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钢结构课程设计XXX沈阳大学建筑工程学院土木工程专业钢结构课程设计计算说明书姓 名： 李晓蕾 班 级： 土木1班 学 号： c0763129 指导教师： 梁振宇 2010年11月一、设计资料1、某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102 m。2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400400，钢屋架支承在柱顶。3、 吊车一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000 m。4、 荷载标准值（水平投影面计）（1）永久荷载： 檩条 0.067 KN/m2保温层（50厚玻璃面毡） 0.0025KN/m2彩涂压型钢板 0.08 KN/m2屋架及支撑自重（按经验公式 q=0.12+0.011L KN/m2算） 0.318 KN/m2（2）可变荷载： 5 KN/m2雪荷载标准值： 0.5 KN/m2基本风压： 0.55KN/m25、 屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见图1。图1.钢屋架几何尺寸（mm）6、 钢材3号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条荷C级螺栓可供选用。钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。7、 屋盖形式采用无檩条方案（预应力混凝土大型屋面板）。8、 根据屋盖支撑系统的布置原则，在第一开间布置上弦横向水平支撑，上弦横向水平支撑间距不宜超过60m，故在中间开间布置上弦横向水平支撑；在上弦横向水平支撑处同样设置下弦横向水平支撑，并在支座处设置下弦纵向水平支撑；在支座处和跨中处设有横向支撑处设置竖向支撑，每4个开间再设置一道竖向支撑。屋架形式、尺寸及屋盖支撑布置见图2。图2. 屋盖支撑布置2、 荷载计算3、1、 荷载按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载设计值。计算可列表1进行。表1.荷载汇集表序号荷载名称标准值(KN/m2)设计值(KN/m2)1檩条0.0670.08042彩涂压型钢板0.080.0963保温层0.00250.0034屋架及支撑自重0.3180.382永久荷载总重g0.4670.568屋面活荷载579雪荷载0.50.710基本风压0.550.77可变荷载总重P6.058.472、 荷载组合荷载组合应考虑使用阶段和施工阶段两种情况，下列（1）、（2）为使用阶段的最不利荷载组合，（3）为最常见的施工方法所确定的最不利荷载情况，三种荷载组合均以屋架上弦节点荷载表示。第一种组合：全跨永久荷载全跨可变荷载P（0.56+8.47）1.56=81.27KN第二种组合：全跨永久荷载半跨可变荷载P181.27KNP2=0.561.56=5.04KN第三种组合：全跨屋架支撑自重半跨屋面板重+半跨可变荷载重P1（0.3810.0968.47）1.5680.52KNP20.3811.563.43KN三、内力计算根据单位节点荷载作用下各杆的内力系数，可按下表进行杆件内力的计算。表2.杆件内力计算杆件内力系数（P=1）第一种组合第二种组合第三种组合选定内力设计值（KN）左半跨右半跨全跨P（3）P1（1）+P2（2）P1（2）+P2（1）P1（1）+P2（2）P1（2）+P2（1）（1）（2）（3）上 弦 杆AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BD-6.25-2.47-8.72-706.7-520.4-232.2-511.7-220.3-706.7DF-9.04-4.49-13.53-1083.31-757.3-410.5-743.3-392.5-1083.3FH-9.17-6.09-15.26-1240.2-775.9-541.2-759.3-521.8-1240.2下 弦 杆ac+3.48+1.25+4.73384.4289.1119.1284.5112.6384.4ce+8.0+3.53+11.53937667.9327.2658.3311.67937eg+9.34+5.31+14.651190.6785.8478.6770.31459.91190.6斜 腹 杆aB-6.53-2.34-8.87-720.8-542.5-223.1-533.8-210.8-720.8Bc+4.76+2.12+6.88559.1397.5196.3390.5103.35559.1cD-3.14-2.03-5.44-442.1-255.37-180.8-259.8-174.2-442.1De+1.90+1.80+3.70300.7163.5155.9159.2151.45300.7eF-0.71-1.75-2.46-199.9-66.5-145.863.2-143.3-199.9Fg-0.45+1.56+1.1190.228.74124.5-41.58127.15127.15竖 腹 杆Aa-0.50.00-0.5-40.6-40.6-2.52-40.26-1.715-40.6Cc-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27Ee-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27Gg-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27四、杆件截面选择图3.杆件内力值（KN）1、 节点板厚最大腹杆内力N=-720.8KN，查钢结构课本表76并考虑到构造等要求，钢材为3号钢，故选用节点板厚t=12mm；由于支座节点受力较大，支座节点板应比屋架其它节点板厚2mm，取支座节点板厚t=14mm。2、 上弦杆整榀屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦杆FH的最大计算内力设计。计算内力：N=-1240.2KN=-1240200N计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度，取 屋架平面外根据屋架支撑布置和上弦内力变化，取 截面选择：由于，选用不等边角钢，短边相连。设，查附表2-5 得，需要的截面特性：根据需要的A、 、，查型钢表（附表514），选用216010012不等边角钢，短边相连，截面特性为：A=60.108cm2, =2.82cm, =7.82cm 由，查附表25得 3、 下弦杆整榀屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi的最大计算内力设计。计算内力：N=1190.6KN=1190600N计算长度：截面选择：查附表514，选用21409012不等边角钢，短边相连，截面特性为A=52.8cm2, ， 截面验算：4、 端斜杆aB计算内力：N=-720.8KN=-720800N计算长度：选用21008010，长边相连，截面特性为A=34.334cm2, ， 截面验算：查附表25得，5、 腹杆Bc计算内力：N=559.1KN=559100N计算长度：，截面选择：查附表514，选用2808等边角钢截面特性：A=24.6cm2, ， 截面验算： 6、 腹杆cD计算内力：N=-442.1KN=-442100N计算长度：设，查附表2-5 得，需要的截面特性：查附表514，选用29010等边角钢截面特性：A=34.4cm2, ， 截面验算：查附表25，表3.屋架杆件截面选择表杆件计算内力KN截面规格截面面积cm2计算长度cm回转半径cm长细比稳定系数应力N/mm2名称编号l0xl0yixiyxxxy上弦杆所有-1240.21601001260.11150.8603.22.827.8253.4877.141500.706209.8下弦杆所有+1190.6140901252.83006002.546.8911887.1350200.5斜腹杆aB-720.8100801034.33253.5253.53.123.6081.2570.421500.680212.3Bc+559.1 80824.6208.6260.82.443.7885.569.9350207.2cD-442.1 901034.4228.72285.92.744.282.068.11500.675190.4De+215.82 80618.79228.72285.92.473.7392.6076.65350114.8eF-143.49 80618.79250.3312.92.473.73101.383.91500.547147.4Fg+73.82 80618.79249.5311.92.473.73101.083.635039.28竖腹杆Aa-29.17 80618.79199.0199.02.473.7380.5753.351500.68422.69Cc-58.33 80618.79183.2229.02.473.7374.1761.391500.72542.81Ee-58.33 80618.79207.2259.02.473.7383.8969.441500.66246.88图4.杆件内力值（KN）1、 下弦节点“c”先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，然后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。（1）Bc杆焊缝计算N=559.1KN=559100N，角焊缝强度设计值根据焊角高度的构造要求及所选用角钢的型号，取采用三面围焊，端焊缝长度，所承受的力为：肢背、肢尖所承受的力为：肢背、肢尖所需的焊缝长度为： （2）Cc杆焊缝计算N=-81.27KN=-81270N，设此处是考虑到焊缝长度的构造要求，焊缝最小计算长度应不小于8hf和40mm，故焊缝长度取为50mm。（3）cD杆焊缝计算N=-442.1KN=-442100N，设采用三面围焊，端焊缝长度，所承受的力为：肢背、肢尖所承受的力为：肢背、肢尖所需的焊缝长度为：(4) 下弦杆焊缝验算下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻内力之差：根据节点放样，得节点板尺寸为500200mm。肢背焊缝验算：设（）图5.下弦节点“c”2、 上弦节点“B”Bc杆焊缝计算与下弦节点“c”相同。（1）aB杆焊缝计算N=-720.8KN=-720800N，设采用三面围焊，端焊缝长度，所承受的力为：肢背、肢尖所承受的力为：肢背、肢尖所需的焊缝长度为：（2）上弦杆焊缝验算作为无檩屋盖，本屋架上弦节点处要搁置大型屋面板，考虑搁置需要，将节点板缩进角钢肢背，并用槽焊缝连接。节点板缩入上弦杆肢背约2t/3=8mm。肢背焊缝的塞焊缝承受节点集中荷载，槽焊缝按两条角焊缝计算hf=6mm，焊缝设计强度还应乘以折减系数0.8。根据放样情况，可定节点板尺寸为400300mm。设肢尖焊缝。假定集中荷载P与上弦杆垂直，忽略屋架上弦坡度影响。肢背焊缝计算：肢尖焊缝计算：4、跨中下弦拼接节点“i”（1）下弦杆拼接计算下弦杆拼接采用同号角钢，并采取削圆棱角和切去垂直肢宽度等构造处理。拼接接头一侧的连接焊缝长度按下弦杆等强度计算，设焊缝，每条焊缝所需长度为：（2）下弦杆与节点板连接焊缝计算节点一侧的连接焊缝按下弦杆内力的15%验算，焊缝长度按构造决定。设hf=8mm，节点板尺寸为500450mm，节点一侧焊缝：（3）Ii杆焊计算同屋脊节点“I”。（4）Hi杆焊缝计算N=-91.62KN=-91620N，设则焊缝所需长度：图8.跨中下弦拼接节点“i”5、支座节点“a”（1）支座底板的计算支座反力：R=8P=881.27=650.16KN所需底板净面积：设底板尺寸为250250mm，底板锚栓孔径为50mm。底板平面净面积：底板下平均应力：底板为两相邻边支撑板，单位宽度弯矩为取t=25mm。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算设一个加劲肋承受四分之