钢筋结构屋架课程设计报告书

1、.陕西广播电视大学课程设计课程名称 ：钢结构专业 .专注.分校(工作站) ：专业：指导老师：学号：学生姓名：专业 .专注.目录1、设计资料 ······································&#

2、183;··12、结构形式及布置 ······································13、 荷载计算 ······

3、···································33.1永久荷载设计值 ·············

4、························33.2可变荷载设计值 ························

5、·············33.3荷载组合 ···································

6、83;····34、内力计算 ········································35、截面选择 ···

7、;·····································45.1上弦杆截面选择 ···········

8、;··························45.2下弦杆截面选择 ······················

9、;···············45.3腹杆截面选择 ·································

10、·····56、节点设计 ········································96.1下弦节点设计 ··

11、;····································96.2上弦节点设计 ············

12、··························147、附图·······················

13、·················16专业 .专注.1、设计资料2.1 某车间，长 240m ，跨度 27m ，柱距 6m ，车间内无吊车 、无天窗、无振动设备 。采用梯形钢屋架 ， 1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（ 1.4 kN/m 2），二毡三油加绿豆沙防水层 （ 0.4 kN/m 2 ）， 20mm厚水泥砂浆找平层（ 0.4kN/m 2），卷材屋面 ，屋面坡度 i=1/10 ，屋架简支于钢筋混凝土柱上

14、，混凝土强度等级 C20，上柱截面 400 ×400mm 。钢材选用 Q235B ，焊条采用 E43 型。屋面活荷载标准值 0.70 kN/m 2 。2.2 屋架计算跨度l02 70. 32 6.m7 ()2.3 跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度h01990 mm中部高度 h3325mm （为 l0 / 8.0 ）。2 、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示：图 2-1梯形钢屋架形式和几何尺寸图根据厂房长度 （240m>60m ）、跨度及荷载情况 ，设置五道上 、下弦横向水平支撑。 因柱网采用封闭结合 ，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水

15、平支专业 .专注.撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有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定，在各柱间下弦平面的跨中及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一道垂直支撑 。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：图 2-2屋架上弦支撑布置图图 2-2屋架下弦支撑布置图专业 .专注.图 2-3屋架垂直支撑布置图3、 荷载计算3.1 永久荷载设计值预应力钢筋混凝土大型屋面板：1.21.4 1.68kN / m2二毡三油防水层及找平层（20mm ）：1.20.41. 20. 42/k0.N9 6m支撑重量：1.20.0 70. 0

16、k8N42m /3.2 可变荷载设计值屋面活荷载：1. 40. 70. kN982m/3.3 荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为 ：F(1. 680. 960. 084)0. 981. 56kN33. 336专业 .专注.4 、内力计算考虑全跨静荷载和半跨活荷载的组合，在单位力作用下各屋架杆件的内力图如下：图 4-1 单位力作用下各屋架杆件的内力图当 F=33.336 kN 时，各屋架杆件的内力图如下 ：图 4-2F 作用下各屋架杆件的内力图5 、截面选择腹杆最大内力为251.4kN ，选用节点板厚度为 t8mm。5.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面 ，按最大内力计

17、算 ：Nmax387.4kN ， l 0x150.8cm ， l0 y300.0cm （ l1 取两块屋面板宽度 ）。选用两个等肢角钢2 1008 ， A31.28cm2 ， ix3.08cm,i y4.41cm专业 .专注. .l ox150.8=150xix50.03.08l oy300=150yi y68.04.41xy.0. 8660.780 （ b 类）双角钢 T 型截面绕对称轴 （y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yzb100.58l 0 y0.58300，t0.812.51017.4byz = y0.475b468.010.47510473.6130020.8yl 02y t 22故

18、由 maxyz73.6 ，按 b 类查表得y0.729截面验算 ： N387.4 103169.89N / mm2f 215N / mm2A0.729 31.28102大型屋面板与上弦焊牢 ，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值 。填板每个节间放一块 （满足 l1 范围内不少于两块），la75.4cm40i403.08123.2cm5.2 下弦杆截面选择下弦杆也采用相同截面 ，按最大内力计算 ：N max 383.4kN ， l0 x300cm ， l 0 y450cm选择两个不等肢角钢2908， A27.88cm2 ，i x 2.76cm ， i y4.02c

19、mxl ox300108.7=350ix2.76yl oy450111.9=350i y4.02专业 .专注.N383.410322A27.88102137.5 N / mm215N / mm5.3 腹杆截面选择 杆件 A-a ： N16.67kN ， l oxl oy199cm选用两个等肢角钢2635 ，组成 T 型截面截面几何特性 ： A12.29cm2 ， i x1.94cm ， i y2.89cmxy199102150 ，1.9419968.9150 ，2.89x 0.542y 0.758截面验算 ：N16.67 10325.03N / mm2f 215N / mm2min A0.54

20、2 12.29 102 杆件 B-a： N251.4kN ， lox l oy251.8cm选用两个不等肢角钢2 100637 ，长肢相并 。截面几何特性 ： A22.22cm2 ， i x3.20cm ， i y2.58cmxy251.879.1150 ，3.2251.898.1150 ，2.58xy0. 693 ，0. 567截面验算 ：N251.4 103102199.5N / mm2215N / mm2min A0.56722.22 杆件 B-b ： N182.3kN， lox0.8l0.8260.1208.1cm ， loy 260.1cm所需截面 : AnN182.38.48cm2

21、f215选用两个等肢角钢2 505 ，组成 T 形截面截面特性 ： An9.61cm28.48cm2 ， i x1.53cm ， i y2.38cmx208.1 136.6 350 ， y260.1109.8 3501.532.38专业 .专注. 杆件 C-b ： N33.3kN ， lox0.8l0.8227.5182cm ， loy227.5cm.选用两个等肢角钢2505 ，组成 T 形截面 。截面几何特性 ： A9.61cm2 ， i x1.53cm ， i y2.38cmx182 =119.7 150 ，1.53x 0.438y227.52.3896.2150 ，y 0.580截面验算

22、 ：N33.3 10379.1N / mm2215N / mm2min A0.438 9.61 102 杆件 D-b ： N139.0kN ， lox0.8l 0.8 285.1228.1cm ， loy 285.1cm选用两个等肢角钢2 70 5 ，组成 T 形型截面截面几何特性 ： A14.82cm2 ， i x2.32cm ， i y3.36cmx228.198.3150 ，x0.566y2.32285.13.3685.2150 ，y0.652截面验算 ：N139.0103165.7N / mm2f 215N / mm2min A0.566 14.82 102 杆件 D-c ： N86.

23、0kN ， l ox0.8l0.8285.1228.1cm ， loy285.1cm所需截面 ： AnN86.0400mm2f215选用两个等肢角钢2505，组成 T 型截面截面几何特性 ： A9.6cm24cm2 ， i x1.94cm ， i y2.89cm228.1117.6350 ，285.1x1.94y2.8998.7 350 杆件 E-c： N50kN ， loxl0.8257.5206cm ，loy257.5cm0.8采用两个等肢角钢2505 ，组成 T 形截面截面几何特性 ： A9.61cm2 ， i x1.53cm ， i y2.38cm专业 .专注.206150 ， x0.

24、364x134.61.53257.5150 ， y0.501y108.82.38截面验算 ：N50.0 103142.9N / mm2f 215N / mm2min A0.364 9.61 102 杆件 E-f 及 H-g ：内力 N 小于杆件故采用两个等肢角钢2505 ，组成杆件 F-f 及 I-g ：内力 N 小于杆件故采用两个等肢角钢2505 ，组成D-c ，杆长 l 同样小于杆件D-c ，T 形截面时 ，可满足受力要求 。E-c，杆长 l 同样小于杆件 E-c，T 形截面时 ，可满足受力要求 。 杆件 G-f 及 f-c ： Nmax33.3kN ， lox207.8cm ， loy

25、207.8cm选用两个等肢角钢 2 505 ，组成 T 形截面截面特性 ： A 9.61cm2 ， i x1.53cm ， i y2.38cmx 207.8 135.8 150 ， x 0.3881.53y 207.8 87.3 150 ， y 0.6652.38截面验算 ：N33.3 10389.3N / mm2f215N / mm2min A0.388 9.61 102 杆件 J-g 及 g-d ： N max129.7kN ， lox223.9cm ， loy223.9cm所需截面 : AnN129.76.03cm2f215选用两个等肢角钢263 5，组成 T 形截面截面特性 ： An

26、12.29cm260.32cm2 ， ix1.94cm ， i y2.89cmx223.9115.4350，y223.977.5 3501.942.89杆件 J-e：选用 263 5 ，中央竖杆采用十字形截面 ，其斜截面计算长度l0 0.9332.5=299.3 cm各杆件截面选择结果列表如下表5-1 ：专业 .专注.表 5-1 屋架杆件截面选择表计算长度截面面内力设计长细比计算应力杆件杆件（ cm ）积容许长细值 N所选截面（ N/mm 2名称号（ cm 2比 （ kN ）l0xl0yxy）上弦2100 ×H-I-387.4150.830031.285073.6150169.9杆8

27、下弦c-d383.4300450290 ×827.88108.7 111.9350137.5杆A-a-16.67199199263 ×512.2910269150252100 ×B-a-251.4251.8251.822.2279.198.1150199.563 ×7B-b182.3208.1260.1250 ×59.61136.6109.8350189.7C-b-33.3182227.5250 ×59.61119.796.215079.1D-b-139228.1285.1275 ×514.8298.385.2150165.

28、7腹杆D-c86228.1285.1250 ×59.61117.698.735089.5E-c-50206257.5250 ×59.61134.6108.8150142.9E-f24.3150.6188.3250 ×59.6198.479.135025.3H-g23162.1202.6250 ×59.61105.985.135023.9F-f-33.3103128.8250 ×59.6167.351.115054.7I-g-33.3121151.3250 ×59.6179.154.115069.4专业 .专注.G-f-33.3207.

29、8207.8250 ×59.61135.887.315080.36f-c-6.3207.8207.8250 ×59.61135.887.315016.07J-g129.7223.9223.9263 ×512.29115.477.5350105.5g-d105223.9223.9263 ×512.2996.948.635085.4J-e0299.3263 ×512.29171.4 115.13500专业 .专注.6 、节点设计各节点的节点板厚一律取8mm ，各杆内力如图 4-2 所示 。6.1 下弦节点设计 （图 6-1 ）6.1.1 下弦节点

30、b 设计首先，计算腹杆与节点板连接焊缝尺寸 ，然后按比例绘出节点板形状和尺寸，最后验算下弦与节点板的连接焊缝。已知焊缝的抗拉 、抗压和抗剪的强度设计值 ：f w f 160N / mm2设杆 B-b 的肢背和肢尖焊缝分别是 h f 6mm 和 h f 5mm ，则所需焊缝长度为 ：2 / 3182.31036102.4mm ，取 110mm肢背： l w10.76221601/ 3182.3103554.3mm，取 80mm肢尖： l w20.7522160设杆 D-b 和肢尖焊缝分别是 hf6mm 和 hf5mm，则所需焊缝长度为2 / 31391032681mm取 100mm肢背： l w

31、10.7616021/ 31391032551.4 mm取 80mm肢尖： l w20.751602C-b 杆内力较小 ，焊缝按构造采用 。根据上述腹杆焊缝长度 ，并考虑杆件之间应留有间隙，按比例绘出节点大样图 。专业 .专注.图 6-1 下弦节点图从而确定节点板尺寸为3152758mm 。其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差NN bcN ab314.3139.7174.6kN 。实际节点板长度是31.5 cm ，下弦与节点板连接的角焊缝计算长度l w 31.520.5 30.5cm采用 hf5mm ，肢背焊缝应力为 ：2 / 3174.610354.8N / mm f fw160N / m

32、m220.75305焊缝强度满足要求 。下弦节点 c 的设计设节点所有焊缝为h f5mm ，所需焊缝长度如下 ：杆 D-c 内力 N 86.0kN2 / 386103肢背： l w10.752 5 59.4 mm2160专业 .专注. .1/386103肢尖： l w20.752 5 34.7 mm2160杆 E-c 内力 N50kN2 / 350103肢背： l w10.752 5 39.9 mm21601/386103525.0mm肢尖： l w20.7522160杆 f-c 内力 N33.3kN2/3 33.3103529.9mm肢背： l w10.75221601/386103520.

33、0mm肢尖： l w20.7522160所有焊缝均按构造 （节点板尺寸 ）确定，焊缝长度均需大于 60mm 。下弦与节点板连接的焊缝长度为32cm ，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差N383.4314.369kN.1下弦与节点板连接的角焊缝计算长度l w3220.531cm采用 h f5mm，所受较大的肢背处焊缝应力为：2/ 3 69.110321.3 N / mm f fw160N / mm220.75310焊缝强度满足要求 。下弦节点 d 的设计设节点所有焊缝为 h f5mm ，所需焊缝长度如下 ：杆 g-d 内力 N86.0kN2 / 3105103肢背： l w10.752 5 72.

34、8mm2160专业 .专注. .1/ 3105103541.4mm肢尖： l w20.7522160杆 H-d 内力 N50kN2 / 350103肢背： l w10.752 5 39.9 mm21601/386103525.0mm肢尖： l w20.7522160杆 G-d 内力 N28kN2 / 328103526.8mm肢背： l w10.75221601/328103518.3mm肢尖： l w20.7522160除 g-d杆肢背外 ，所有焊缝均按构造（节点板尺寸 ）确定，焊缝长度均需大于60mm 。下弦与节点板连接的焊缝长度为32cm ，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差N383.42

35、98.584.kN9下弦与节点板连接的角焊缝计算长度l w3220.531cm采用 h f5mm，所受较大的肢背处焊缝应力为：2/ 3 84.9103w160N / mm220.7526.2 N / mmf f310焊缝强度满足要求 。下弦节点 e 的设计下弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般hfth f5mm），拼接角钢这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊专业 .专注.缝长度按弦杆内力计算 。设焊缝 h f6mm ，则所需一条焊缝计算长度为:lw298.51030.76111.0mm4160

36、拼接角钢的长度取 400mm111.02222.1mm屋架分成两个运输单元 ，设置工地焊缝长度拼接，左半边的弦杆和腹杆与节点板连接用工厂焊缝 ，而右半边的弦杆与腹杆与节点板连接用工地焊缝。中间竖杆跟左半边在工厂焊牢再出厂 ，为便于工地拼接 ，在拼接的角钢与右半边斜杆上，设置螺栓孔 21.5 。 作为安装施焊前的定位之用 。 下弦杆与节点板之间用 h f 5mm 焊缝满焊。竖杆 J-e 的内力均很小 ，肢背与肢尖焊缝 h f5mm ，施焊长度均可按构造采用，至少 60mm ，采用 390 ×290 ×8mm ，所有焊缝均满焊 ，焊缝长度均大于所需长度。6.1.5 支座节点 a

37、 设计为了便于施焊 ，下弦板与支座底板的距离取130mm ，在节点中心设置加劲肋 ，加劲肋高度与节点板高度相等 。 支座底板计算支座反力 ： R 9F9 33.336300.0kN混凝土强度 C20， fc9.6N / mm2 ，所需底板净面积 ：An300 10331250mm29.6锚栓直径取 d25mm，锚栓直径取 50mm，则所需底板毛面积 ：A AnA0312.5 2 4 53.14 5372.13cm24按构造要求采用底板面积为专业 .专注.ab2828784cm2372.13cm2 ，垫板采用 100 10020 ，孔径 26mm.实际底板净面积为 ：An =7842 4 53.

38、145724.4cm24底板实际应力 ： q30010 32724.41024.14 N / mm22a1141.2141.4218.9cm2b113.3 13. 49. 4cm318. 9b19.43，查表得0.056 ，则a10.518.9Mqa 20.056 4.14 18928282 N mm所需底板厚度 ：t6M / f6 8282 / 21515mm 取 20mm故底板尺寸为 280280 20 加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的链接焊缝计算与牛腿焊缝相似，假定一个加劲肋的受力为屋架支座反力的四分 之一，即：1， 弯 矩：V300 75kN4M75 6.65498.8kN

39、 cm 。 加 劲 肋 高度 、 厚 度 取 与 中 间 节 点 板 相 同 （ 即495140 12 ）。采用 hf5mm ，验算焊缝应力 ：对 V对 M3f7 51 022. 2N/mm22 0. 7 5 (495 12)4f6498. 8 10218. 3N/mm220.7 5(4951 2)专业 .专注.f)22(ff18.3222.2226.8N / mm2f fw160N / mm21.22 节点板，加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力R=300kN ，其中每块加劲肋各传11，R300 75kN节点板传 1144R300105.7kN22节点板与底板的连接焊缝 l w

40、2( 280 10)540mm ，所需焊脚尺寸为hfR / 21501032.48mm采用 hf5mm0.7 lw f fw0.7540160每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为： lw(1402010)2220mm ，所需焊脚尺寸为 hfR / 475 1035mm0.7 lw f fw0.72203.04mm 取 hf160 下弦杆与支座斜杆和竖杆焊缝计算下弦杆 a-b内力 N139.7kN ，肢背和肢尖焊缝均为 hf6mm ，则所需焊缝长度为：肢背：l w12 / 3139.710320.762 6 81.6 mm160肢尖：l w21/ 3139.710320.762 6 46.8 mm160斜杆 B-a 内力 N251.4kN 肢背和肢尖焊缝均为 h f6mm ，则所需焊缝长度为 ：肢背：l w12 / 3251.410 36137.3mm20.762160肢尖：l w21/ 3251.410320.762 6 71.7 mm160竖杆 A-a 内力 N16.67kN ，肢背和肢尖焊缝均为h f5mm ，则所需焊缝长度为：专业 .专注