钢结构课程设计27

1、一设计资料某厂房总长度90m，跨度根据不同的学号从附表中取，跨度L=24。纵向柱距6m 。钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），钢材选用Q235,焊条E43，手工焊。二屋架形式和几何尺寸确定屋架的计算跨度、端部高度、跨中高度、起拱高度。配合屋面板1.5m的宽度，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式屋面板采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用），故采用屋檩体系，梯形屋架，屋架计算跨度应取l=1-2

2、*150=24000-300=23700mm,取屋架端部高度H。=1990mm.为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。屋架跨中起拱1/500,可取50mm.屋面坡度i=1/10几何尺寸如下图所示：三支撑布置由于房屋长度为90m，故在房屋两端第二开间及跨中开间设置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性，其余三道为柔性系杆如下图。四荷载和内力计算 荷载资料：永久荷载包括屋架和支撑自重、大型屋面板自重、保温层、防水层、找平层等自重；可变荷载包括屋面活荷、雪荷载，

3、取两者之间的大值，风荷载及积灰荷载不考虑。屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L=0.384 KN/m2，屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35KN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载=1.2 KN/m2屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层 0.65 KN/m2(按分组附表取) 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2 永久荷载总和 3.584 KN/m2

4、屋面活荷载（大于雪荷载） 0.7 KN/m2 屋面积灰荷载 1.2 KN/m2 荷载组合： 使用阶段：全跨永久荷载全跨可变荷载 全跨永久荷载半跨可变荷载 荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载并根据式（3.18）和式（3.19）计算。在本题中设计时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。按照可变荷载效应控制的组合计算：其中，取永久荷载，荷载分项系数；屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数，屋面积灰荷载积灰荷载，;则节点荷载设计值为按照永久荷载效应控制的组合计算：其中，永久荷载，荷载分项系数；屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数；组合系数；积灰

5、荷载;则节点荷载设计值为 故应取节点荷载设计值F=64KN 内力计算不考虑起拱：本设计采用图解法计算内力。应用图解法求得单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各杆内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力正、负最大值作为设计屋架的依据。24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值五、杆件截面设计1、上弦杆整个上弦采用等截面，按FH杆件的最大设计内力设计，即N=-976.64KN计算Q345-C钢f=345N/mm²，；屋架平面内（取节间轴线长度）：屋架平面外（取支撑节点间距离）

6、：选用两个不等肢角钢，短肢相并,整体稳定系数按b类设，查Q235钢稳定系数表，可得则需要的截面面积：需要的回转半径：，根据需要（A、）查角钢规格表，选用140×90×8，肢背间距，均满足：长细比，仅求查表，则：（满足）2、下弦杆整个上弦采用等截面，按最大设计内力杆件的内力值设计，即N=970.88KN，计算， 屋架平面内（取节间轴线长度）：屋架平面外（取支撑节点间距离）：选用两个不等肢角钢，短肢相并（如图所示）,整体稳定系数按b类N=970.88KN，因跨中有通长系杆，所以所需截面面积：根据需要（A、）查角钢规格表，选用 140×90×8，肢背间距，（）

7、，仅求（满足）3、端斜杆aB杆（1）杆件轴力：N=567.68KN （2）上弦杆计算长度：（3）截面选择，选用两个不等肢角钢，长肢相并（如图所示）,使。选用125×80×8，肢背间距，,，（4）截面验算，仅求查表，则： 故所选截面合适4、Bc杆（1）杆件轴力：最大拉力：N=440.32KN （2）计算长度屋架平面内：屋架平面外：（3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并,整体稳定系数按b类选用270×6，（，,，）（4）截面验算，满足，满足 （满足）5. Fg杆（1）杆件轴力：最大拉力：N=+71.04KN （2）计算长度屋架平面内：屋架平面外：（3）截面选择选用

8、两个不等肢角钢，短肢相并,整体稳定系数按b类选用250×5，（，,，）（4）截面验算，满足，满足 按压杆的容许长细比选用截面即可满足要求6. gH杆（1）杆件轴力：最大拉力：N=+1.28KN （2）计算长度屋架平面内：屋架平面外：（3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并,整体稳定系数按b类选用263×5，（，,，）（4）截面验算，满足，满足 按压杆的容许长细比选用截面即可满足要求7. Hi杆（1）杆件轴力：最大拉力：N=-69.12KN （2）计算长度屋架平面内：屋架平面外：（3）截面选择由于压力很小亦按容许长细比选用263×5，（，,，）（4）截面验算，满足

9、，满足 8. 竖杆Ii杆（1）杆件轴力：最大拉力：N=+131.1KN （2）计算长度 （3）截面选择由于压力很小亦按容许长细比选用263×5，（，,，）（4）截面验算，满足，满足 9、竖杆Gg杆（1）杆件内力：， （2）上弦杆计算长度：屋架平面内：屋架平面外：（3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并（如图所示）,整体稳定系数按b类因杆件内力较小，取，根据需要（A、）查角钢规格表，选用256×5，,，（4）截面验算，仅求查表，则：故所选截面合适六、节点设计1）屋脊节点 竖杆Ii杆端焊缝按构造取hf和Lw为5mm和80mm，上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定

10、只承受屋面板传来的集中荷载，一般不做技术。角钢肢尖焊缝应取上弦内力N的15%进行计算，即N=0.15N=0.15×941.44=141.216KN即N=0.15×436.9=65.5KN，其产生的偏心弯矩M=Ne=141.216×1000×70=9885120 现取节点板尺寸如图 设肢尖焊脚尺寸hf2=6 mm.则焊缝计算长度lw2=200-2×6-5=183 mm。其肢尖焊缝强度： 上弦杆起拱后坡度为1/9.6。拼接角钢才用与上弦相同截面，热弯成型。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸hf=t-2=10-2=8mm, 则

11、接头一侧需要的焊缝计算长度lw = mm，拼接角钢的总长度： L=2(lw+2hf)+a=2×(210+2×8)+（10+2×1/9.6×90）=480.75 mm 取L=500mm。 拼接角钢竖肢需切去的高度为 =t+hf+5=10+8+5=23 mm 取=25 mm 则竖肢余留高度为65 mm。2）下弦拼接节点拼接角钢采用与下弦相同截面。拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强度设计。设角焊缝焊脚尺寸hf=t-2=8-2=6mm,则接头一侧需要的焊缝长度为拼接的角钢的总长度为取l=800mm.3)支座节点 根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用-380&#

12、215;12×440。为便于施焊，去底板上表面至下弦轴线的距离为160 mm。且在支座中线处设加劲肋-90×10，高度与节点板相同，亦为440 mm。 底板计算支座反力 根据构造需要，取底板尺寸为280 mm×380 mm。锚栓采用2M24，并用U型缺口。柱采用的C30混泥土fcc=14.3 。作用于底板的压力为 (满足) 底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板，故应按式计算底板单位宽度上的最大弯矩 b1/a1=79.2/169.8=0.466, 查表6.10得=0.0546 需要底板厚度： f=205N/mm2 t= mm 取t=20 mm 加劲肋计算对加劲肋和节点板间的两条竖直焊缝进行验算设hf=6 mm,取焊缝最大计算长度lw=