钢结构课程设计 18M跨.doc

钢结构课程设计 目 录1. 设计资料12. 屋架形式,尺寸,材料选择13荷载和内力计算13.1 荷载计算13.2 荷载组合13.3.内力计算24. 杆件截面选择24.1 上弦24.2 下弦34.4 斜腹杆D-c45 节点设计65.1 下弦节点b,如图565.2 上弦节点B,如图675.3 屋脊节点85.4 下弦拼接节点d95.5 支座节点，如图8106 主要参考资料121. 设计资料某车间跨度18m，长度,柱距，采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距，屋面坡度，屋面永久荷载标准值为0.4 kN/m2屋面活荷载标准值为0.5 kN/m2，当地雪荷载0.3 kN/m2，积灰荷载（锰铬铁车间）0.75 kN/m2，基本风压0.50 kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm400mm，混凝土标号为。2. 屋架形式,尺寸,材料选择屋架的计算跨度=18000-2150=17700mm,端部高度，中部高度H=2890mm，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，刚材采用。焊条采用型，手工焊。 图1屋架尺寸及内力3荷载和内力计算3.1 荷载计算屋面永久荷载标准值 0.4 kN/m2屋架及支撑自重 0.12+0.011L=0.12+0.01118=0.318 kN/m2 恒荷载总和 0.718 kN/m2屋面活荷载标准值（不与雪荷载同时考虑） 0.50 kN/m2雪荷载 0.30kN/m2积灰荷载 0.75 kN/m23.2 荷载组合节点荷载设计值按可变荷载效应控制的组合Fd=（1.20.718+1.40.5+1.40.90.75）1.56=22.56kN其中，永久荷载荷载分项系数；屋面活荷载或雪荷载荷载分项系数；组合值系数，雪荷载；积灰荷载，。按永久荷载效应控制的组合Fd=（1.350.718+1.40.50.7+1.40.90.75）1.56=21.64kN其中，永久荷载荷载分项系数=1.35；活荷载分项系数。故节点荷载取为22.56kN,支座反力为Rd=6Fd=135.36kN。 其内力设计值见图1。3.3.内力计算屋架在上述荷载组合下作用的计算简图如图1。有图解法得F=22.56kN时屋架各杆的内力系数（F=22.56kN作用于全跨），然后求出各种杆件的内力。 图1 屋架内力图4. 杆件截面选择腹杆最大内力-146.6kN（压）由屋架节点板厚度参考表可知支座支节点板厚度取，节点板取。4.1 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算Nmax=-205.5kN，l0x=150.8cm l0y=150cm设=60 查表=0.807A=11.84cmcmcm选用2L906,A=21.28cm =2.79cm =3.98cm双角钢T型截面绕对称轴y应按弯扭屈曲计算长细比故由查表得=0.795填板每个节间放一块，4.2 下弦整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算。Nmax=+209.4kN，l0x=300cm l0y=900cm选用2L75508（短肢相并）, A=18.94cm =1.40cm =3.75cm 填板每个节间放一块， 4.3斜腹杆B-aN= -146.6kN l0x=l0y=253.0cm， 选用2L100637（长肢相并）， A=22.2cm =1.78cm =2.58cm故由按b类表附表4.2得填板放3块， 4.4 斜腹杆D-cN=42.6kN 按受压杆考虑（跨中腹杆在半跨和在半跨荷载作用下，内力变号）l0x=0.8=0.8286.4=229.1cm l0y=286.4cm选用2L505查表得，A=9.6cm =1.53cm =2.53cm故由=149.7按b类表查得0.309填板放3块略大于,但实际节点板宽度较大,故仍够用其余杆件截面选择见表1表1 屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值(KN)计算长度(m)所用截面截面面积A()计算应力容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢间焊缝填板数上弦杆G-F-205.51.5081.5002L90621.281211501下弦杆d-c209.43.0009.0002L7550818.94110.63501腹杆A-a-11.31.9902L5059.630.41505-505-502B-a-146.62.5302L10063719.241961505-1005-603B-b106.92.0902.6132L10063719.24232.53505-805-503C-b-22.561.8322.2902L5059.653.51505-505-503D-b-76.32.291286.42L10063719.24192.51505-605-503D-c42.62.2912.8642L5059.6143.63505-505-503E-c-22.562.0722.5902L5059.664.71505-505-503F-c-15.82.5003.1242L5059.661.91505-505-504F-d-10.42.5003.1242L5059.640.71505-505-504G-d18.32.3122.8902L5059.662.73505-505-503各腹杆杆端的角钢肢背和肢尖焊缝钢，焊条，故,各杆件最小焊缝长度不应小于或40mm。施焊时，焊脚尺寸与板厚关系应满组如图9所示条件 杆件B-a：N= 146.6kN，B-a杆肢背及肢间焊缝的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度肢背焊缝：，取=100mm肢尖焊缝：, 取=60mm杆件B-b：N=106.9kN, 取，则所需焊缝长度肢背焊缝： , 取=80mm肢尖焊缝： 取=50mm杆件D-b：N= 76.3kN, 取，则所需焊缝长度肢背焊缝： 取=60mm肢尖焊缝： 按构造取取=50mm其它各杆由于内力较小，焊缝按造采用。5 节点设计5.1 下弦节点b,如图5图5下弦节点 ”b”验算下弦杆与节点板连接焊缝，下弦内力差，量得实际节点板长度为31.5cm。角焊缝计算长度，采用肢背焊缝应力为： 5.2 上弦节点B,如图6腹杆B-b,B-a的杆端焊缝计算从略。验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进6mm肢背采用塞焊缝，承受节点荷载肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距.，偏心力矩，采用，则对: 对M: 图6上弦节点B则焊缝强度为:节点板尺寸方法同前，在施工图上确定。5.3 屋脊节点图7屋脊节点G腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，可不计算。只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面，除倒棱处，竖肢需切去 取，并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（）共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：，取拼接角钢总长度为：取拼接角钢总长度为.5.4 下弦拼接节点d腹杆杆短焊缝计算从略，弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算。只进行拼接计算，按拼接角钢与下弦杆相同，截面,竖肢切去，拼接角钢与下弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设） 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度，取拼接焊缝总长度为 取拼接角钢长度为400mm5.5 支座节点，如图8图8 支座节点a底板计算支反力，混凝土强度C30，所需底板净面积：锚栓直径取,锚栓孔直径为,则所需底板毛面积：，按构造要求采用底板面积为:，垫板采用，孔径.实际底板净面积为：底板实际应力：，表4.8得，则： 所需底板厚度：用，底板尺寸为加劲肋与节点板连接焊缝计算 一个加劲肋的连接焊缝所受的内力取为，加劲肋高度、厚度与中间节点板相同（即），采用，验算焊缝应力对V：对M： 节点板、加劲肋与底板连接焊缝采用，实际焊缝总长度6 主要参考资料1. 戴国欣主编钢结构（第三版）武汉：武汉理工大学出版社，20072. 夏志斌，