土木工程--本科--钢结构课程设计

1、钢结构课程设计1设计资料某一单层单跨工业长房。厂房总长度为，柱距，跨度为。屋面采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，采用混凝土强度等级为，檩条间距，屋面坡度为。柱截面尺寸为，永久荷载标准值为，当地基本风压为，雪荷载标准值为，积灰荷载标准值为。2结构形式与布置屋架的计算跨度：，端部高度：（轴线处），屋脊处高度为。屋架几何尺寸及内力见图1所示。 图1 屋架几何尺寸及屋架内力屋架支撑布置见图2和图3所示。 图2 上弦横向水平支撑图3下弦横向水平支撑3荷载与内力计算3.1荷载计算屋面永久荷载标准值 屋架及支撑自重标准值 可变荷载标准值雪荷载 积灰荷载 3.2荷载组合节点荷载设计值：按可变荷载效应控

2、制的组合 按永久荷载效应控制的组合 故节点荷载取为，支座反力为。3.3内力计算用图解法或数解法皆可解出全跨荷载作用下屋架杆件的内力。其内力如图1。4杆件截面设计腹杆最大内力，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取；其余节点板与垫板厚度取。4.1上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算：，。选用2，。 （b类）双角钢T型截面绕对称轴应按弯扭屈曲计算长细比，所以故由，查轴心受力稳定系数表，0.65 =< 截面满足要求。填板每个节间放一块， 。4.2 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算。N=150.24kN，=300cm，=900cm。选用 2 L70456（短肢相并），A

3、=13.28， =1.26cm，=3.51cm。 =238<=350，=256<=350=113.13N/<215 N/填板每个节间放一块，l4.3斜腹杆杆件B-a：已知N-105.29kN，253.5cm选用2 L75508（长肢相连）,A18.94，2.35cm，2.19cm 由于，,查轴心受力稳定系数表，0.449=< 所选截面合适。填板每个节间放一块，。杆件B-b：N76.74kN，内力不大，按受压杆长细比控制截面 =208.6cm， 260.8cm选用2 L50,A9.6，1.53cm，2.38cm填板各放两块，。杆件c-b：N-16.19kN，=183.2c

4、m，229cm，内力较小可按选择截面。选用2 L404，A6.18，1.22cm，1.96cm，填板放三块，=57.25cm，略大于40i=48.8cm。但实际节点板宽较大，故仍可够用。其余各杆件截面选择计算结果见下。需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度，其他腹杆除A-a，B-a外，。杆件名称内力设计值（KN）计算长度（m）选用截面截面积A（）计算应力（N/）杆件端部角钢肢背肢尖焊缝填板(块)LoxLoy上弦杆-147.381.5083.016280×824.615092.176-906-90每节间1下弦杆150.243.0009.000275×

5、;45×613.28350113.136-906-90每节间1A-a-8.11.9901.990245×512.261509.436-405-403B-a-105.292.5352.53527550×818.94150123.818-706-503B-b76.742.0862.60825059.615079.936-705-402C-b-16.191.8322.29024046.1815085.346-505-403D-b-54.762.2952.859250611.38150156.746-506-403D-c30.512.2872.859250×59

6、.615031.756-505-402E-c-16.192.0722.59024558.5815062.285-1005-903F-c-11.172.5033.129256510.8415028.386-505-403F-d-7.492.4953.119256×510.8415018.936-405-403G-d13.142.6012.601256510.8415012.126-405-4025节点设计5.1 斜杆B-b与节点的连接焊缝计算下弦节点b见图4图 4下弦节点b设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为：肢背： +12=60.11mm，取70mm；肢尖： +

7、10=32.84mm，取40mm。腹杆D-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸取6mm肢背： +12=42.43mm，取50mm；肢尖： +12=34.52mm，取40mm。竖腹杆c-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取5mm和4mm肢背： +10=19.64mm，取40mm；肢尖： +8=14.02mm，取40mm。验算下弦杆和节点板焊缝，焊缝承受杆力差128.956.1872.72kN。斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量的实际节点板长度是19.5cm，角焊缝计算长度为18.3cm，采用，肢背焊缝应力为： =40.13，满足要求5.2 上弦节点B B-b杆与节点板的连接焊缝尺寸与节点b相同,B-a杆与节点板的

8、连接焊缝按同样方法计算,这里验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载 Q=16.2kN， 杆B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取8mm和6mm肢背： +16=63.29mm，取70mm；肢尖： +12=44.73mm，取50mm。杆B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背： +12=61.58mm，取70mm；肢尖： +10=38.44mm，取40mm。肢尖焊缝承担内力差为,偏心矩e=8-2.5=5.5cm,偏心力矩, 则， 满足强度要求节点详图见图5图5上弦节点B5.3 屋脊节点G杆G-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背： +1

9、2=18.52mm，取40mm；肢尖： +10=13.26mm，取40mm。拼接角钢采用2L808，弦杆的拼接，一般都采用同号角钢作为拼接角钢，为了使拼接角钢在拼接处能紧贴被连接的弦杆和便于施焊，需将拼接角钢削棱和切去肢的一部分：。设焊缝， =219mm， 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度： mm拼接角钢总长度为：取拼接角钢长度为300mm，截点详图见图6。 图6 屋脊节点G5.4 支座节点a杆B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取8mm和6mm肢背： +16=62.14mm，取70mm；肢尖： +12=45.68mm，取50mm杆a-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背

10、： +12=43.73mm，取50mm；肢尖： +10=30.11mm，取40mm杆A-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背： +12=16.02mm，取40mm；肢尖： +10=12.41mm，取40mm5.4.1底板计算支座反力：,混凝土采用C30，局部承压强度设计值取,螺栓直径取,锚栓孔直径取,则所需底板净面积和毛面积为: 按构造要求选择支座底板为垫板采用。孔径，实际底板净面积为底板实际应力：底板的厚度按两邻边支承而另两邻边自由的板计算：， 查表得，则板的单位宽度的最大弯矩为：底板底厚度：，取。底板尺寸为：。5.4.2加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的偏

11、心荷载，偏于安全地取屋架支座反力的1/4，即：，加劲肋尺寸为设焊缝，验算焊缝应力：则： 节点板,加劲肋与底板的连接焊缝采用,则焊缝实际的总计算长度：焊缝设计应力：截点详图见图7。 图7座节点a5.5 下弦座节点杆F-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背： +12=15.72mm，取40mm；肢尖： +10=12.23mm，取40mm杆G-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取6mm和5mm肢背： +12=18.52mm，取40mm；肢尖： +10=13.91mm， 取40mm进行拼接计算，拼接角钢采用与下弦杆相同截面2L75×40×6，除倒棱外，竖肢需切去。=5+6+5=16，取。拼接角钢与下弦连接焊缝在接头一侧的总长度=341.34mm共四