钢结构课程设计计算书【整理版】.doc

总 纲一、设计资料二、结构形式与布置1桁架形式及几何尺寸2桁架支撑布置三、荷载计算1全跨永久载荷+全跨可变载荷（按永久载荷为主控制的组合）2全跨永久荷载+半跨可变荷载3全跨桁架包括支撑+半跨屋面板面自重+半跨屋面活荷载四、内力计算1内力系数计算表五、杆件设计1上弦截面设计2下弦截面设计3斜杆aB截面设计4腹杆截面设计5竖杆截面设计六、节点设计1下弦节点设计2上弦节点设计3屋脊节点设计4支座节点设计 1、设计资料某厂房跨度为18m，总长60m，柱距6m，采用普通梯形钢桁架、1.56.0m预应力混凝土大型屋面板，20mm厚水泥砂浆找平，上铺60mm泡沫混凝土保温层，二毡三油防水层；屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm400mm，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为。地区计算温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台20t（中级工作制）。屋面活荷载标准值为0.8kN/m2 ，雪荷载标准值为0.5kN/m2 ，积灰荷载标准值为0.6kN/m2桁架计算跨度：l0=18-20.15=17.7 m桁架的中间高度：h=2.890 m在17.7 m的两端高度：h0=2.005 m在18 m轴线处端部高度：h0=1.990 m因跨度L0.56l0y/b1=0.564524 mm/160mm=15.8 所以 截面在x和y平面皆属b类，由于yzx，只需求y。查表得y=0.793。 所需截面合适。 （2）下弦杆 整个下弦采用同一截面，按cd杆最大设计值计算。 Ncd=448.95 kN=448950 N l0x=300 cm，l0y=1770/2=885 cm 所需截面积为：选用2L100638，因l0yl0x，故用不等肢角钢，短肢相并（图1-4） 图1-4 A=25.17 cm220.88 cm2 ix=1.769cm，iy=5.05 cm 0y=l0y/iy=885 cm/5.05 cm=175.25=350 考虑下弦有221.5 mm的栓孔削弱，下弦净截面面积： An=2517 mm2-221.58 mm2=2173 mm2 所需截面合适。 （3）端斜杆aB（图1-5） 图1-5 杆件轴力：N=-314.46 kN=314460 N 计算长度l0x=l0y=253.5 cm。因为l0x=l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ixiy。选用2L1006310，A=30.93 cm2，ix=3.15 cm，iy=2.79 cm，b2/t=63/10=6.3。 因为 b2/t=9x，只求y=0.599， 所需截面合适。（4）腹杆Bb（图1-6） 图1-6 Bb杆件轴力N=229.31KN=229310N l0x=0.8l=2090.4 mm，l0y =l=2608mm 选用2L705，得： A=13.75 cm，ix=2.16 cm，iy=3.31 cm，b/t=70 mm/5 mm=14 因为 b/t=140.58l0y/b=0.582613 mm/70mm=21.65 所以 拉应力： （5）竖杆Ec（图1-7） 图1-7 N=-48.378kN=-48378 N l0x=0.8l=2072 mm l0y=l=2590 mm 内力较小，按=150选择,需要的回转半径为: , 查型钢表,选截面的ix和iy较上述计算的ix和iy略大些。 选用2L635，截面几何特性： A=12.286cm2，ix=1.94 cm，iy=3.04cm，b/t=63 mm/5 mm=12.6 因为 b/t=12.6yz,只求x=0.5188， 其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，现将计算结果列于杆件截面选择表中。（见表1）6. 节点设计（1） 下弦节点“b”（见图1-8） 用43型焊条焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值=160 N/mm2。 设“Bb”杆的肢背和肢尖的焊缝，hf=8 mm和6 mm，则所需的焊缝长度为 肢背： 加2hf取110mm 肢尖： 加2hf取70mm 设“bD”杆的肢背和肢尖的焊缝，hf=8 mm和6 mm，则所需的焊缝长度为 肢背： 加2hf取85 mm 肢尖： 加2hf取50 mm 设“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf= 5 mm 肢背： 加2hf取45mm 肢尖： 加2hf取40mm 考虑杆件之间应用间隙和装配等误差，应取节点板尺寸为270mm440mm 下弦节点板连接的焊缝尺寸长度为44cm，hf=6mm 焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 N=385.09167.87=217.22KN 受力较大的肢背处的焊缝应力为 焊缝强度满足要求 图1-8（4）上弦节点“B”（见图1-9） Bb杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”时相同 则所需焊缝长度为 ： 肢背：110mm 肢尖：70mm “aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算 肢背：hf=10mm 加2hf取120mm 肢尖：hf=8mm 加2hf取90 mm 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来，槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以0.8的折减系数，计算时可略去桁架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝的盈利计算如下： 1/2节点板厚度=1/210=5mm =10mm 上弦节点的焊缝长度为470mm上弦肢尖角焊缝的剪应力为图1-9（5）屋脊节点“G”（见图1-10） 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆肢尖能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截取垂直肢的一部分宽度（一般为t+hf+5 mm），拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿，接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算，设焊缝hf=10 mm，则所需焊缝长度为（一条焊缝） 拼接角钢长度取300 mm298.28=196.56 mm 上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点载荷，演算略。 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hf=10 mm，节点板长度为32cm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 ，焊缝应 因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋背节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊接，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊接，腹杆与节点板连接焊缝计算方法与以上几个节点相同。图1-10（6） 支座节点“a”（图1-11） 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底部与支座底板的净距取135 mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度为12 mm。图1-111） 支座底板的计算 支座反力：R=6F=483786=290268N 支座底板的平面尺寸采用240 mm400 mm，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240 mm232 mm=55680 mm2验算柱顶混凝土的抗压强度 式中，fc为混凝土抗压强度设计值， 对C30混凝土fc=15 N/mm2，底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支撑而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为式中，为底板下的平均应力。a1为两支承边之间的对角线长度： 为系数，由b1/a1而定，b1为两支承边的相交点到对角线a1的垂直距离，由相似三角形的关系，得： =0.072 底板厚度： 取t=17 mm。2） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算 加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似（图1-12）图1-12 偏于安全地假定一个加劲肋的受力为桁架支座反力的1/4， 即 则焊缝内力为 V=72567N M=72567N65 mm=7861425Nmm 设焊缝hf=6 mm，焊缝计算长度lw=400mm-12