.982 -663.16 -636.63 -588.48 -312.46 -150.79 -663.16 Bb8.853 6.248 2.605 513.92 490.76 458.63 233.43 125.56 513.92 bD-7.482 -4.935 -2.547 -434.33 -411.72 -390.65 -187.05 -116.34 -434.33 Dc5.487 3.242 2.245 318.52 298.61 289.82 126.01 96.49 318.52 cF-4.199 -2.015 -2.184 -243.75 -224.41 -225.90 -82.63 -87.64 -243.75 Fd2.662 0.713 1.949 154.53 137.29 148.19 35.67 72.27 154.53 dH-1.504 0.408 -1.912 -87.31 -70.41 -90.88 3.85 -64.84 -90.88 He0.283 -1.441 1.724 16.43 1.22 29.13 -41.12 52.60 52.60 eg1.634 3.676 -2.042 94.85 112.83 62.40 117.78 -51.53 117.78 gI0.647 0.647 037.56 37.55 31.84 22.70 3.54 37.56 gK2.344 4.391 -2.047 136.07 154.08 97.29 142.84 -47.79 154.08 竖杆Aa-0.5-0.50-29.03 -29.02 -24.61 -17.54 -2.74 -29.03 Ie-1.496 -1.496 0-86.84 -86.81 -73.62 -52.48 -8.18 -86.84 Cb、Ec、Gd、Jg-1-10-58.05 -58.03 -49.21 -35.08 -5.47 -58.05 Kf0000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.杆件设计.上弦杆 整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计N=-1320.46kN=-1320460N上弦杆计算长度如下：在屋架平面内：为节间轴线长度=150.7cm在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取=3150.7=452.1cm因为=3 ，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并腹杆最大内力N=663.16kN，查课程设计指导书表1得，所以中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。假定=70，查教材附录得=0.751。需要截面积： A=8178需要的回转半径：=/=2.15=/=6.46选用 220012514短肢相拼，A=87.73cm,=3.544，=9.66则=42.57=150，=46.8=150 14.290.56=0.56=12.66， 3.7=3.7=55.37查表得0.831=181.12.下弦杆 整个下弦截面采用统一截面，按de杆最大内力设计。 1279.6KN=1279600N 屋架平面内取节间轴线长度屋架平面外根据支撑布置取所需截面 选用 218011012因为，故用不等肢角钢短肢相并A=67.42cm,=3.11，=8.75=169.5=350 =96.5=350考虑下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面积： A=6742.4221.512mm=6226.4=205.5.斜腹杆按aB杆件最大内力设计 杆件轴力 N=-663.16KN2577，2577 t=12mm选用21409012 因为l0x = l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix iy A=52.80cm,=4.44，=3.77则=58.04=150 =68.36=1507.50.48=0.48=13.74=73.47查表得0.729=172.29.竖杆按Ie杆件最大内力设计 -86.84KN=-86840N0.8=0.8314.2=2513.6，3142 t=8mm内力较小，按=150选择，需要的回转半径为 =1.68，=2.09选用2638，A=19.03cm,=1.90，=3.10则=132.3=150 =101.4=1507.880.58=0.58=28.93 =101.4=102.6查表得0.538=84.82各杆杆件截面选择见下表：杆件截面选择表杆件最大计算内力（KN）截面规格截面面积（cm2)名称编号上弦杆AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、IJ、JK-1320.462001251487.73下弦杆ab、bc、cd、de、ef1279.601801101267.42斜腹杆aB、Bb、bD、Dc、cF、Fd-663.161409012 52.80 dH、He、eg、ig、gK154.0870513.75竖杆Aa、Cb、Ec、Gd、Ie、Kf、Jg-86.8463819.036.节点设计重点设计“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五个典型节点，其余节点设计类同。.上弦节点B用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值=160N/。设aB杆的肢背和肢尖的焊缝8和6，N=663.16 kN则所需焊缝长度为=240.5，加2=16取260=172.7，加2=12 取190 设Bb杆的肢背和肢尖的焊缝8和6，N=513.92 kN则所需焊缝长度为=200.75，加2=16取220=114.7，加2=12 取140为了便于在上弦搁置屋面板，节点板上边缘可缩进上弦肢背8。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。 0.512=6 =10上弦与节点板的焊缝长度为533。 =88=29.7=91.3 . 下弦节点b设bD杆的肢背和肢尖的焊缝8和6，N=434.33 kN则所需焊缝长度为=169.7，加2=16取190=96.9，加2=16取 120 设Bb杆的肢背和肢尖的焊缝8和6，N=513.92 kN则所需焊缝长度为=200.75,加2=16取220=114.7，加2=12140 cb杆 内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取5 下弦与节点板焊缝的长度为431，6，,受力较大的肢背处的焊缝应力为2294.7=589.4上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，0.8=156.16上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算。设肢尖焊缝10，节点板长度37.2cm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度=156 .支座节点a 支座反力R=10F=1058030=580300N 支座底板的平面尺寸采用280mm400mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为2800mm234m=65520mm验算柱顶混凝土的抗压强度：, 查表得底板厚度， 取t=22加劲肋与节点板的连接焊缝计算用于增加节点板平面外刚度和减小底板中的弯矩，厚度与节点板。肋板底端应切角,以避免3条互相垂直的角焊缝交于一点。肋板与节点板的竖向焊缝同时承受剪力和弯矩：V=设焊缝8，焊缝计算长度，则焊缝应力为：=160N/ 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设节点板与底板的10，则焊缝长度2273.5=547 连接焊缝计算下弦与节点板连接焊缝受力N按下弦较大内力