钢结构课程设计计算书土木专业资料.doc

钢结构设计课程设计计算书1、工程概况某车间厂房总长度为45m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图1），无吊顶，屋架下弦标高为10m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400400，混凝土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条。屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)标准值为0.50kN/。屋面活荷载标准值为0.20kN/。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载（kN/）为0.75KN/m，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。2屋架几何尺寸根据设计要求，采用三角形豪式屋架。屋面坡度1:2.5。屋面倾角。sin=0.3714，cos=0.9285。屋架计算跨度：L=L-300=17700mm屋架跨中高度：h=8850/2.5=3540mm上弦长度L= L/2cos=17700/(2)=9531节间长度S=2383；节间水平投影长度S=2213。 图1 屋架形式和几何尺寸3支撑布置 屋架上弦横向水平支撑在厂房离端第一区间设置，下弦横向水平支撑与之相同。下弦水平纵向水平支撑通长设置。竖向垂直支撑在屋架中部设置，位于上弦横向支撑开间（如下图）。竖向垂直支撑所在开间下弦平面设刚性支撑，其他屋架开间下弦平面尚需设置柔性支撑。4檩条布置 在节点设置檩条，檩条间距2383mm。在檩条三分点处设两道拉条。5屋架节点荷载可变荷载按雪荷载0.75KN/取。 图2 屋架支撑布置图在此荷载作用下节点荷载： P= KN/ P= KN/通过查建筑结构静力计算手册得内力系数，再按相应组合得表1: 屋架内力组合表 表1杆件内力系数单项荷载内力内力组合最不利组合恒载活载全跨半跨全跨半跨恒+全恒+半上弦杆AB-9.42 -6.25 -109.08 -190.47 -126.38 -299.56 -235.46 -299.56 BC-8.08 -5.00 -93.57 -163.38 -101.10 -256.94 -194.67 -256.94 CD-6.73 -3.75 -77.93 -136.08 -75.83 -214.01 -153.76 -214.01 DE-5.39 -2.50 -62.42 -108.99 -50.55 -171.40 -112.97 -171.40 下弦杆AI8.75 6.25 101.33 176.93 126.38 278.25 227.70 278.25 IH8.75 5.00 101.33 176.93 101.10 278.25 202.43 278.25 HG7.50 3.75 86.85 151.65 75.83 238.50 162.68 238.50 GF6.25 2.50 72.38 126.38 50.55 198.75 122.93 198.75 竖腹杆BI0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 CH0.50 0.50 5.79 10.11 10.11 15.90 15.90 15.90 DG1.00 1.00 11.58 20.22 20.22 31.80 31.80 31.80 EF3.00 1.50 34.74 60.66 30.33 95.40 65.07 95.40 斜腹杆BH-1.35 -1.25 -15.63 -27.30 -25.28 -42.93 -40.91 -42.93 CG-1.60 -1.60 -18.53 -32.35 -32.35 -50.88 -50.88 -50.88 DF-1.95 -1.95 -22.58 -39.43 -39.43 -62.01 -62.01 -62.01 6杆件截面选择 弦杆最大内力为-299.56 KN，查表选择中间节点板厚度8mm，支座节点板厚度10mm。6.1上弦杆上弦杆采用等截面，计算取AB段。N=-299.56KN。 在屋架平面内，为节间轴线长度：L=2383mm； 在屋架平面外，取L =2=4766mm。采用不等肢角钢短肢相并。 设，f=235N/mm 查表得，需要截面A=N/f=2025mm 相应回转半径： ; 根据需要选择2L 125808（短肢相距8mm）A=3200mm， ； =104.5，根据104.5查表查表得： N/mm 215 N/mm,所选截面合适。6.2下弦杆 以AI杆计算为准，,(仅在跨中设一道系杆) 所需截面面积：A= 选用2L 70456，因，故而选用不等肢角钢短肢相并。A=1330mm,=12.6mm，=35.1mm； 6.3竖直腹杆6.3.1.竖直腹杆BIN=0KN,仅需满足构造要求。采用等边角钢，2L 454，13.8mm，=21.6mm 腹杆计算长度：L=L =0.9=797mm。 6.3.2.竖直腹杆CHN=15.90KN，采用采用等边角钢，2L 454，A=698mm，13.8mm, =21.6mm N/mm 215 N/mm腹杆计算长度：L=L =0.9=1593mm。 所选截面合适。 6.3.3. 竖直腹杆DGN=31.8KN，采用采用等边角钢，2L 454，A=698mm，13.8mm, =21.6mm N/mm 215 N/mm腹杆计算长度：L=L =0.9=2390mm。 所选截面合适。6.3.4. 竖直腹杆EF(十字形组合)N=95.40KN，采用采用等边角钢，2L 564，A=878mm， =11.1mm N/mm 215 N/mm腹杆计算长度：L=L =0.9=3186mm。 所选截面合适。6.4斜腹杆 6.4.1. 斜腹杆BH； 选用2L 454，A=698mm，13.8mm, =21.6mm； ，查表得；N/f=N/mm;截面符合要求。6.4.2. 斜腹杆CG； 选用2L 504，A=780mm，15.4mm, =23.5mm； ，查表得；N/=N/mm;截面符合要求。6.4.3. 斜腹杆DF； 选用2L 634，A=996mm，19.6mm, =28.7mm； ，查表得；N/A=N/mm;截面符合要求。7节点设计7.1.一般节点计算7.1.1.腹杆节点计算双角钢T形截面杆件：L=，式子中为角焊缝的轴力分配系数。对等边角钢；腹杆与节点板间的连接角焊缝尺寸 表2杆件名称杆件截面杆件内力角 钢 背 部角 钢 肢 部h hBI2L 4540.004405044050BH2L 454-42.93 4405044050CH2L 45415.90 4405044050CG2L 504-50.88 4455044050DG2L 45431.80 4405044050DF2L 634-62.01 4496044050EF2L 56495.40 47585440507.1.2.上弦节点上弦杆与节点板间的连接焊缝计算。N=-299.56N ，；h=4mm；焊缝计算长度取节点荷载N=31.8KN，此力由塞焊缝承担，该力足够小，不必计算。内力在肢尖处引起的弯矩，以AB与BC间内力差计算：M=。竖向角焊缝计算：； N/mm；N/mm160 N/mm7.1.3下弦节点相邻弦杆间内力差最大为39.75KN，由上表(腹杆角焊缝)知：仅需满足构造要求即可。7.2.支座节点A7.2.1.下弦杆与节点板间的连接焊缝计算N=278.25KN ，；h=6mm； h=4mm。肢背： =170肢尖： =907.2.2.上弦杆与节点板间的连接焊缝计算侧面角焊缝计算长度焊缝长度选，超出部分不计入计算长度；N=-299.56N ，；h=8mm； 内力在肢尖处引起的弯矩：M=。支座处所受集中荷载P=15.9KN，此集中荷载由槽焊缝承担。 N/mm215 N/mm竖向角焊缝计算：； N/mm； N/mm480mm，满足要求。7.2.3底板计算根据构造需要，取底板尺寸为240240，锚栓采用M24支座反力R=4P=431.8=127.2KN。C20混凝土，柱顶混凝土压应力： f= N/mm ; M=-0.06021.62163=2500Nmm底板厚度计算：t=，选用16mm。7.2.4加劲肋与节点板焊缝计算 加劲肋厚度采用10mm，加劲肋下端切角宽度和切角高度均为15mm，焊脚尺寸取为5mm。V=R/4=31.8KN；M=Ve=31.860=1908KN.m；l=160-15-52=135mm=80.8 N/mm1.22160=195.2 N/mm（5）加劲肋节点板与底板的连接焊缝计算焊脚尺寸取为5mm，加劲肋切口尺寸C=15mm，焊缝总长度：-62h=2240+2（240-10-215）=900mm= N/mm1.22160=195.2N/mm满足要求。7.3.屋脊节点E采用与弦杆同号角钢进行拼接。将角钢的竖肢切成斜口弯曲后对焊。设焊缝h=5mm，接头一侧所需的焊缝计算长度：拼接处左右弦杆间隙取40mm，需要拼接角钢长度：224mm，实际采用拼接角钢长度400mm对于上弦杆与节点板间连接焊缝，假定节点荷载P由上弦角钢肢背处的槽焊缝承担，计算如下： ，实际采取节点板满焊，满足要求。上弦角钢肢尖与节点板之间的连接焊缝按上弦杆最大内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩，h= h=5mm，有效焊缝长度。计算如下：在0.15N作用下，有 N/mm在M作用下，有 99.98 N/mm160 N/mm N/mm160 N/mm符合要求，节点板侧面角焊缝长度为125mm。7.4.下弦拼接节点F拼接角钢采用与下弦杆相同截面，肢背处割棱，竖直肢切去=18mm拼接节