钢结构课程设计2

1、目 录1 设计资料：12 结构形式与选型13 荷载计算34. 内力计算35杆件设计55.1 上弦杆55.2 下弦杆65.3 端斜杆75.4 支座竖杆75.5 斜腹杆86 节点设计116.1 下弦节点“c”设计116.3 屋脊节点“”136.4 下弦中央节点“”。146.5 支座节点“”157附屋架施工图一张。171 设计资料：1、 厂房柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：预应力大型屋面板4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重:屋面三毡四油防水层 ；水泥砂浆找平层;大型屋面板自重；保温层；一毡三油隔气层；水泥砂浆找平层。2） 活载：屋面雪荷载；施工

2、荷载；积灰荷载；5、 材质 钢，焊条型，手工焊。2 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于由于厂房有较大振动，故其支撑和上弦相同。梯形钢屋架支撑布置如图所示：3 荷载计算活荷载标准值取。荷载计算表荷载名称标准值设计值预应力混凝土大面板自重屋架及支撑自重屋面防水层水泥沙浆找平层保温层隔气层水泥沙浆找平层永久荷载总和施工活荷载积灰荷载可变荷载总和荷载组合方法：1、全跨永久荷载全跨可变荷载2、全跨永久荷载半跨可变荷载3、全跨屋架（包括支撑）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载4. 内力计算计算简图如下屋架构件内力组

3、合表杆件名称杆件编号单位荷载 F1恒载作用（KN/m²）活载（KN/m²）2.38杆件内力计算内力在左在右全跨全部恒载4.222屋架支撑0.382大型屋面板1.74在左在右全部组合一组合二组合三在左在右全部上弦杆AB0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC-4.37 -1.85 -6.22 -26.26 -2.73-7.61-3.22 -10.82 -10.40 -4.40 -14.81 -369.63 -329.94 -186.66 -369.63 CD-4.

4、37 -1.85 -6.22 -26.26-2.73 -7.61 -3.22 -10.82 -10.4 -4.40 -14.81-369.63 -329.94 -186.66 -369.63 DE-5.64 -3.36 -8.99 -37.96 -3.43 -9.81-5.84 -15.65 -13.41 -7.99 -21.40 -534.24-462.33 -239.85 -534.24 EF-5.64-3.36-8.99 -37.96-3.43-9.81-5.84-15.65-13.41-7.99-21.40-534.24-462.33-239.85-534.24FG-4.55 -4.5

5、5 -9.10 -38.43 -3.47 -7.92 -7.92 -15.84 -10.83 -10.83 -21.66 -540.81 -443.34 -199.98 -540.81 下弦杆ac2.54 0.93 3.47 14.651.32 4.41 1.62 6.04 6.04 2.22 8.26 206.19 186.21 105.93 206.19 ce5.33 2.647.96 33.61 3.04 9.27 4.59 13.85 12.67 6.2818.95 473.04 416.52 224.82 473.04 eg5.31 3.97 9.28 39.17 3.54 9.24

6、 6.90 16.15 12.64 9.44 22.08 551.25 466.29 228.78551.25 斜腹杆aB-4.75 -1.75 -6.50 -27.45 -2.48 -8.27 -3.04 -11.31 -11.31 -4.16 -15.47 -386.28 -348.84 -198.54 -386.28Bc3.16 1.584.74 20.00 1.81 5.49 2.75 8.25 7.52 3.76 11.28 281.52 247.68 133.38281.52 cD-1.86 -1.52 -3.38-14.28 -1.29 -3.24 -2.64 -5.88-4.4

7、3 -3.62 -8.05 -200.97 -168.39 -80.64-200.9 De0.54 1.34 1.887.95 0.720.942.34 3.281.29 3.20 4.48 111.87 100.35 56.34 111.87 eF0.62 -1.31 -0.69 -2.91 -0.26 1.07 -2.27 -1.20 1.46-3.11-1.64 -40.95 -54.18 20.43-54.1820.43 Fg-1.63 1.17-0.462 -1.95 -0.18 -2.84 2.04 -0.80 -3.882.78 -1.10 -27.45 -52.47 41.76

8、 -52.4741.76 竖杆Aa-0.50 0.00 -0.50 -2.11 -0.19-0.87 0.00 -0.87 -1.190.00 -1.19 -29.70 -29.70 -20.25 -29.70Cc-1.00 0.00-1.00 -4.22 -0.38-1.74 0.00-1.74 -2.380.00 -2.38 -59.40 -59.40 -40.50 -59.40Ee-1.00 0.00 -1.00 -4.22 -0.38-1.74 0.00 -1.74-2.38 0.00 -2.38 -59.40 -59.40 -40.50 -59.40 Gg0.41 0.41 0.81

9、 3.43 0.31 0.71 0.71 1.41 0.97 0.971.93 48.2439.6017.9148.24注：杆eF和杆Fg内力变号，“+”为拉力，“-”为压力。5杆件设计5.1 上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即。上弦杆计算长度：在屋架平面内：。在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取。上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力；中间节点板厚度选用。支座节点板厚度选用。设，截面需要回转半径：；按类截面查表得时，需要截面面积：查表选用截面2，截面供给：。验算整体稳定性：对于轴心受压杆：。，按，查所选截面合适。截面如图所示：5.2 下弦杆整个下弦采用

10、等截面，按下弦的最大设计内力设计，即。下弦杆计算长度：在屋架平面内：。在屋架平面外，根据下弦支撑和内力变化情况，取。需要截面面积为。查表选用截面2，长肢相连。截面供给：。验算整体稳定性： ，。所选截面合适。截面如图所示：5.3 端斜杆杆件轴力。因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。设，截面需要回转半径：；按类截面查表得时，需要截面面积：查表选用截面2，截面供给：。验算整体稳定性：对于轴心受压杆：。，按，查所选截面合适。截面尺寸形式如图所示：5.4 支座竖杆杆件轴力。因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。设，截面需要回转半径：；按类截面查表得时，需要截面面积：查表选用截面2，截面供给：。验算整体

11、稳定性：对于轴心受压杆：。，按，查所选截面合适。由于截面面积较小，考虑规范要求决定选用2。截面形式如图所示：5.5 斜腹杆杆件轴力：压应力。拉应力。计算长度：。采用两等肢角钢， 设，截面需要回转半径：；，按类截面查表得时，需要截面面积：查表选用截面2，截面供给：。验算整体稳定性：对于轴心受压杆：。，按，查压应力：拉应力：所选截面合适。由于截面面积较小，考虑规范要求决定选用2所选截面合适。截面尺寸形式如图所示：其余各杆件截面选择计算过程不一一列出，其计算结果列于下表屋架杆件截面选择表：杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm²）回转半径（cm）长细比容许长细比稳定

12、系数计算应力上弦FG-540.81150.8301.521 25×80×728.1922.36.0465.5449.921500.776247下弦ab551.253003002 75×50×818.934 2.35 2.27127.7 132.2 350291.1斜腹杆aB-386.28 2532532 100×80×621.2743.17 3.44 79.8 73.51500.689263.5Bc281.52 209.04261.32 63×40×59.986 2.00 1.83 105 143 350282 c

13、D-200.9229.12286.42 75×514.8242.33 3.4598.383 150 0.566 239De111.87229.12286.42 45×35.318 1.40 2.22 163.7 129 350 210.4 eF-54.18 249.92312.42 56×36.686 1.75 2.64143 118150 0.334 242.6Fg-52.47 249.92312.42 56×36.686 1.75 2.64 143118 150 0.334235竖杆Aa-29.71991992 56×36×35.

14、4861.8 1.66111120 150 0.437 124 Cc-59.4 183.22292 50×35.942 1.55 2.41 118.2 95150 0.447 223.6 Ee-59.4207.22592 50×47.758 1.54 2.43 134.5106.6 150 0.368 208.1 Gd48.24231.2289245×35.318 1.402.22165.1130.2350 90.7为了方便施工，腹杆种类不宜超过4种，且考虑规范要求：钢结构中受力构件及其连接中不宜采用截面积小于。现根据计算出来的截面，将腹杆截面类型统一：腹杆名称原

15、选现选aB2 100×80×62 100×80×6Bc2 63×40×52 63×40×5cD2 75×52 75×5De2 45×32 56×4eF2 56×32 56×4Fg2 56×32 56×4Aa2 56×36×32 63×40×5Cc2 50×32 56×4Ee2 50×42 56×4Gg245×32 56×46 节点设计6.

16、1 下弦节点“c”设计用E50型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值“”杆所需焊缝长度：设“”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需焊缝长度：肢背：，取，合适。肢尖：取，取合适。“”杆所需焊缝长度：设“”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需焊缝长度：肢背：，取取合适。肢尖：取取合适。“”杆所需焊缝长度：由于“”杆的内力，很小，按构造规定取。节点板尺寸为：，节点板与下弦连接焊缝厚度取，焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，由于所以取焊缝计算长度为。受力较大的肢背处的焊缝应力为：，各尺寸如图所示：6.2上弦节点“”设计“”杆所需焊缝长度：设“”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需焊缝长度：肢背：，取取合适。肢尖：取取合适。为了方

17、便在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来，这时设计强度应乘以0.8的折减系数，计算时假定集中荷载与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：上弦肢背角焊缝内的剪应力为：各尺寸如图所示：6.3 屋脊节点“”弦杆采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够紧密结合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削去，且截去垂直肢的一部分宽度，设拼接角钢与受拉弦杆之间的角焊缝，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：拼接角钢长度上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，演算如下：设“”杆的肢背和肢尖焊缝为和。所需的焊缝长度为：肢背：，取。肢尖：，取。验算节点板强度：上弦与节点板

18、焊缝长度为，则：上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的计算。焊缝应力为：各尺寸如图所示：6.4 下弦中央节点“”。和 杆与节点板的连接焊缝长度计算：设杆的肢尖和肢背焊缝，则所需焊缝长度为：肢背：，。小于构造要求长度，取。肢尖：，。小于构造要求长度，取。 下弦杆与节点板的连接焊缝计算：由于，所以此焊缝按构造配置：取。竖杆“”与节点板的连接焊缝计算：“”的内力为，设肢背和肢尖焊缝，则所需焊缝长度:肢背：，。小于构造要求长度，取。肢尖按构造配置，取。 求拼接角钢的总长度：取。6.5 支座节点“”为了便于施焊，下弦杆与支座底板的距离取。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度为。 支座底板的计算支座反力：支座底板的平面尺寸取为，如果仅考虑有加劲肋的部分底板承受支座反力，则承压面积为：验算柱顶混凝土的