钢结构课程设计计算书书

1、_20132014学年第一学期钢结构课程设计专业班级：土木 xxx姓名：xxxxxx学号：精品资料_指导老师：xxxxxxx日期：2014年1月目录一、设计资料 . 3二、屋架布置及几何尺寸 . 31.几何尺寸 .32.支撑布置 .3三、荷载计算 . 41.荷载 . . 42. 荷载组合 . 4四、内力计算. . . 4五、杆件截面设计. . 61. 上弦杆截面计算. 62. 下弦杆截面计算. 7精品资料_3.斜杆截面计算 . 84.竖敢截面计算 .13六、节点设计. 171.下弦节点设计. . 174. 支座节点设计 . . 18精品资料_一：设计资料某单跨单层厂房，跨度L=24m ，长度

2、54m ，柱距 6m ，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5 ×6.0m 太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF ，焊条采用E43 型，手工焊。柱网布置如图 1 所示， 杆件容许长细比：屋架压杆 =150 ，屋架拉杆 =350 。B00042A500550060006000600060006000600060006000500123456789101112图 1 柱网布置图二屋架形式及几何尺寸由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i 精品资料_1/10 。屋架跨度l24m ，每端支座缩进0.15m ，计算跨度l0l

3、 2×0.15m 23.7m ；端部高度取H 0 2m ，中部高度H 3.2m ；起拱按f l0 /500 ，取 50mm ，起拱后的上弦坡度为1/9.6 。配合大型屋面板尺寸（1.5*6m ），采用钢屋架间距B 6m ，上弦节间尺寸1.5m 。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。（屋架计算跨度=24000-300=23700mm。屋架端部高度H0=2000mm 。）图 2 屋架的杆件尺寸由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3 道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚

4、性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部6 榀为 WJ1a , 设 6 道系杆的连接板，端部第2 榀为 WJ1b ，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c 。精品资料_图 3 上弦平面22ccbaaaaaab1J111111111WJJJJJJJJJWWWWWWWWW111-12-2图 4 下弦平面与剖面三、荷载计算精品资料_1、荷载永久荷载大型屋面板0.50+0.001 ×38=0.535 KN/m 2防水层0.10KN/m 2屋架及支撑自重0.15KN/m 2悬挂管道0.05KN/m 2小计 0.835 K

5、N/m 22 、 可变荷载（标准值）屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算屋面活载0.58 kN/m 2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。由永久荷载控制的荷载组合值为：1.35 ×0.835+0.7 ×1.4 ×0.58 =1.696 kN/m 2由可变荷载控制的荷载组合值为：1.2 ×0.835+1.4 ×0.58 =1.814 kN/m2故可变荷载效应起控制作用。永久荷载设计值： 1.2×0.835 = 1.002 kN/m 2可变荷载设计值：

6、1.4×0.58=0.812 kN/m 23 、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：(1) 全跨永久荷载 +全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载F= （ 1.002+0.812 ）×1.5 ×6 = 16.33 kN(2) 全跨永久荷载 +半跨可变荷载全跨节点永久荷载F1=1.002 ×1.5 ×6 = 9.02 kN精品资料_半跨节点可变荷载F2=0.812 ×1.5 ×6=7.31 kN(3) 全跨屋架与支撑 +半跨屋面板自重 +半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：F3=1.2 ×0.15

7、 ×1.5 ×6= 1.62 kN半跨屋面板自重及活载产生的节点荷载：F4= （ 1.2 ×0.535+1.4 ×0.58 ）×1.5 ×6=13.09 kN以上 1 ）， 2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。四、内力计算按屋架内力系数图计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其

8、中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。_精品资料_杆内力系数杆件名称P=1内力计算表表 1内力计算全跨永久全跨永久荷载 +全跨屋架支撑 +计算内荷载 +全半跨可变荷载半跨屋面板 +半力精品资料_在左在右跨可变荷P1=9.02kN跨可变荷载KN全跨半跨半跨载P2=7.31kNP3=1.62kNP=16.33kN 左=P1×P4=13.09kNN+P2 ×N 左=P3 ×+P4N=P×N 右=P1××+P2 ×N 右=P3 ×+P4×A-B0000000上 B-D-6.2

9、53-2.476-8.729-142.54-124.4596.84-95.99-46.55-142.54弦 D-F-9.036-4.486-13.522-220.81-188.02-154.76-140.19-80.63-220.81杆 F-K-9.152-6.075-15.227-248.66-204.25-181.76-144.47-104.19-248.66K-H-7.362-7.362-14.724-240.44-186.63-186.63-120.22-120.22-240.44a-c3.4891.2504.73977.3968.2551.8853.3524.0477.39下c-e7

10、.9993.52611.525188.20162.43129.73123.3864.83188.20弦e-g9.3245.29714.621238.76200.04170.60145.7493.02238.76杆g-h8.4168.71617.132279.77216.05218.24137.92141.85279.77a-B-6.532-2.340-8.872-144.88-127.77-97.13-99.88-45.00-144.88B-c4.6872.1126.799111.0395.5976.7772.3738.66111.03斜 c-D-3.395-2.029-5.424-88.57

11、-73.74-63.76-53.23-35.35-88.57杆 D-e1.8821.7913.67359.9846.8946.2230.5929.3959.98e-F-0.697-1.799-2.496-40.76-27.61-35.66-13.17-27.59-40.76F-g-0.4561.5571.10117.986.6021.31-4.1922.1622.16精品资料_g-K1.550-1.522 0.0280.4611.58-10.8720.33-19.8820.33K-h-2.474 1.378 -1.096-17.90-27.970.19-34.1616.26-34.16a-A-

12、0.500 0-0.500-8.17-8.17-4.51-7.36-0.81-8.17c-C-1.000 0-1.000-16.33-16.33-9.02-14.71-1.62-16.33竖e-E-1.000 0-1.000-16.33-16.33-9.02-14.71-1.62-16.33杆g-G-1.000 0-1.000-16.33-16.33-9.02-14.71-1.62-16.33h-H0.9830.983 1.96632.1024.9224.9216.0516.0532.10五、杆件截面设计1 、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N = -248.66kN（压力

13、），查单节点板桁架和桁架节点板厚度 3 9 表 可知节点板厚度选用 8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。计算长度屋架平面内取节间轴线长度 l 0 x150.8cm屋架平面外根据支撑和内力变化取l 0 y 2150.8301.6cm因为 2l 0 xl 0y ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图1 所示。y8xxy图 1上弦截面设90 ，查轴心受压构件的稳定系数表0.621需要截面积AN248.661031 8 6 mm22f0.621215需要回转半径ixl 0x 150.81.68cml 0 y301 .690i y3 .35cm90精品资料_根据需要的 A 、 ix 、 iy

14、 ，查钢结构 P328 角钢型钢表，选用 2 11070 6，A = 21.27c ,ix = 2.01 cm ,iy = 5.29 cm。按所选角钢进行验算xl 0 x i x150 .82.0175yl 0 y i y 301 .6 5.29 57满足长细比： 150 的要求。由于y只需求出 minx，查轴心受压构件的稳定系数表，x0.720xN248.6610 3162N / mm2f 215N / mm2x A0.7202127所选截面合适。2 、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N=293.13kN （拉力），查单节点板桁架和桁架节点板厚度 3 9 表 可知中间节点

15、板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。计算长度屋架平面内取节间轴线长度 l 0 x300cm屋架平面外根据支撑布置取l 0 y600cm计算需要净截面面积AnN279.771031301mm2f215选用 2 80×50 ×6 （短肢相并），见图2 所示， A =15.12c , ix =1.41 cm , i y =3.98cm按所选角钢进行截面验算，取AnA 。y8xxy图 2 下弦截面精品资料_l0 x300 350l0 y600x213 yiy151 350i x1.413.98N279.77 103185 N / mm 2f215 N / mm 2A1

16、512所选截面满足要求。3 、斜杆截面计算 斜杆 a-BN = -144.88 kN (压力 )，l0 x = l0y = l =254.3 cm因为l0x = 0 y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使x =yli i选用 2 100 ×80×6 ，见图 3 所示， A = 21.27c , ix = 3.17 cm , iy = 3.38 cmy8xxy图 3斜杆 a-B 截面l0 x254.380 150属于 b 类截面x3.17ixl0 y254.375 150属于 b 类截面y3.38i y满足长细比：150 的要求。由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳

17、定系数表，x0.688N144 .8810399 N / mm2f 2 1 5N / mm2x A0.6882127所选截面合适。 斜杆 B-cN = 111.03 kN（拉力）， l0x = 0.8 l = 0.8 ×261.6=209.3c m , l0y = l =261.6 c m计算需要净截面面积AnN111.03 103516mm2f215选用 2 45×4 ，见图 4 所示， A = 6.97 c , ix = 1.38 cm , iy = 2.16 cm精品资料_y8xxy图 4 斜杆 B-c 截面按所选角钢进行截面验算：l 0 x209 .3 350l0

18、y261.6121 350x152yiy2.16i x1.38N 111.03 10 3f215 N / mm2A159 N / mm2697所选截面满足要求。3 斜杆 c-DN = -88.57kN ( 压力 )， l0x =0.8l =0.8 ×287.8=230.2cml0 y = l =287.8 cm计算需要净截面面积AnN88.5710 341 2mm2f2 15选用 2 63×6 ，见图 5所示， A =14.57 mm2, i =1.93cm , i= 2.91 cmxyy8xxy图 5 斜杆 c-D 截面按所选角钢进行截面验算xl0 x230.211915

19、0属于 b 类截面ix1.93yl0 y287.899150属于 b 类截面i y2.91精品资料_满足长细比：150 的要求。由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x0.442N88.57103138 N / mm 2f 215 N / mm2x A0.4421457所选截面合适。4斜杆D-e.N =59.98 kN （拉力）， l0x = 0.8 l =0.8 ×286.7= 229.4 cm ,l0y = l =286.7 cm计算需要净截面面积3AnN59.98 10279mm2f215选用 2 45×4 ，见图 6 所示， A = 6.97

20、c , ix = 1.38 cm , iy = 2.16 cmy8xxy图 6 斜杆 D-e 截面按所选角钢进行截面验算：xl0 x229.4166 350l 0y286.7133350ix1.38y2.16i yN59.98 10386N / mm2f215N / mm2A697所选截面满足要求。5 斜杆 e-FN = -40.76 kN ( 压力 )， l0x =0.8l =0.8 ×313.8=251.0cml0 y = l =313.8 cm计算需要净截面面积N40.763An102f21 519 0mm选用 2 63×6 ，见图7 所示，A=14.57c , x

21、= 1.93cm,y =2.91cmii精品资料_y8xxy图 7 斜杆 e-F 截面按所选角钢进行截面验算：l0 x251.0150xix1301.93l0 y313.8150yi y1082.91属于 b 类截面属于 b 类截面满足长细比： 150 的要求。由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x0.387N40.7610372 N / mm2f 215 N / mm2x A0.3871457所选截面合适。6 斜杆 F-gN = 22.16 kN（拉力），l0 x = 0.8 l =0.8 ×312.7= 250.2cm , l0y = l =312.7 c

22、m计算需要净截面面积N22.16 1032An103mmf215选用 2 45×4 ，见图 8所示， A = 6.97 c , ix = 1.38cm , iy = 2.16 cmy8xxy图 8 斜杆 F-g 截面精品资料_按所选角钢进行截面验算：l 0 x250.2181350xi x1.38l0 y312.7350yiy1452.16N22.16 10332N / mm2f 215N / mm2A697所选截面满足要求。7 斜杆 g-KN = 20.33 kN（拉力），N = -19.88kN（压力）l0 x =0.8l =0.8 ×340.5=272.4cml0 y

23、 = l =340.5c m计算需要净截面面积AnN20.33 10394mm2f215选用 2 70×5 ，见图 9所示， A =13.75 c , ix = 2.16cm , iy = 3.16 cmy8xxy图 9 斜杆 g-K 截面按所选角钢进行验算：l0 x272.4150 属于 b 类截面xix1262.16l 0 y340.5150 属于 b 类截面yi y1083.16满足长细比：150 的要求。由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x0.406N19.8810336 N / mm2f 215 N / mm2x A0.4061375精品资料_N2

24、0.33 10315N / mm2f 215N / mm2A1375综合考虑选用 2 70×5均满足压力和拉力的要求。8 斜杆K-h最大压力N=-34.16 kN（压力），l0x =0.8 l =0.8 ×339.3=271.4cml0y = l =339.3c m计算需要净截面面积AnN34.16103159mm2f215选用 2 70×5 ，见图 10 所示， A =13.75 c , ix = 2.16 cm , iy =3.16 cmy8xxy图 10 斜杆 K-h 截面按所选角钢进行验算l0 x271.4126150x2.16ixl0 y339.3150

25、y3.16107i y由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x 0.406N34.1610361N / mm2f 215 N / mm2x A0.4061375所选截面合适。4 、竖杆截面计算1边竖杆 a-AN = -8.17 N (压力 )， ,l0x = l0 y = l =200.0cm计算需要净截面面积AnN8.17 10338mm2f215精品资料_选用 2 56×5 ，A =10.83 c , ix =1.72 cm , iy =2.61 cm按所选角钢进行运算：xl0 x200116150属于 b 类截面i x1.72yl 0 y20077150属

26、于 b 类截面i y2.61满足长细比：150 的要求。由于xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x 0.458N8.1710322x A0.45816N / mm f 215N / mm1083所选截面合适。2竖杆 b-BN = -16.33 kN ( 压力 )， ,l0 x =0.8l =0.8 ×230=184cml0y =230cm选用 2 56×5 ，A =10.83 c , ix =1.72 cm , iy =2.61 cm按所选角钢进行运算：l0 x184150xi x1071.72l 0 y230150yi y882.61属于 b 类截面属于 b 类截面满足长细比： 150 的要求。由于 xy 只需求出minx ，查轴心受压构件的稳定系数表，x0.511N16.3310330 N / mm2f 215N / mm2x A0.5111083所选截面合适。3竖杆e-EN = -16.33 kN ( 压力 )，l0x =0.8 l =0.8 ×260=208cml0y = l =260cm精品资料_选用 2 56×5 ，A =10.83 c , ix =1.