钢结构程设计(打印)

1、青海大学土木工程学院 1目目 录录1 1 课程设计说明课程设计说明.11.11.1 设计题目设计题目.11.21.2 设计目的设计目的.11.31.3 设计条件设计条件.11.3.11.3.1 结构形式结构形式.11.3.21.3.2 屋架形式及荷载屋架形式及荷载.11.3.31.3.3 屋盖结构及荷载屋盖结构及荷载.12 2 确定屋盖结构及支撑的布置图确定屋盖结构及支撑的布置图.12.12.1 屋盖结构屋盖结构 .22.22.2 支撑布置图支撑布置图 .23 3 选择钢材及焊接材料，并明确提出保证项目要求选择钢材及焊接材料，并明确提出保证项目要求.34 4 屋架内力计算屋架内力计算.34.1

2、4.1 屋架几何尺寸屋架几何尺寸 .34.24.2 荷载计算荷载计算 .34.34.3 荷载组合荷载组合 .44.3.14.3.1 使用阶段内力组合使用阶段内力组合.44.3.24.3.2 施工阶段内力组合施工阶段内力组合.44.44.4 内力计算内力计算 .45 5 杆件截面设计杆件截面设计.55.15.1 上弦杆上弦杆.55.25.2 下弦杆下弦杆.65.35.3 端斜杆端斜杆.65.45.4 斜腹杆斜腹杆.65.55.5 竖杆竖杆.86 6 节点设计节点设计.96.16.1 下弦节下弦节E E.96.26.2 下弦中央节点下弦中央节点G G.10青海大学土木工程学院 26.36.3 上弦

3、节点上弦节点 E E.106.46.4 屋脊节点屋脊节点 G G.116.56.5 支座节点支座节点A A.11考文献参考文献参.14致致 谢谢.15 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 11 1 课程设计说明课程设计说明1.11.1 设计题目设计题目某厂房钢屋架设计1.21.2 设计目的设计目的程设计是本课程教学的实践教学环节之一，通过设计使学生进一步掌握钢屋架的设计原理、方法、步骤，提高综合分析、解决问题的能力。1.31.3 设计条件设计条件某厂房总长度，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的m90类型中选取。纵向柱距 。m61.3.11.3.1 结构形式结构形式钢筋混凝土柱

4、，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为，屋面坡度；30C10/1i为屋架跨度。地区计算温度高于-，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 度，屋架LC0208下弦标高为；厂房内桥式吊车为台（中级工作制） 。m182t30/1501.3.21.3.2 屋架形式及荷载屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载作用下杆件的内力）如附图所0 . 1P示。屋架采用的钢材为钢，焊条为型。235Q43E1.3.31.3.3 屋盖结构及荷载屋盖结构及荷载（1）永久荷载三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 2/4 . 0mkN水泥砂浆找平层 2/4 . 0mkN保温层 22/45. 0mkN一毡二油隔气层 2/05. 0m

5、kN水泥砂浆找平层 2/3 . 0mkN预应力混凝土大型屋面板 2/4 . 1mkN屋架及支撑自重：按经验公式计算：Lq011.012.02/318.0mkN悬挂管道 2/15. 0mkN（2）可变荷载屋面活荷载标准值为 2/7 . 0mkN雪荷载标准值为 2/35. 0mkN灰荷载标准值为 2/3.1mkN 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 22 2 确定屋盖结构及支撑的布置图确定屋盖结构及支撑的布置图2.12.1 屋盖结构屋盖结构屋面采用预应力混凝土大型屋面板，屋面坡度；上铺厚mm0 . 65 . 110/1imm100泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋架采用梯形钢屋架，支撑于钢筋混

6、凝土柱上，柱头截面为，混mmmm 400400凝土强度等级为。30C2.22.2 支撑布置图支撑布置图由于厂房长度为，大于，故在房屋两端部开间及中间开间设置上、下弦m90m60横向水平支撑，屋架两端设置纵向水平支撑，屋架两端及跨中设置垂直支撑，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长布置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。如图所示：(a)(b)(c)(d)a 屋架上弦支撑平面 b 屋架下弦支撑平面 c 1-1 剖面图 d 2-2 剖面图 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 33 3 选择钢材及焊接材料，并明确提出保证项目要求选择钢材及焊接材料，并明确提出保证项目要求根据该地区的计算温度、介质性质

7、及地震设防烈度，屋架采用的钢材为钢，235Q焊条为型，手工焊接；构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用 M20 普通43E螺栓。4 4 屋架内力计算屋架内力计算4.14.1 屋架几何尺寸屋架几何尺寸屋架的计算跨度，屋架端部高度取mmll17700300180003000，中间高度，屋架的高跨比mmh19900mmihh28902/10，在经济范围内，为使屋架上弦只受节点荷载，161.018000/2890/lh10/16/1腹杆体系采用人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传mm0 . 65 . 1力更好，几何尺寸如图所示 1 9 9 013502 2 9 02 5 9 02

8、8 9 02613286431242530286431241507.51507.51507.51507.51507.51507.5150AacegBCDFG 18 米跨屋架几何尺寸 4.24.2 荷载计算荷载计算永久荷载标准值永久荷载标准值三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 2/4 . 0mkN水泥砂浆找平层 2/4 . 0mkN保温层 22/45. 0mkN一毡二油隔气层 2/05. 0mkN水泥砂浆找平层 2/3 . 0mkN预应力混凝土大型屋面板 2/4 . 1mkN屋架及支撑自重：按经验公式计算：Lq011.012.02/318.0mkN15006 = 9000 钢结构课程设计青海大学土木工

9、程学院 4悬挂管道 2/15. 0mkN总 计 2/468.3mkN可变荷载标准值可变荷载标准值(活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算)屋面活荷载标准值为 2/7 . 0mkN雪荷载标准值为 2/35. 0mkN灰荷载标准值为 2/3.1mkN总 计 2/35.2mkN永久荷载设计值 （由可变荷载控制）2/16.4468.32.1mkN可变荷载设计值 2/29.335.24.1mkN4.34.3 荷载组合荷载组合4.3.14.3.1 使用阶段内力组合使用阶段内力组合4.3.1.14.3.1.1 全跨永久荷载全跨永久荷载+ +全跨可变荷载全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：kNF1.6

10、765.1)29.316.4(支座反力： P=67.1(1/22+6)=469.7kN4.3.1.24.3.1.2 全跨永久荷载全跨永久荷载+ +半跨可变荷载半跨可变荷载屋架上弦节点荷载： kNFF4.3765.116.4全1kNFF6.2965.129.3半24.3.24.3.2 施工阶段内力组合施工阶段内力组合全跨屋架与支撑+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： kNFF43.365.1318.02.1全3作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：（取屋面可能出现的不利荷载） kNFF94.2365 . 1)7 . 04 . 14 . 12 . 1 (4半4.44.4

11、 内力计算内力计算 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 5 Aa+ 3. 4700.000-6. 221-8. 993-9. 102-9. 102-6.502-3.382-0.690-0.462+4.739+1.884-0.462-1 .0-1 .0+ 0 .8 1 2-0 .5+ 7. 962+ 9.279+ 9. 279cegBCDEFG0. 51. 01. 01. 01. 01.01. 018 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值屋架杆件内力表屋架杆件内力表注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件杆件轴线长度（MM）单位荷载内力（KN）荷载作用内力（KN）杆件轴线长度（MM

12、）单位荷载内力（KN）荷载作用内力(KN)AB1507.500ac28503.470232.8BD3015-6.221-417.4ce30007.962534.3DF3015-8.993-603.4上弦杆FGFG1507.51507.5-9.102-9.102-610.7-610.7下弦杆egeg300030009.2799.279622.6622.6BcBc261326134.7394.739318.0318.0Aa1990-0.5-33.6cD2864-3.382-226.9Cc2290-1.0-67.1De28641.884126.4Ee2590-1.0-67.1eF3124-0.690

13、-46.3竖杆GgGg28902890-0.812-0.812-54.5-54.5斜腹杆Fg3124-0.46231.0端斜杆aBaB25302530-6.502-6.502-436.3-436.35 5 杆件截面设计杆件截面设计腹杆的最大内力值为查课本，得出中间节点板厚度为，支座节点板kN3.436mm10厚度为。mm125.15.1 上弦杆上弦杆 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 6整个上弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是 FG杆， kNN7.610cmlox8 .150cmloy6 .301选用： (短肢相并)10801252L 24 .39 cmA cmi

14、x26. 2cmiy11. 6两角钢之间加 厚填板。mm10验算长细比： 1507 .6626. 28 .150 xoxxil 满足长细比的要求1504 .4911. 66 .301yoyyil由于大于，热轧不等边角钢短肢组合将绕 x 轴失稳，故由查表得：xyx 785.0 满足要求22/215/5.1973940785.0610710mmNmmNAN5.25.2 下弦杆下弦杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是 eg杆， 。 kNN6.622cmlox300cmloy1500连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为，可不考虑螺栓孔削弱。mm100选用： (短

15、肢相并) 8801252L 20.32cmAcmix28.2cmiy07.6 3506.13128.2300 xoxxil 3501.24707.61500yoyyil 满足要求22/215/8.1903200610700mmNmmNAN5.35.3 端斜杆端斜杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢长肢组合，其中设计内力最大的是 aB杆，杆长 ， cmL253kNN3.436cmLlox253cmLloy253选用： (长肢相并) 10801002L 23.34cmAcmix12.3cmiy53.31501.8112.3253xoxxil1507.7153.3253yoyyil 钢结构课程设

16、计青海大学土木工程学院 7由于大于，热轧不等边角钢长肢组合将绕 x 轴失稳，故由查表得：xyx 685.0 满足要求22/215/7.1853430685.0436300mmNmmNAN5.45.4 斜腹杆斜腹杆Bc 杆整个 Bc 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力 kNN0.318cmlox209cmloy3 .261连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为，可不考虑螺栓孔削弱。mm100选用：8632L 20.19cmAcmix90.1cmiy02.335011090.1209xoxxil3505.8602.33.261yoyyil 满足要求22/215/4.1671900

17、318000mmNmmNANcD 杆整个 cD 杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力 kNN9.226cmlox1 .229cmloy4 .286选用：8802L 26.24cmAcmix44.2cmiy69.31509.9344.21.229xoxxil1506.7769.34.286yoyyil由于大于，热轧等边角钢组合将绕 x 轴失稳，故由查表得：xyx6011.0 满足要求22/215/6.1532460601.022690mmNmmNANDe 杆整个 De 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力 kNN4.126cmlox1 .229cmloy4 .286 钢结构课

18、程设计青海大学土木工程学院 8连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为 100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：4402L 218. 6cmA cmix22. 1cmiy04. 23508 .18722. 11 .229xoxxil3504 .14004. 24 .268yoyyil 满足要求22/215/5.204618126400mmNmmNANeF 杆整个 eF 杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力 kNN3.46cmlox92.249cmloy4 .312选用：4632L 296.9cmAcmix96.1cmiy95.21505.12796.192.249xoxxil1509.

19、10595.24.312yoyyil由于大于，热轧等边角钢组合将绕 x 轴失稳，故由查表得： xyx402.0 满足要求22/215/9.108996402.046300mmNmmNANFg 杆整个 Fg 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力 kNN0.31cmlox9 .249cmloy4 .312连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为 100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：4402L 218. 6cmA cmix22. 1cmiy04. 23508 .20422. 19 .249xoxxil3501 .15304. 24 .312yoyyil 满足要求22/215/2.51

20、61831000mmNmmNAN5.55.5 竖杆竖杆 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 9整个竖杆不改变截面，采用热轧等边角钢，设计内力最大的是 Ee 杆， kNN1.67cmlox2 .231cmloy289选用：6632L 258.14cmA cmix93. 1cmiy98. 21508 .11993. 12 .231xoxxil 1509798. 2289yoyyil由于大于，热轧等边角钢组合将绕 x 轴失稳，故由查表得： xyx437.0 满足要求22/215/3.1051458437.067100mmNmmNAN屋架杆件截面选用表屋架杆件截面选用表计算长度杆件名称杆件号内力设计值

21、Noxloyl所用截面截面面积计算应力容许长细比上弦杆FG-610.71.513.0210801252L39.4197.5150下弦杆Ee622.63158801502L32.0190.8350R 端斜杆aB-436.32.532.5310801002L34.3185.7150Bc318.02.092.618632L19.0167.4350cD-226.92.292.868802L24.6153.6150De126.42.292.864402L6.18204.5350eF-46.32.503.124632L9.96108.9150斜腹杆Fg19.652.503.124402L6.1851.23

22、50Aa-33.61.602.006632L14.5837.3150竖杆Cc-67.11.832.296632L14.5888.7150 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 10Ee-67.12.072.596632L14.58106.3150Gg-67.12.312.896632L14.58105.31506 6 节点设计节点设计6.16.1 下弦节下弦节 e e先算腹杆与节点板的连接焊缝：De 杆肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均取，则所mm4需焊缝长度 取 mmlw75.106816047.021264007.0mm110 取 mmlw3.50816047.021264003.0mm60对 Ee

23、 和 eF 杆件，取肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均为mm6则 Ee 杆： 取mmlw95.461216067.02671007.0mm50 取mmlw98.261216067.02671003.0mm30eF 杆： 取mmlw1.361216067.02463007.0mm40 取mmlw3.221216067.02463003.0mm30其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。由kNN3.883.5346.622斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为，角焊缝计算长度mm5 .29，采用焊缝，则肢背焊缝应力为cmlw9.276.15.29mm622/160/4.2627967.02883

24、007.0mmNmmNf6.26.2 下弦中央节点下弦中央节点 g g先算腹杆与节点板的连接焊缝：Fg 杆肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均取，则所mm4需焊缝长度 取mmlw2.32816047.02310007.0mm40 取 mmlw4.18816047.02310003.0mm20对 Gg 和 gH 杆件，取肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均为mm6则 Gg 杆： 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 11mm 取mmlw4.401216067.02545007.0mm50 取mmlw2.241216067.02545003.0mm30gH 杆： 取mmlw1.281216067.02310007.0m

25、m30 取mmlw9.181216067.02310003.0mm20其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。由于该kNN06.6226.622处受力较小，所以不需考虑验算，取焊缝尺寸为即可满足设计需求。mm46.36.3 上弦节点上弦节点 E E由于 Ee 杆受力较小，所以不需考虑验算，取焊缝尺寸为即可满足设计需求。mm6这里验算上弦与节点板连接焊缝：节点板缩进，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载mm10，。kNQ1.67mmthf52/mmllww22010230 2/3.3622067.0267100mmN2/2.19516022.1mmNfwff肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距kNN3.74.

26、6037.610，8 .1052 .19125e偏心力矩,采用焊缝，则对mkNNeM772.0mm6N2/95.322067.027300mmNf对 M 有22/4.1122067.027720006mmNwf则焊缝强度为：222222/160/1.10)22.1/4.11(95.3)22.1/()(mmNmmNff6.46.4 屋脊节点屋脊节点 G G先算竖杆与节点板的连接焊缝：Gg 杆肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均取，则所mm4需焊缝长度 取mmlw3.29816047.02545007.0mm30 取 mmlw2.26816047.02545003.0mm30对 FG 和 GH 杆件，取肢背

27、及肢尖焊缝的焊角尺寸均为mm8则 FG 杆： 取mmlw3.1351616087.046107007.0mm140 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 12 取 mmlw1.671616087.046107003.0mm70GH 杆： 取mmlw3.1351616087.046107007.0mm140 取 mmlw1.671616087.046107003.0mm70其次验算上弦杆与节点板连接焊缝，内力差。由于该kNN07.6107.610处受力较小，所以不需考虑验算，取焊缝尺寸为即可满足设计需求mm46.56.5 支座节点支座节点 a a杆端焊缝计算从略，以下给出底板等的计算。底板计算支座

28、反力为，混凝土强度，故所需底kN6.4021.67730C2/3 .14mmNfc板净面积：2281543.14402600mmAn锚栓直径取，锚栓孔直径取，则所需底板毛面积：mm25mm50224.34141514.34525.281cmAAAon按照构造要求采用底板面积为面，垫板采用28 .3537842828cmba，孔径。1810100mm26实际底板净积:224 .72441514. 3542784cmAn底板实际应力：22/58.5104.724402600mmNq cma9 .18)24 . 114()22 . 114(21cmb43. 99 .184 .133 .131，查表得则：, 5 . 09 .1843. 911ab,056. 0mmNqaM/1116218958.5056.022所需底板厚度： 用mmFMt07.152951116266,18mmt 故底板尺寸为18280280加劲肋与节点板连接焊缝的计算 钢结构课程设计青海大学土木工程学院 13加劲肋连接焊缝传递的力: kNRV65.10046.4024 cmkNVeM3.66965.665.100节加劲肋高度厚度取与中间节点板相同（即-40514012）采用