钢筋结构计算书

1、.一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料（1）某工业厂房市 ：梯形钢屋架跨度为21m，长度 90m，柱距 7.5m，屋盖拟采纳钢结构有檩体系，屋面板采纳100mm厚彩钢复合板外侧基板厚度0.5mm，侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kn/m运算，檩条采纳冷弯薄壁c 型钢；2屋面排水坡度 i=1:20,有组织排水；屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为 400 400mm；不考虑灰荷载； 屋架、 檩条、 拉条与支撑自重标准值按0.40 kn / m2 计算；根本雪压取0.4 kn / m2 ，根本风压取20.45 kn / m ；（2）屋架

2、运算跨度：l021m20.15m20.7m（3）跨中与端部高度：采纳缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h01.990m ， h01.9975 ；三、结构形式与布置屋架形式与几何尺寸如下图依据厂房长度90m、跨度与荷载情形，设置四道道上、下弦横向水平支撑；因柱网采纳封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑 的规格有所不同；在全部柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的 稳固，在柱间下弦平面的跨中与端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设置一道垂直支撑；梯形钢屋架支撑布置如图2 所示；16 /

3、 15垂直支撑 2 2梯形钢屋架支撑布置图sc上弦支撑； xc下弦支撑： cc垂直支撑； gg刚性系杆； lg柔性系杆四、荷载运算与力组合21. 荷载运算屋面活荷载为0.6kn / m ，雪荷载为0.4kn / m 2 , 运算时取两者最大值；故取屋面活荷载0.62kn / m 进展运算；风荷载：根本风压为0.45kn / m2，查表可知，风压高度变化系数为1.0 ，当屋面夹角2 2.86 小于 15时，迎风坡面体形系数为-0.6 ，背风坡面体形系数为-0.5 ，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值垂直屋面为迎风面：1 =1.4 0.6 1.00 0.45 0.378kn / m背风面：2

4、 =1.4 .0.5 1.00 0.45 0.3152kn / m桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图对于轻型钢屋架， 当风荷载较大时， 风吸力可能大于屋面永久荷载，腹杆中的力可能变号， 必需考虑风荷载组合， 但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风 荷载的组合；由于均小于屋面永久荷载0.65 荷载分项系数取1.0 ，由此可见，风吸力较小而且在截面挑选时，对力可能变号的腹杆， 不管在荷载作用下是拉杆仍是压杆，均掌握其长细比不大于150；设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合；荷 载 计 算 表荷名 称载标准值（）设计值（）彩 钢 复 合（100mm）板0.250.25*1.2=0.3屋 架 、 檩条、

5、 拉 条 及支撑自重0.40.4*1.2=0.48永 久 荷 载总和0.650.78屋面活荷载0.50.5*1.4=0.7可 变 荷 载总和0.50.71. 全跨永久荷载全跨可变荷载全跨永久荷载与可变荷载：f0.780.71.757.519.43 kn2. 全跨永久荷载半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载：f10.781.757.510.24kn半跨节点可变荷载f20.71.757.59.2 kn3. 全跨屋架包括支撑自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重f30.481.757.56.3kn半跨节点屋面板自重与屋面活荷载f40.30.841.757.514.96kn左跨力图和右跨力图全跨

6、力图力表内力系数（ f=1）第一种组合其次种组合第三种组合杆件类型 杆件编号全跨左半跨 右半跨 f*f1*+f2* f1*+f2* f3*+f4* f3*+f4*运算杆件内力ab000000000bc-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3cd-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3de-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7ef-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7上弦

7、fg-13.8-6.1-6.1-268.1-197.4-197.4-167.0-167.0-268.1ab89.475.657.269.743.489.4bc11.06.83.4213.7175.2143.9158.6113.9213.7下弦cd13.77.05.2266.2204.7188.1178.2154.6266.2ba-7.5-5.0-1.9-145.7-122.8-94.0-112.9-71.8-145.7bb114.693.577.084.460.8114.6db-4.4-2.2-1.7-85.5-65.3-60.7-56.6-50.0-65.

8、3dc56.337.144.428.839.356.3fc-1.60.4-1.6-31.1-12.4-31.1-4.4-31.1-31.1斜腹杆fd0.3--12.015.6-19.320.120.1aa-0.5-0.50.0-9.7-9.7-5.1-9.7-3.2-9.7cb-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4ec-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4竖腹杆gd7.85.05.0五、杆件设计1. 上弦杆整个上弦采纳等截面，按ef杆件的最

9、大设计力设计，即n-268.1kn上弦杆运算长度在屋架平面：为节间轴线长度，即l oxl 01.752m在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的穿插点不连接，依据布置和力情况，取loy 为支撑之间的距离，即l oy3.504m依据屋架平面外上弦杆的运算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相拼，腹杆最大力n145.7kn ，查表 2.8 ，节点板t6mm ，支座节点板厚度t8mm假定80，查 q235钢的稳固系数表，可得面属于 b 类，那么需要的截面积为：0.688 由双角钢组成的t 形和十字形截an303.63f0.6881032152052.7mm2需要的回转半径：iloxx175

10、2 m8021.9mm i yloy3504 m8043.8mm依据需要 a, i x ， i y 查角钢规格表，选用2 100806 ，肢背距离 6mm，那么：a2120mm2 ， i x24mm ， i y45.4mm按所选角钢进展验算：l 0xxi x17527324l 0 yyi y350445.477.2满意长细比150 的要求；由于所以yzb1 / ty100/ 66l 0y/ b10.563504 / 10019.6 ，由于 yx ，只需要求x ；查表x0.707 ，那么n268.1y a0.7071032120mpa178.87mpa215mpa故所选截面

11、相宜；2. 下弦杆整个下弦杆采纳同一截面，按最大力所在的杆件运算；n266.2knl ox3500mm ， loy20700 210350mm因跨中有通长系杆 ，所需截面积为3an266.2 101238mm212.38cm2f215选用 2 75506 ，由于l0 yl0 x ，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距6mm，a14.52cm212.38cm2 ， i x1.42cm ， i y3.63cm2l 0xxi xyl 0 yi y由于 b1 / t3501.4210353.6375 / 6246.5285.112.53503500.56l0 y/ b10.5610350/ 7577.2

12、8 ，所以 yzy285.1350 ，满意要求；端斜杆 ab杆件轴力：n-145.7kn2运算长度：l 0 xl0 y2625mm假设假定80 ，查 q235钢的稳固系数表，可得形截面属于 b 类，那么需要的截面积为：0.688 由双角钢组成的t 形和十字n145.7103f0.688215a需要的回转半径：985mm2iloxx26258032.8m m i yloy26258032.8mm依据需要 a, i x ， i y 查角钢规格表，选用2 90567 ，肢背间距 6mm，那么a19.76cm2 ， i x2.86 cm ， i y2.26cm2xl 0xi xl 0 yyi y262

13、.62.86262.62.2691.8116.2150150由于 b2 / t56 / 78421.09b0.48l0y/ b20.482626/ 561.0956422.5 ，所以ltyzy 1220 y116.212626272119.9由于 xyz ，只需求yz ，查表得yz0.437 ，那么ny a4. 斜腹杆 fd145.70.4371031976168.7mpa215mpa，截面相宜；最大拉力n22.6 kn最大压力n-22.2kn运算长度在屋架平面l 0x2396.8mm在屋架平面外l0 yl2996mm选用 2 704 ，肢背间距 6mm，查角钢规格表得a11.14cm2， i

14、x2.18cm， i y3.14cmxl 0xi xyl 0 yi y239.62.18239.63.14109.976.3150150b/t=70/4=17.50.58l0 y/b=0.580.475b 40.475704yz2996/70=24.8y122lt0 y24.81299624226.8由于yz压应力：x ，只需求x ，查表得x0.493 ，那么n22.6x a0.493103111441.15mpa215mpa3n22.21019.3mpa215 mpa拉应力：5. 竖杆 cea1114n-21.3kn运算长度：l 0 x187.5cm ， l 0yl234.4cm由于杆件力较

15、小，按150 挑选，需要的回转半径为l0 x187.5150l0 y234.4150i x1.25cmi y1.56cm查型钢表，选用 2 504 ，肢背间距 8mm，其几何尺寸为a7.8cm2 ， i x1.54cm， i y2.35cml 0xxi xl 0 yyi y187.51.54234.42.35121.899.6150150由于 b / t50 / 412.5 0.58l0 y / b0.582344/ 5027.2 ，所以410.475b99.610.475504103yzyl 2 t 20 y2344242又由于yzx ，只需求x ，查表得x0.426 ，那么n21.3x a

16、0.42610378064.1mpa215mpa6. 斜腹杆 bb最大拉力n114.6kn运算长度 在屋架平面l 0x2175.2mm在屋架平面外l0 yl2719mm选用 2 805 ，肢背间距 6mm，查角钢规格表得a15.82cm2 ， i x2.48cm， i y3.49cmxl 0 xi xl 0 yyi y217.522.48271.93.4987.877.9150150422b/t=80/5=160.58l 0y/b=0.58410.475b24.810.4758027.4l2tyzy22719/80=19.70 y27195由于yzx ，只需求x ，查表得x0.635 ，那么n

17、114.6x a0.6351031582114mpa215mpa截面形式和规格 截面面积/cm2回转半径长细比运算应力杆件类型杆件型号内力i x /mmi/ymmxy yz 容许长细比/mpaab021.221.943.87377.21500bc-161.321.221.943.87377.2150-7.60703cd-161.321.221.943.87377.2150-7.60703de-248.721.221.943.87377.2150-11.7313ef-248.721.221.943.87377.2150-11.7313上弦fg-268.110080621.221.943.8737

18、7.2150-12.6478ab89.414.5214.236.3246.5285.13506.15551bc213.714.5214.236.3246.5285.135014.7197下弦cd266.27550614.5214.236.3246.5285.135018.33271ba-145.79056719.7628.622.691.8116.2150-7.37475bb114.680515.8224.834.987.877.91507.246334db-65.39056719.7628.622.691.8116.2150-3.30445dc56.380515.8224.834.987.8

19、77.91503.561757fc-31.19056719.7628.622.691.8116.2150-1.57328斜腹杆fd20.170411.1421.831.4109.976.31501.802783aa-9.75047.815.423.5121.899.6150-1.24615cb-19.45047.815.423.5121.899.6150-2.49231ec-19.45047.815.423.5121.899.6150-2.49231竖腹杆gd7.880515.8224.834.987.877.91500.491277六、节点设计1. 下弦节点 b各杆件的力由表查得； 设计步骤

20、： 由腹杆力运算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即 hf和 lw ，然后依据lw 的大小按比例绘出节点板的外形的尺寸，最终验算下弦杆与节点板的连接焊缝；用 e43 型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值w160mpaff；设“ bb杆的肢背和肢尖焊缝焊缝力安排系数运算hf4mm ，那么所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角l 0.7n0.711460089.5mmwww肢背：2he f f20.74 160，取 90mm ；l 0.3n0.3 11460038.4mmw肢尖：2he f f20.74 160，取 40mm ；设“ bd杆的肢背和肢尖焊缝hf6mm ，那么所需的焊缝长度为l0.7nww

21、0.76530051mmw肢背：2he f f20.74 160，取 60 mm ；l 0.3n0.36530022mmw肢尖：2he f f20.74 160，取 30mm ；“cb杆的力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf4mm；依据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙与制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为310220下弦与节点板连接的焊缝长度为310mm ， hf6mm ；焊缝所受的力为左右两下弦杆的力差 n213.9 - 89.7124.2kn，受力较大的肢背处的焊缝应力为0.7520.761242003101237.2mpa160 mpa焊缝强度满意要求；

22、2. 上弦节点“ b“ bb杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b一样；“ ab杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法运算得n ab-145.7kn设“ ab杆的肢背和肢尖焊缝hf5mm ，那么所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角焊缝力安排系数运算l 0.7n0.714570091mmwww肢背：2he f f20.75 160，取 100mm ；l 0.3n0.3 14570039mmw肢尖：2he f f20.75 160，取 40mm ；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6mm；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运算，运算时可略去屋架上弦坡度的影响， 而假定

23、集中荷载 p 与上弦垂直；上弦槽焊缝所需长度可由下面运算得hf12节点板厚度wflp163mm, hf2194004mmw21.7mm20.7h ff20.74160上弦与节点板间焊缝长度为330mm ，那么角钢肢背与节点板角焊缝所受应力为22pk1 n1n 20.75216130021940020.721.22hlffw20.7423301.22867.4mpa0.8 f w128mpa依据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙与制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为3301903. 屋脊节点“ g1弦杆和拼接角钢连接焊缝运算:弦杆一般都采纳同号角钢进展拼接，为了使

24、拼接角钢与弦杆之间能够严密结合，并便于施工，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一局部宽度一般为thf5mm ；拼接角钢的这局部减弱，可以靠节点板来补偿，接头一边的焊缝长度按弦杆力运算；设拼接角钢与弦杆之间的角焊缝hf6mm，那么所需焊缝运算长度为一条焊缝l268100w99.7 mm40.76160拼接角钢总长度l s2 l w2hfbb 为弦杆杆端间隙= 299.72620243.4mm，所以拼接角钢长度取250mm2弦杆和节点板的连接焊缝运算：上弦肢背与节点板之间的的槽焊缝，假定承担节点荷载，验算与节点“b处槽焊缝验算方法类似，此处验算过程略；上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦力的1

25、5% 运算， n268.10.1540.2 kn ，并考虑此力产生的弯矩；设肢尖焊缝hf6mm，取节点板长度350mm ，那么节点一侧弦杆焊缝的运算长度为 l w350 2720148mm，焊缝应力为n40200f32.3mpa20.76148m6402004660.3mpaf20.7mn2f2f61482232.3260.359mpa160mpa1.22中竖杆与节点板的连接焊缝运算：1.22n20.1kn40mm，力较小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸为hf4mm，焊缝长度下弦跨中节点d弦杆与拼接角钢连接焊缝运算拼接角钢和下弦杆截面一样，传递弦杆力n266.2kn，设肢尖肢背焊脚尺寸均为6

26、mm，wln26620099mm那么需焊缝长度wf40.7h ff40.76 160，那么拼接角钢长度l s2 lw2hfb= 2992620242mm , 取 250mm弦杆和节点板的连接焊缝运算:按下弦杆力的15% 运算， n0.15266.240 kn ，设肢背， 肢尖焊缝hf4mm，那么节点一侧所需焊缝长度为：l0.75n0.754000033.5mmww肢背：2he f f20.74 160l 0.25n0.254000011.2mmww肢尖：2he f f20.741603腹杆和节点板的连接焊缝运算，由于腹杆受力较小，其连接焊缝可按构造确定；5. 支座节点“ a为了便于施焊， 下弦杆角钢水平