《钢结构课程设计》模板要点

1、沈阳大学建筑工程学院土木工程专业钢结构课程设计计算说明书姓 名：姓晓蕾班 级：土木1班学 号：c0763129指导教师：梁振宇2010年11月钢结构课程设计一一xxx一、设计资料1、某单层单跨工业厂房，跨度 24m,长度102 m。2、厂房柱距6m,钢筋混凝土柱，混凝土强度等级c2q上柱截面尺寸 400x400,钢屋架支承在柱顶。3、吊车一台150t, 一台30t,吊车平台标高 +12.000 m。4、荷载标准值（水平投影面计）（1）永久荷载：楝条保温层（50厚玻璃面毡）彩涂压型钢板屋架及支撑自重（按经验公式（2）可变荷载：雪荷载标准值：基本风压：0.067 kn/m0.0025kn/m0.0

2、8 kn/m2 ，一q=0.12+0.011l kn/m 算）5 kn/m0.5 kn/m0.55kn/m一一 一20.318 kn/m2第16页共17页5、屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见图1。图1.钢屋架几何尺寸（mm6、钢材3号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条荷c级螺栓可供选用。钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m,运输高度3.85 m ,工地有足够的起重安装条件。7、屋盖形式采用无楝条方案（预应力混凝土大型屋面板）。8、根据屋盖支撑系统的布置原则，在第一开间布置上弦横向水平支撑，上弦横向水平支撑 间距不宜超过 60ml故在中间

3、开间布置上弦横向水平支撑；在上弦横向水平支撑处同样 设置下弦横向水平支撑，并在支座处设置下弦纵向水平支撑；在支座处和跨中处设有横 向支撑处设置竖向支撑，每 4个开间再设置一道竖向支撑。屋架形式、尺寸及屋盖支撑 布置见图2。图2.屋盖支撑布置二、荷载计算c1 c8 c8上弦平面c1 c7 c7一d'02wwwwwwwwwwc6c5vc4c1 c7 c7c8 ba1 jw wc8a1 wc2c615x 6000=900002下弦平面c1 c8 c8iwi二匚i二匚匚固二ii二c7 c7i1-1c2 c7 c7c8 c82-2三、1、荷载按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面

4、活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载设计值。计算可列表1进行。表1.荷载汇集表序号荷载名称标准值(kn/m2)设计值(kn/m2)1楝条0.0670.08042彩涂压型钢板0.080.0963保温层0.00250.0034屋架及支撑自重0.3180.382永久荷载总重g0.4670.568屋血活何载579雪荷裁0.50.710基本风压0.550.77口受荷载总重p6.058.472、荷载组合荷载组合应考虑使用阶段和施工阶段两种情况，下列（1）、（2）为使用阶段的最不利荷载组合，（3）为最常见的施工方法所确定的最不利荷载情况，三种荷载组合均以屋架上弦节点何载表不。第一种组合：全跨永久荷载

5、十全跨可变荷载x 1.5 xp= (0.56+8.47)ppppp pp/2 p/p6=81.27kn pp p/2 p p0802850300030003000.300013000300028502370028503000300030003000300030002850第二种组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载p/2p1 = 81.27kndpp pi pip1p1p2=10.56 x 1.5 x 6=5.04knp/2ppp ppi pi p1+p2p+p p pp2pp2pp p/2p2p22850(a)p/2h03j 2850 i 3000 j 3000 j 300013000 j 285

6、0 j18000第三种组合：全跨屋架支撑自重+半跨屋面板重+半跨可变荷载重(b)p1= ( 0.381 +0.096 +8.47 ) x 1.5 x 6 = 80.52knp2= 0.381 x 1.5 x6=3.43kn三、内力计算根据单位节点荷载作用下各杆的内力系数，可按下表进行杆件内力的计算。 表2.杆件内力计算杆件内力系数（p=1）第一种组合第二种组合第三种组合选定内力 设计值（kn）左半跨右半跨全跨pm (3)pb (1)+p2 m (2)p4 (2)+p2m ( 1)p4 (1)+rm (2)rm (2)+p2m (1)(1)(2)(3)上 弦 杆ab0.000.000.000.0

7、00.000.000.000.000.00bd-6.25-2.47-8.72-706.7-520.4-232.2-511.7-220.3-706.7df-9.04-4.49-13.53-1083.31-757.3-410.5-743.3-392.5-1083.3fh-9.17-6.09-15.26-1240.2-775.9-541.2-759.3-521.8-1240.2下 弦 杆ac+3.48+1.25+4.73384.4289.1119.1284.5112.6384.4ce+8.0+3.53+11.53937667.9327.2658.3311.67937eg+9.34+5.31+14.6

8、51190.6785.8478.6770.31459.91190.6斜 腹 杆ab-6.53-2.34-8.87-720.8-542.5-223.1-533.8-210.8-720.8bc+4.76+2.12+6.88559.1397.5196.3390.5103.35559.1cd-3.14-2.03-5.44-442.1-255.37-180.8-259.8-174.2-442.1de+1.90+1.80+3.70300.7163.5155.9159.2151.45300.7ef-0.71-1.75-2.46-199.9-66.5-145.863.2-143.3-199.9fg-0.45+

9、1.56+1.1190.228.74124.5-41.58127.15127.15竖 腹 杆aa-0.50.00-0.5-40.6-40.6-2.52-40.26-1.715-40.6cc-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27ee-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27gg-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27四、杆件截面选择图3.杆件内力值（kn1、节点板厚最大腹杆内力n=-720.8kn ,查钢结构课本表 76并考虑到构造等要求，钢

10、材为3号钢，故选用节点板厚t=12m项由于支座节点受力较大，支座节点板应比屋架其它节点板厚2mm取支座节点板厚 t=14mmb 2、 上弦杆整根屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦杆fh的最大计算内力设计。计算内力：n=-1240.2kn=-1240200n计算长度：屋架平面内取节点中心'间轴线长度，取 lox = l = 150.8cml =4l =4 150 8 =603 2cm屋架平面外根据屋架支撑布置和上弦内力变化，取10y 41 4 150.8 603.2cm截面选择：由于loy =410x ,选用不等边角钢，短边相连。设 =80,查附表2-5得，4=0.688,需要的截面特性：

11、102420022l ox=6924 mm = 69.24cm 0.688 215150.8=1.68cm90l oy603.2 = 6.70cm90根据需要的a、ix、iy,查型钢表（附表5-14）,选用2l160x 100x 12不等边角钢,短边相连，截面特性为：a=60.108cm2, i =2.82cm, iv=7.82cmx, yl ox150.82.82= 53.48l oyi y603.2, i2 = 77.14 :二 i' 1-1507.86由人y =77.14,查附表25得邛y= 0.706n12402002 r2c =2=209.8n/mm :：f=215n/mmy

12、a 0.706 60.108 1023、下弦杆整根屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi的最大计算内力设计。计算内力：n=1190.6kn=1190600n计算长度：lox =l = 300cm, 10y =2l = 600cm1190100215截面选择:22=5537.7mm2 = 55.37cm2查附表514,选用2j140x 90x 12不等边角钢，短边相连，截面特性为a=52.8cm2, ix = 2.54cm , iy = 6.89cm截面验算：x ;导堂="»350l oy'y 二一 iy6006.89-87.1119060052.8 102= 200.

13、5n/mm2 : f =215n/mm24、 端斜杆ab计算内力：n=-720.8kn=-720800n计算长度：lox =l 0v = 253.5cm ox oy选用2匚100 x 80 x 10,长边相连，截面特性为2a=34.334cm , ix=3.12cm, iy = 3.60cm截面验算：乜=2535 =81.25 :二! 1-150ix 3.121 oyiy253.53.60= 70.42查附表25得，邛x= 0.680n72080022仃=2=212.3n/mm <f=215n/mmxa 0.680 34.334 1025、腹杆bc计算内力：n=559.1kn=55910

14、0n计算长度：lox =0.8l =0.8 m 260.8 = 208.64cm,loy =l -260.8cm截面选择：a n 55910022a = = = 2600 mm = 26cmf 215查附表514,选用2j80x8等边角钢截面特性：2a=24.6cm, ix = 2.44cm , i y = 3.78cm截面验算：oxix208.64- i 1 c c47 =85.5=3502.44loyiy260.83.78= 69.96、n仃=a腹杆cd55910024.6 102= 207.2n/mm2 :二 f =215n/mm2计算内力：n=-442.1kn=-442100n计算长度

15、:lox =0.81 =0.8 285.9 = 228.72cm10y =1 = 285.9cm设九=90 ,查附表2-5得，© =0.621 ,需要的截面特性:n 44210022a= = 3311.2mm = 33.11cmf 0.621 215查附表514,选用2j90x10等边角钢 截面特性：2a=34.4cm, ix = 2.74cm , i y = 4.20cm截面验算：/蛋»150l oy iy285.94.20= 68.1查附表25,5x =0.6754421000.675 34.4 102一， 2= 190.4n / mm-_2二 f =215 n /mm

16、表3.屋架杆件截面选择表杆件计算内 力kn截面规格截回面积2cm计算长度cm回转半径cm长细比入稳定系数应力n/mm名 称编 号l 0xl 0yi xi y入x入x(j) x(j) y上 弦 杆所有-1240.2丁 160x100x1260.11150.8603.22.827.8253.4877.141500.706209.8下 弦 杆所有+1190.6“0 >90x1252.83006002.546.8911887.1350200.5ab-720.8卜 100x80x1034.33253.5081.2570.421500.680212.3斜bc+559.1卜80

17、 x824.6208.6260.82.443.7885.569.9350207.2腹cd-442.1卜90 x1034.4228.72285.92.744.282.068.11500.675190.4de+215.82卜80 x618.79228.72285.92.473.7392.6076.65350114.8杆ef-143.49卜80 x618.79250.3312.92.473.73101.383.91500.547147.4fg+73.82卜80 x618.79249.5311.92.473.73101.083.635039.28竖aa-29.17卜80 x618.79199.0199

18、.02.473.7380.5753.351500.68422.69腹cc-58.33卜80 x618.79183.2229.02.473.7374.1761.391500.72542.81杆ee-58.33卜80 x618.79207.2259.02.473.7383.8969.441500.66246.88图4.杆件内力值(kn1、下弦节点“ c”先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，然后计算下弦杆与节点板之间的 连接焊缝。(1) bc杆焊缝计算n=559.1kn=559100n角焊缝强度设计值 f=160 n /mm2根据焊角高度的构造要求及所选用角钢的型号，取hf =6mm采用

19、三面围焊，端焊缝长度lw3 =80mm,所承受的力为：n3 =0.7hj %3 f ffw =0.7 6 2 80 1.22 160 = 131.174kn肢背、肢尖所承受的力为：n131.174n1 =k1n3 =0.7 559.1-325.8kn22n3131.174n2 = k2n - 3 =0.3 559.1 - 22肢背、肢尖所需的焊缝长度为：n1325800l / 二= 102.14kn=242mm，取 250mm2 0.7 hf ff 1 2 0.7 6 160lw2n22 0.7 hf ff1021402 0.7 6 160=75.9m簿取 80mm(2) cc杆焊缝计算n=-

20、81.27kn=-81270n ,设 hf = 6mm肢背:w1k1n2 0.7 hff0.7 812702 0.7 6 160=42mm,取 50mm肢尖：lw2k2n _ 0.3 812702 0.7 hf ff - 2 0.7 6 160= 18mm,取 50mm此处是考虑到焊缝长度的构造要求，焊缝最小计算长度应不小于8hf和40mm故焊缝长度取为50mm(3) cd杆焊缝计算n=-442.1kn=-442100n ,设 hf =6mm采用三面围焊，端焊缝长度lw3 =90mm,所承受的力为:n3 =0.7h-lw3 f ffw =0.7 6 2 90 1.22 160 = 147.57

21、1kn肢背、肢尖所承受的力为：n1 =k1 n - = 0.7 442 .1 -147 .571 = 235 .7kn 22n3n2 = k2n 3 2147 .571= 0.3 442 .1 = 58 .84 kn2肢背、肢尖所需的焊缝长度为:w1n1_2357002 0.7 hf ff2 0.7 6 160=175mm,取 180mmw2n2_588402 0.7 hf ff 1 2 0.7 6 160=43mm,取 50mm(4)下弦杆焊缝验算下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻内力之差：根据节点放样，得节点板尺寸为500 x 200mmn =937 -384.4 =552.6kn =552

22、600n肢背焊缝验算：设(hf =6mm)0.75 n2 0.7 hf l.1 v，0.75 5526002 0.7 6 (500 -10)_2-2= 134.2n/mm 二 ff =160 n /mm图5.下弦节点“ c”2、上弦节点“ b”bc杆焊缝计算与下弦节点“ c”相同。(1) ab杆焊缝计算n=-720.8kn=-720800n，设 hf =6mm采用三面围焊，端焊缝长度13 =100mm,所承受的力为：w 3n3 =0.7hf v lw3 f ffw =0.7 6 2 100 1.22 160 = 163.968kn 3i w 3 i i肢背、肢尖所承受的力为：n3163.968

23、n1 三kn 3 -0.65 720.8-386.5kn22n3163.968心=53=0.35 720.8-170.296kn22肢背、肢尖所需的焊缝长度为:lw1n1 2 0.7 hf3865002 0.7 6 160=287mm,取 300mmw2=126.7mm,取 130mmn2_1702962 0.7 hf ff 2 0.7 6 160(2)上弦杆焊缝验算作为无楝屋盖，本屋架上弦节点处要搁置大型屋面板，考虑搁置需要，将节点板缩进角钢肢背，并用槽焊缝连接。节点板缩入上弦杆肢背约 2t/3=8mm。肢背焊缝的塞焊缝承受节点集中荷载，槽焊缝按两条角焊缝计算hf=6mm焊缝设计强度还应乘以

24、折减系数放样情况，可定节点板尺寸为400 x 300mm0.8 。根据设肢尖焊缝hf =6mm。假定集中荷载p与上弦杆垂直，忽略屋架上弦坡度影响。(k1 an)2 +? m 1,22 (0.75 m 706700 2 十281.27 1.2222 0.7 hf l.12 0,7 6 400 -10 谈肢背焊缝计算:= 117 n /mm2 :二 0.8 ff = 0.8 160 = 128 n / mm2肢尖焊缝计算:k2 n 2 - j p 1.220.25 720.6 2281.27 ： 1.2222 0，7 hf 1 .2 0,7 6400 - 10 . . .2= 72,6n /mm:

25、二 0.8 ff" =0.8 1602= 128 n /mm62l160x 100x 12250150-508.64kn0kn2l100x 80 x 10kn51762l80x64、跨中下弦拼接节点“ (1)下弦杆拼接计算下弦杆拼接采用同号角钢，并采取削圆棱角和切去垂直肢宽度 等构造处理。拼接接头一侧的连接焊缝长度按下弦杆等强度计算，设焊缝hf8mm,每条焊缝所需长度为:l,4 0.7 hf ff ,一一 一2 一52,8 10215 二316mm4 0,7 8 160取拼接角钢长度：l = 1000mm 21. 20 20 = 2 316 20 20 = 672mm(2)下弦杆与节

26、点板连接焊缝计算节点一侧的连接焊缝按下弦杆内力的15%的算，焊缝长度按构造决定。设hf=8mm节点板尺寸为 500 x 450mm节点一侧焊缝：50l =2-2.0-1.0 =22cm,200.15n2 0.7 hf l .0.15 1190200272.45n / mm2 0.7 8 220(3 ) ii(4 ) hi0.15 n e 622 0.7 hf lw0.15 1190200 70 62-二 138.32n / mm2 0.7 8 (220)杆焊计算同屋脊节点“ i 杆焊缝计算72.45 2<138.32 fc .o+ i = 134n / mm < f f°

27、 = 160n / mm< 1.22 jn=-91.62kn=-91620n ,设 hf = 6mm则焊缝所需长度：kin0.7 91620肢耳：lw1 =47.7mm,取 60mm2 0.7 hfff , 2 0.7 6 160k2n0.3 91620肢大：l w2 =k = 20.5m m,取 50m m2 0.7 hfff ' 2 0.7 6 1608-? 2l140x 905z4x 10j图8.跨中下弦拼接节点“ ij884.87kr5、支座节点"a"(1)支座底板的计算 支座反力：r=8p=8x 81.27=650.16kn所需底板净面积：八 r 6

28、5016007”口2an = - = = 67725 mmfc 9.6 c设底板尺寸为250 x 250mm底板锚栓孔径为 50mm 底板平面净面积：an= 250 250 -2二(50)2 2= 62500 -3927 = 58573mm底板下平均应力:6772558573-2= 1.156kn /mm底板为两相邻边支撑板，单位宽度弯矩为由巨=0.5,查表43得p =0.058a12m =0.058 7.97 (177)2 =14482n mm所需底板厚度：t =取 t=25mm>(2)加劲肋与节点板的连接焊缝计算6 1448220.1mm215加劲肋计算简图551508设一个加劲肋承受四分之一屋架支座反力,即 n1 =_r = 67725 =16931.25n 焊缝内44力为：v = n1 =16931.25n ,m =n1me=1693