钢结构课程设计方案18M跨

1、钢结构课程设计目录1.设计资料 12. 屋架形式 , 尺寸, 材料选择 13荷载和内力计算 13.1 荷载计算 13.2 荷载组合 13.3. 内力计算 24.杆件截面选择 24.1 上弦 24.2 下弦 34.4 斜腹杆 D-c 45节点设计 65.1下弦节点 b, 如图5 65.2上弦节点B,如图675.3 屋脊节点 85.4 下弦拼接节点 d95.5 支座节点，如图8106主要参考资料 121. 设计资料某车间跨度18m,长度96m,柱距6m ,采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板， 檩条间距1.5m，屋面坡度i =1/10，屋面永久荷载标准值为0.4kN/m2屋面活荷载标准值为 0

2、.5 kN/m2,当地雪荷载0.3 kN/m2,积灰荷载(锰铬铁车间)0.75 kN/m2,基本风压0.50 kN/m2, 屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400mmX400mm,混凝土标号为C30。2. 屋架形式，尺寸,材料选择屋架的计算跨度Lo =18000-2 x 150=17700mm,端部高度h0 = 1990 mm中部高度H=2890mm ,屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，刚材采用Q235B焊条采用E43型，手工焊。F7500950bC17700长度(mm)內力(KN')07o o o3o o o38 J. +9.47Go15(f图1屋架尺寸及内力3

3、. 荷载和内力计算屋面永久荷载标准值 屋架及支撑自重3.1荷载计算0.4 kN/m20.12+0.011L=0.12+0.011X 18=0.318 kN/m20.718 kN/m20.50 kN/m20.30kN/m20.75 kN/m2恒荷载总和屋面活荷载标准值(不与雪荷载同时考虑) 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制的组合Fd= (1.2X 0.718+1.4X 0.5+1.4X 0.9X 0.75)X 1.5X 6=22.56kN其中，永久荷载荷载分项系数Y = 1.2 ；屋面活荷载或雪荷载荷载分项系数Y1 = 1.4 ； 组合值系数，雪荷载 也=0.7 ;积

4、灰荷载Y2 =1.4,也=0.9按永久荷载效应控制的组合Fd= (1.35X 0.718+1.4X 0.5X 0.7+1.4X 0.9X 0.75)X 1.5X 6=21.64kN其中，永久荷载荷载分项系数y =1.35 ;活何载分项系数Yi = 1.4故节点荷载取为22.56kN,支座反力为Rd=6Fd=135.36kN。其内力设计值见图1。sT丢ari*/ X*斗严DXTX111DXIXI匚1 11LIXEX11-1IX/IXZI1N/N/1IIXZK/l2-23.3. 内力计算屋架在上述荷载组合下作用的计算简图如图1。有图解法得F=22.56kN时屋架各杆的内力系数（F=22.56kN作

5、用于全跨），然后求出各种杆件的内力。图1屋架内力图4. 杆件截面选择腹杆最大内力-146.6kN （压）由屋架节点板厚度参考表可知支座支节点板厚度取 8mm， 节点板取10mm。4.1上弦N6205.5 106 一 2A=11.84cm如f0.807 215l 0x150.8ix :2.51 cm入60l 0y150 c Liy :二2.5 cm入60整个上弦不改变截面，按最大内力计算设入=60 查表书=0.807Nmax=-205.5kN, lox=15O.8cm loy=15Ocm选用 2L90X6,A=21.28cm2ix=2.79cmiy=3.98cm、10x人=ix150艺=54&l

6、t;入=1502.79=37.7<X =1503.98双角钢T型截面绕对称轴y应按弯扭屈曲计算长细比b |故入 yz =3.9|12 2loyt18.6b4-62.4b 9.0t 0.6=15,0=0=9.7由入max =入yz= 62.4查表得书=0.7953205.5 1020.795 21.28 102 刊21<"口口 汀二 215N/mm2填板每个节间放一块，la =75.4cm<40i =40 2.79 = 111.6cm4.2下弦整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算Nmax=+209.4kN, l0x=300cm by=900cmA209.4 1032

7、15=9.74cm2选用 2L75 X 50 X 8 （短肢相并），A=18.94cm2ix=1.40cmiy=3.75cm“借21350、l0x人= iy空=240V入=3503.75NCF =A3209.4 1018.94 102= 110.6N/mm2v f =215N / mm2填板每个节间放一块，la =150cmv80i =80 2.35 = 188cm4.3斜腹杆B-aN= -146.6kNl0x=l0y=253.Ocm,选用2L100X 63 X 7 （长肢相并），A=22.2cmix=1 78cmiy =2.58cml°xix253 =142.1V入=1501.79

8、入y =竺=98.1入刊50 iy 2.58皂=9 二込48 253 =19.28t 0.7b6.3入yz=y4、1.0 9b42 2l°yt= 98.11.09 6.342 22532 0.72= 103.5)故由人z按b类表附表4.2得叽山7yz =0.3373-196V N/mnf 乞 f =215N/mm2N _146.6 10-yzA 0.337 22.2 102填板放 3 块，la =63.25cmv 40i =40 1.78= 71.2cm4.4斜腹杆D-cN=42.6kN按受压杆考虑（跨中腹杆在半跨和在半跨荷载作用下，内力变号）l0x=0.8 l =0.8 X 286

9、.4=229.1cm by= l =286.4cm选用 2L50 X 5 查表得，A=9.6cm2 ix =1.53cm i y =2.53cm229.1149.7入=1501.53l0x286-113.2X -1502.53Ov 05坐t 0.5b故入yz,0.475b4/4A,0.475 疋 51十一厂= 113.21 + 2 21l0yt)286.4 x0.50.58 286.4= 33.25= 114.8=X y由Xx=149.7按b类表查得 叽in =0.309(T =书A342.6 100.309 9.6 1022= 143.6N/ mm v二 215N / mm2填板放3块la二

10、286兰-71.6cm略大于40i =40 1.53= 61.2cm,但实际节点板宽度较大，故仍够用4其余杆件截面选择见表1表1屋架杆件截面选用表杆件名称杆件 号内力 设计 值(KN)计算长度(m)所用 截面截面面积A(cm2)计算 应力Mpa容许 长细 比X杆件端部的 角钢肢背和 肢间焊缝填 板 数loxloy上弦杆G-F-205.51.5081.5002L90 汇 621.281211501下弦杆d-c209.43.0009.0002L7550 沃 818.94110.63501A-a-11.31.9902L50 汉 59.630.41505-505-502B-a-146.62.5302L

11、100 汉 63汉 719.241961505-1005-603腹B-b106.92.0902.6132L100 汉 63汉 719.24232.53505-805-503Gb-22.561.8322.2902L559.653.51505-505-503D-b-76.32.291286.42L100X63X719.24192.51505-605-503D-c42.62.2912.8642L50 汉 59.6143.63505-505-503杆E-c-22.562.0722.5902L50 沢 59.664.71505-505-503F-c-15.82.5003.1242L50 汇 59.661

12、.91505-505-504F-d-10.42.5003.1242L50 汉 59.640.71505-505-504Gd18.32.3122.8902L5059.662.73505-505-503各腹杆杆端的角钢肢背和肢尖焊缝Q235钢，E43焊条，故f=160N/mm2各杆件最小焊缝长度不应小于 8hf或40mm。施焊时，焊脚尺寸与板厚关系应满组如图 9所示条件tlt21.5 . t2 <hf1 <1.2t.hfihf27=1.5,12 - h f 2 - tl杆件 B-a : N= 146.6kN，B-a杆肢背及肢间焊缝的焊脚尺寸取 hfhf5cm，则所需焊 缝长度?切46.

13、6 汉 103肢背焊缝：lw1 32 5 = 97 mm,取 lw1 =100mm2汉0.7=<5><160丄天146.6汽103肢尖焊缝：lw2 32 5 = 54mm,取 lw2=60mm297><5汇160杆件B-b : N=106.9kN,取hf1=hf2=5cm，则所需焊缝长度红106.9汶103肢背焊缝：Iw1 32 5 =74mm,取 lw1 =80mm2x0.7x5"601 3"06.9 汇 103肢尖焊缝：lw2 = 32 5 = 42mm 取 lw2 =50mm2汉0.7汉5汉160杆件 D-b : N= 76.3kN,取h

14、f1=hf2=5cm，则所需焊缝长度肢背焊缝:肢尖焊缝:lw1lw2.2 76.31032 0.7 5 1601 76.3 103 .32 5 = 55mm取 I w =60mm+ 2P = 33mm2 0.7 5 160按构造取取l w2 =50mm其它各杆由于内力较小，焊缝按造采用。5节点设计5.1下弦节点b,如图5150 广 165图5下弦节点” b”验算下弦杆与节点板连接焊缝，下弦内力差厶 - bc -、ba =101.3技，量得实际节点板长度为31.5cm。角焊缝计算长度 J = 31.5-1.0 = 30.5cm，采用hf = 5mm-x101.3<103肢背焊缝应力为：33

15、1.6X/mm2 ：=160二/mm22汉0.7汇5汉3055.2上弦节点B,如图6腹杆B-b,B-a的杆端焊缝计算从略。验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进6mm肢背米用塞焊缝，承受节点荷载 Q=22.56VY，hf t 4mm,lwi = lw2 = 31.5 -1.0 = 30.5cm222.56 勺032R w210.6、/mm < f ft =1.22 160 = 195.2、/mm2 0.7 5 305肢尖焊缝承担弦杆内力差閔丁 =160.1 - 0 =140.3工?<，偏心距e =9 - 2.5= 6.5cm.，偏心力矩 划-:Xe =140.3 6.5 =9.12

16、k、m，采用 hf2 =5m m，贝 V对AN :3140.3 102 0.7 5 305=66* / mm2对M:6 '2hw6 9.12 1062 0.7 5 3502二 84、/ mm2图6上弦节点B则焊缝强度为：(f )2( 84 )2 662 = 95.4/mm2 _160 /mm2：f f .1.22节点板尺寸方法同前，在施工图上确定。5.3屋脊节点图7屋脊节点G按构造要求决定焊缝尺寸，2L90 6，除倒棱处，竖肢腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大, 可不计算。只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面需切去厶=t hf 6 5 5 =16mm,取厶二20

17、mm ,并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（hf =5mm）'TwN0.7hf ffw205.5 1030.7 5 160=367mm共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：lw =2 5=102mm，取 110mm4拼接角钢总长度为：I =2lw 20 =2 102 20 = 224mm取拼接角钢总长度为400mm .5.4下弦拼接节点d140 严 140腹杆杆短焊缝计算从略，弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一 般可不计算。只进行拼接计算，按拼接角钢与下弦杆相同，截面2L75 50 8,竖肢切去丄=t hf 5 =8 5 18mm取厶

18、=20mm，拼接角钢与下弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设 hf =5mm）、TwN0.7 hf3209.4 100.7 5 160=374mm共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度374 lw2 5 =104mm，取 110mm4拼接焊缝总长度为L = % 20 = 228mm 取拼接角钢长度为400mm5.5支座节点，如图8140140IK)7D i 70亠Iu昱SIr r冋亘>图8支座节点a底板计算支反力Rd =135.36匸7，混凝土强度C30, fc =14.3N/mm2，所需底板净面积:3=94.7cm2135.36 1014.3锚栓直径取d =25mm,锚栓孔直径为50m

19、m ,则所需底板毛面积:二 一-ln 丄一0 =194.72 4 523.14 54=154.3cm2按构造要求采用底板面积为：a b=28 28二748cm2 154.3cm 0.7 5 365 ,垫板采用 -1 0 0 1 0 0 2孔径26mm.实际底板净面积为：3.14 汉 522A n =784 -2 4 5- 724cm4底板实际应力：3135.36 10734.4 102=1.84X / mm2,|0.8 21.0 2a (14 )(14 一) = 19.2cmb1 -13.5 空=9.56cm19.2中器O'5，表°8得，056则:二I - qa2 =0.056 1.84 1923798、/mm2所需底板厚度:t -6 3798215=10.3m