钢结构设计计算书完整版

1、 学 院 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 姓 名 指导教师 一、屋架形式及几何尺寸屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸如附图所示。 二、杆件截面设计 腹杆最大内力，n=-380.56kn，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。1、上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，n=-484.71kn计算长度：屋架平面内取节间轴线长度lox =2977mm 屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支持作业，取上弦横向水平支撑的节间长度：loy=5925×(0.75+0.25×454.84/484.71)5834mm。

2、因为2loxloy，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见下图。其对x,y轴均为b类截面。 6设=100，查轴心受力稳定系数表，=0.555需要截面积 =484.71×1000/（0.555×215）=4062需要回转半径=lox/=2977/100=2.977cm=loy/=5834/100=5.834cm查角钢型钢表，初选 2 l16010010，a=5060mm2,=2.85cm ， =7.70cm。按所选角钢进行验算x= lox/=2977/28.5=104=150y= loy/ =5834/77=76=150由于b/t=160/10=160.56loy/b=0

3、.56×5834/100=32.67则： yz=y查附表4.2得=0.529又因为n/（a）=484.71×103/（0.529×5060）=181n/mm2215n/mm2 所选截面合适。填板设计：填板尺寸：60mm×105mm放两块：la=99.2cm40×2.85=114cm2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，n=498.04kn计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox =5925mm屋架平面外根据支撑布置取loy=5925mm。设=120，查轴心受力稳定系数表，=0.437需要截面积a =498.04×103/

4、（0.437×215）=5301mm2初选 2 l 1409014，a=6100mm2 =2.51cm ， =6.86cm。按所选角钢进行验算，取an=an/an=498.04×103/6100=82n/mm215n/mm2x= lox/=5925/25.1=236=350y= loy/ =5925/61.6=86=350所选截面合适。8填板设计：填板尺寸：60×（90+10）=60mm×100mm放两块：la=197.5cm80×2.51=200.8cm3、端斜杆ba 已知n=-380.56kn，lox=loy=3164mm，故采用等肢角钢使

5、=。初选用2l100×10，见下图。 10a=3852mm，=3.05cm，=4.52cm。x= lox/=3164/30.5=107=150；y= loy/=3164/45.2=70=150。 由于b/t=100/10=100.58loy/b=0.58×3164/100=18.35所以=0.732n/(a)= 380.56×103/（0.732×3852）=135n/mm2215n/mm2所选截面满足要求。填板设计：尺寸60×（100+20）=60×120mm2 节间放两块填板，填板间距：l=3164/3=1055<40i=4

6、0×30.5=1220mm4、斜杆bb已知n=134.54kn ，计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox=0.8×l=0.8×3164=2531mm，屋架平面外根据支撑布置取loy=3164mm。选用2l70×5，见下图。 8a=1376mm，=2.16cm，=3.24cm。n/a=134.54×103/1376=97.8n/mm2215n/mm2x= lox/=2531/21.6=117=350；y= loy/=3164/32.4=97.7=350。所选截面满足要求。填板设计：尺寸50×（70+20）=50×90mm2

7、 节间放两块填板，填板间距：l=3164/3=1055<80i=80×21.6=1728mm5、竖杆cb已知n=-38.19kn，l0=0.8×1408=1126mm，选用2l45×5的等肢角钢，并采用十字型截面，见下图。6 a=858mm，=1.37cm， ox= lo/=1126/13.7=82=150；所以=0.675 n/(a)= 32.19×103/（0.675×858）=66n/mm2215n/mm2所选截面满足要求。填板设计：尺寸60×（90-15）=60×75mm2 节间放两块填板，填板间距：l=140

8、8/4=370<40i=40×13.7=548mm杆件名称内力设计值n（kn）计算长度（mm）选用截面截面积a（mm2）回转半径（mm）计算应力（n/）填板(块)上弦杆-484.7129775834短肢相并2l160×100×10506028.5771041500.529-1812下弦杆498.0459255925短肢相并2l140×90×14610025.1 68.8236350/822aa-19.1652815t型截面2l45×585813.721.8481500.865-262ba-380.5631643164t型截面2l

9、100×10385230.545.21071500.732-1352bb134.5425313164t型截面2l70×5137621.632.4117350/982cb-38.1911261408十字型截面2l45×585813.721.8821500.675-663db-34.3627343418t型截面2l70×5137621.632.41271500.499-503dc-71.7927343418t型截面2l70×5137621.632.41271500.499-1053ec52.3216002000十字型截面2l45×5858

10、13.721.8117150/612fc-71.7927343418t型截面2l70×5137621.632.41271500.499-1053fd-34.3627343418t型截面2l70×5137621.632.41271500.499-503gd-38.1911261408十字型截面2l45×585813.721.8821500.675-663hd134.5425313164t型截面2l70×5137621.632.4117350/982he-380.5631643164t型截面2l100×10385230.545.21071500.7

11、32-1352ie-19.10652815t型截面2l45×585813.721.8483500.865-262三、节点设计 用e43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160n/mm2各杆件内力表由下表查得，焊缝最小计算长度不应小于8hf和40mm。1、下弦节点b（1）、斜杆bb与节点的连接焊缝计算： 由构造知 >80+2hf n=134.54kn，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和4mm。所需焊缝长度为： 肢背： +10=94mm，取100mm肢尖： +10=46mm，取70mm（2）、斜杆db与节点的连接焊缝的计算：n=34.36kn，设肢背与肢尖的焊角尺

12、寸分别为5mm和5mm。所需焊缝长度为：肢背： +10=31<8hf40mm，取50mm肢尖： +10=19<8hf32mm，取50mm（3）、竖杆cb与节点板连接焊缝计算：n=-38.19kn，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和4mm。所需焊缝长度为：肢背： +10=34mm，取45mm肢尖： +10=20mm，取45mm（4）、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差n=498.04-356.35141.69kn，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm，所需焊缝长度为： 肢背： +12=91mm，取100mm肢尖： +10=38mm，取90mm（5）、节点板尺寸：根据

13、以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如下图所示：2、上弦节点b（1）斜杆bb与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b中bb杆计算相同。（2）斜杆ba与节点板连接焊缝计算，n=-380.56kn。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为5mm和5mm。所需焊缝长度为肢背： +10=248，取250mm肢尖： +10=112，取120mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背6mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计 算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载p

14、与上弦垂直。假定集中荷载p由槽焊缝承受，p=-38.19kn，焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为:+10=+10=44mm ,取=100mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 n=-484.71-0.0-484.71kn偏心距 e =56-12.543.5mm设肢尖焊脚尺寸5mm，需焊缝长度为500m，则 （4）节点板尺寸：方法同前，如下图所示 、3、上弦节点c （1）竖杆cb与节点板连接焊缝计算： n =-38.19kn因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=4mm焊缝长度8=32mm ，取=45mm（2）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘

15、可缩进上弦肢背0.5t+2=7mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载p与上弦垂直。假定集中荷载p由槽焊缝承受，p=-38.19kn，焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为:+10=+10=44mm , 取=80mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 n=0。故按构造即可=80mm 见下图 4、 上弦节点d 斜腹杆db与节点板的连接焊缝在节点b中已经计算过，在这不再计算。（2）斜杆dc与节点板连接焊缝计算，n=-71.79kn取焊脚尺寸=4mm,焊缝长度8=32mm ，取=50mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在

16、上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背0.5t+2=6mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载p与上弦垂直。假定集中荷载p由槽焊缝承受，p=38.19kn，焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为:+10=+10=44mm , 根据构造，取=70mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 n=484.71-454.84=30kn偏心距 e =56-12.543.5mm 设肢尖焊脚尺寸5mm，设需焊缝长度为250mm，则 见下图：5、上弦节点a 腹杆与节点板的连接焊缝：a-a竖腹杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸由构造要求：

17、取 ，则焊缝计算长度：肢背： ；肢尖： ； 由构造要求：取焊缝实际长度=45mm。 、上弦杆与节点板的连接焊缝尺寸： 节点集中力大小：p=38.19/2=19.095kn 假定上弦肢背塞焊缝均匀地承担了集中力p，节点板缩进5mm 焊脚尺寸mm ，由节点详图量得实际焊缝长度=140mm ,则焊缝计算长度=1402×3=134mm 。 肢背塞焊缝： 肢尖焊缝： 由于弦杆角钢肢尖焊缝承担的轴力n=0, 因此不再计算。 6、屋脊节点e 、腹杆与节点板的连接焊缝： 由于腹杆e-c内力较小焊缝尺寸可按构造取用。 肢尖与肢背焊缝的实际长度=50mm。 、拼接角钢的构造和计算：拼接角钢采用与上弦杆截

18、面形式为：2 l90×56×5。拼接角钢与上弦杆间连接焊缝焊脚尺寸=5mm, 为了便于两者紧贴和施焊以保证焊缝质量，切去短肢角钢竖肢2=t+hf+5=6+5+5=16mm 。拼接角钢的连接焊缝共有4条，承担上弦杆的轴心里设计值n=484.71kn。按强度条件，每条焊缝的长度： >40mm。拼接角钢总长度=59×2+4×5=59×2+4×5=138mm, 取=180mm。、拼接接头每侧上弦杆与节点板的连接焊缝： 节点集中力大小：÷2 =19.095kn ，节点板缩进5mm, 肢背塞焊缝mm, 由节点详图量得实际焊缝长度=

19、106mm , 肢背塞焊缝： 焊缝计算长度=1062×3=103mm 。肢尖焊缝： 焊缝计算长度=1102×5=102mm 焊脚尺寸=5mm 。 肢尖焊缝承受节间内力差n=0.15×484.71=72.7kn 和偏心弯矩m= ×e=72.7×(45+5)÷1000=3.6kn·m . 由上面节点的计算可知此焊缝受力太小，可不用验算即可满足要求。 7、下弦节点c 、腹杆与节点板的连接焊缝： 由于腹杆d-c与腹杆c-f的内力相等，只需计算其中一个。腹杆d-c与节点板的连接焊缝尺寸： 结果同上弦节点d节点的计算，肢背及肢尖焊缝的焊

20、脚尺寸， =50mm。腹杆e-c与节点板的连接焊缝尺寸： 结果同上弦节点e节点的计算，肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸，=50mm。、下弦杆与节点板的连接焊缝尺寸： 焊缝承受的节间内力差n=0.15×454.84=68.23kn由于内力较小焊缝尺寸可按构造取用。 肢尖与肢背焊缝的实际长度=50mm。 8、 支座节点a 、端竖杆a-a， 端斜杆a-b， 及下弦杆a-b与节点板间的连接焊缝计算：端竖杆a-a与节点板的连接焊缝尺寸与a节点相同肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸 ，=45mm 。端斜杆a-b与节点板的连接焊缝尺寸与b节点相同下弦杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸 ，250mm，120mm 。a-b与节点板的连接焊缝尺寸：焊缝承受的轴心拉力设计值nab=356.35kn