钢结构设计模板要点.doc

青海大学土木工程学院 钢结构课程设计 1设计资料1.1结构形式某厂房跨度为24m，总长90m，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无盖体系为无檩屋盖，钢筋混凝土柱，预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=L/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t。1.2屋架形式及选材屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用Q345钢，焊条为E50型。1.3荷载标准值 （1）永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.55KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式计算) 0.384KN/m2 （2）可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.7KN/m2 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.3KN/m2 2支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置 24米跨屋架几何尺寸 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 2.2桁架支撑布置根据车间长度，屋架跨度荷载情况以及吊车布置情况宜设置三道上、下弦横向水平支撑。考虑到柱网的布置情况，因为第一柱间间距小于6，因此厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性系杆以传递风荷载。在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端，两屋架间共设置三道垂直支撑。屋脊节点以及屋架支座处沿厂房通常设置刚性系杆，屋架下弦跨中通长设置一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架编号为，其余编号均为，其中屋架间距取，两端和中间共8榀屋架。2.3荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以1.35换算为沿水平投影面分布的荷载。标准永久荷载值：三毡四油防水层： 1.350.4=0.54kN/m2 水泥砂浆找平层： 1.350.4=0.54kN/m2保温层： 1.350.55=0.74kN/m2一毡二油隔气层： 1.350.05=0.068kN/m2水泥砂浆找平层： 1.350.3=0.405kN/m2预应力混凝土大型屋面板： 1.351.4=1.89kN/m2屋架及支撑自重： 0.518kN/m2悬挂管道： 0.15kN/m2共 4.701kN/m2 可变荷载标准值： 屋面活荷载标准值（大于雪荷载）： 0.98kN/m2 积灰荷载标准值： 1.82kN/m2共 2.66kN/m2设计桁架时应考虑以下三种荷载组合：2.4全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载（端点荷载取半）： P=(4.701+2.66）1.5666.249kN2.5全跨永久荷载+半跨可变荷载有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P1=4.7011.5642.336kN无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P2=2.661.5620.16kN 2.6全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3 =0.5181.564.662kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4=（1.958+1.12）1.5627.702kN3内力计算 经计算P=1作用于全跨、左半跨、和右半跨，屋架杆件内力系数，求出以上三种荷载组合下的杆件内力，列于表3.1所示，选取最大的杆件内力进行杆件设计。18表3.1 屋架杆件内力计算表杆件名称杆内力系数（P=1）内力组合计算杆件内力/kN全跨左半跨右半跨第一种组合P=86.16kNN=P第二种组合P1=52.56kN，P2=28.80kN第三种组合P3=5.53kN，P4=32.02kNN左=P1+P2N右=P1+P2N左=P3+P4N右=P3+P4上弦杆 AB0.0000.0000.0000.000.000.000.000.000.000BC,CD-8.72-6.25-2.47-544.97-495.17-418.97-213.79-109.08-544.97DE,EF-13.53-9.04-4.49-845.57-755.05-663.32-313.50-187.46-845.57FG,GH-15.26-9.17-6.09-953.69-830.91-768.82-325.17-239.85-953.69HI-14.71-7.38-7.38-919.32-771.54-771.54-273.02-273.02-919.32下弦杆ac4.733.481.25295.61270.41225.45118.4556.68295.61ce11.538.03.53720.58649.41559.30275.37151.54720.58eg14.659.345.31915.57808.52727.27327.03215.40915.57gi15.178.446.73948.06812.39777.91304.53257.16948.06斜腹杆aB-8.87-6.53-2.34-554.34-507.17-422.69-222.25-106.17-554.34Bc6.884.76-2.12429.97387.23248.53163.94-26.65429.97cD-5.44-3.14-2.02-339.98-293.61-271.03-112.35-81.32-339.98De3.701.901.80231.24194.95192.9369.8867.11231.24eF-2.460.71-1.75-153.74-89.83-139.438.20-59.95-153.74Fg1.11-0.451.5669.3737.9278.44-7.2948.3978.44gH0.021.55-1.531.2532.09-30.0043.03-42.29-42.29Hi-1.08-2.471.39-67.50-95.52-17.70-73.4633.47-95.52竖杆Aa-0.5-0.50-31.25-31.25-21.17-16.18-2.33-31.25Cc-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ee-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Gg-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ii00.970.970.0019.5619.5626.8726.8726.874杆件设计4.1上弦杆整个上弦架采用等截面，按杆件最大设计内力设计。 上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：因为2l0xl0y，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图5.1）腹杆最大内力N=-948.06kN，查表得，节点版厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。设=60查附录得。需要截面积： Areq=N/f=554300/（0.807215）=3194.72mm2需要的回转半径： i=lox/=1508/60=25.13mm ； i= l/3000/6050mm 根据需要的A，ix，iy查角钢规格表，选2L1258010， A=219.7100=3940mm2、ix=22.6mm、iy=61.1mm，按所选角钢进行验算：截面验算：l/ i1508/22.6=79.87150(满足) l/ i=3000/61.1=49.10150(满足)b/t=125/10=12.50.583000/125=13.92所以近似取=49.10=79.87，=79.87查表4.2得0.688由N/A=554300/(0.6883940)204.48N/ 215(满足)故上弦杆采用2 L1258010短肢相并4.2下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=948.06KN计算l300cm l=1800/2=1200cm由附表7.6选2 L1258012短肢相并a=10A223.446.8 cm，i 2.24cm ，i6.16cm =948060/4680= 202.58N/ 215(满足)l/ i300/2.24=133.93350(满足) l/ i=1200/6.16=194.81，只需求，查表得=0.722则=554300/0.7224062= 189N/ ，只需求，查表得=0.342则= 42290/0.3421458= 84.81N/ 215(满足)按拉杆计算：N=43.03KN=43030/1458=29.52（满足）所以采用等肢角钢2L636，如下图所示4.5腹杆Bc N=429.97KN，l0x=0.8260.8=208.6cm，l0y=260.8cm 选用截面2L908 a=10 截面集合特性： 几何面积：A=21.28cm2回转半径：ix=2.79cm，iy=4.05cm长细比： 承载力验算：=429970/2128=202.05N/mm2419.28cm2，锚栓垫块采用10010020，孔径26cm。底板实际应力：An=784-235-3.1452/4=734.4cm2q=500000/73440=6.81N/mm2a1=（140-12/2）2=189.5mmb1= a1/2=94.8mmb1/a1=0.5，查表得：=0.056，则：M= qa2=0.0566.81189.52=13694.7Nmm所需底板厚度：t=20.02mm用t=22mm，底板尺寸为28028022。（2） 加劲肋与节点板连接焊缝计算：一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力V=R/4=500000/4=125000Ne=b/4=7cmM=12500070=8750000N/mm验算焊缝应力：加劲肋尺寸取为29014012。采