内蒙古工业大学钢结构课程设计计算书-跨度为24m

1、建筑钢结构课程设计 题题 目目 ： 普普通通梯梯形形钢钢屋屋架架（1） 13 学学生生姓姓名名 ： 肖肖雄雄学学 院院 ： 土土木木工工程程学学院院班班 级级： 土土木木 2011-2 班班指指导导教教师师 ： 曹曹玉玉生生 2015 年年 1 月月学校代码：学校代码： 1012810128学学 号：号： 2011106060242011106060241 摘要 通过课程设计，对屋盖结构的整体构造和组成有一个全面的了解，对支撑体系在结构中的作用和重要性有一定的理解。运用以前各章学习到的基本理论、基本知识和基本计算技能，掌握普通钢屋架的设计，打到能绘制施工图的要求。本次设计包括单层单跨厂房钢屋盖

2、支撑布置；计算杆件内力；杆件设计；节点设计等内容。2目目 录录1 1、设计资料、设计资料.1 11.1 结构形式.11.2 屋架形式及选材.11.3 荷载标准值（水平投影面计）.12 2、支撑布置、支撑布置.2 22.1 桁架形式及几何尺寸布置.22.2 桁架支撑布置如图.33 3、荷载计算、荷载计算.4 44 4、内力计算、内力计算.5 55 5、杆件设计、杆件设计.8 85.1 上弦杆.85.2 下弦杆.95.3 端斜杆AB.95.4 腹杆.115.5 其余各杆件的截面.116 6、节点设计、节点设计.12126.1 下弦节点“B” .126.2 上弦节点“B”.136.3 支座节点“A”

3、 .14参考文献参考文献.17171 1、设计资料、设计资料31.11.1、结构形式、结构形式某厂房跨度为 24m，总长 54m，柱距 6m，采用梯形钢屋架、1.56.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面 400400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为。地震设防烈度为 7 度.10:1i1.21.2、屋架形式及选材、屋架形式及选材屋架跨度为 24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用 235 钢，焊条为 E43 型。1.31.3、荷载标准值（水平投影面计）、荷载标准值（水平投影面计） 永久荷载： SBS 改性沥青油毡防水层

4、 0.4 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 10 厚水泥珍珠岩保温层 0.4 KN/m2 冷底子油隔汽层 0.05 KN/m2 混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.4 KN/m2 可变荷载： 屋面活荷载(或雪荷载) 0.6KN/m2积灰荷载标准值 0.5 KN/m2 2 2、支撑布置、支撑布置42.12.1 桁架形式及几何尺寸布置桁架形式及几何尺寸布置如下图 2.1、2.2、2.3 所示 1 9 9 013502 2 9 02 5 9 02 8 9 03 1 9 02608285931193370253528593129339615091508150AacegIBCDFGH

5、I15008=12000 1508 1508 1508150815081508起 拱 5 0 图 2.1 24 米跨屋架几何尺寸图 2.2 24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.2 桁架支撑布置桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图 1.1 所示，布置下弦纵向水平支撑。 （见下图）5桁架支撑布置图符号说明：SC 上上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑;GG刚性系杆；LG柔性系杆3 3、荷载计算荷载计算永久荷载： SBS 改性沥青油毡防水层 0.4 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m26 10 厚水泥珍珠岩保温层 0.4 KN/m2

6、冷底子油隔汽层 0.05 KN/m2 混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.4 KN/m2 共 2.65KN/m2可变荷载： 屋面活荷载(或雪荷载) 0.6KN/m2积灰荷载标准值 0.5 KN/m2 共1.1KN/m23.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)全跨节点永久荷载设计值：F=（1.352.65+1.40.60.7+1.40.90.5）1.56=43.16 KN全跨节点可变荷载设计值：F=（1.22.65+1.40.6+1.40.90.5）1.56=41.85KN 荷载组合（1）计算简图如图 4.1，图 4.1 荷载组合（1）F/2FFFFFFFFF/2FFFFFF

7、FABCDEFGHIabcde74 4、内力计算内力计算F=1 的桁架各杆件内力系数（F=1 作用于全跨已经给出。求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表 4.1。表表 4.1 桁架杆件内内力组合表桁架杆件内内力组合表杆件名称全跨计算杆件内力/kNAB00BC,CD-8.4-362.54DE,EF-13.2-569.71FG，GH-15.1-651.76上弦杆HI-14.8-638.76ab4.5194.2bc11.2483.39cd14.5625.82下弦杆de15.4664.66aB-8.6-371.76Bb6.8293.48bD-5.4-233.06Dc3.8164.00cF-2.

8、6-112.21Fd1.460.52dH-0.3-12.95斜腹杆He-0.8-34.52Aa-0.5-21.45Cc-1.000-43.16Ee-1.000-43.16Gg-1.000-43.16竖杆Ie1.460.4285、杆件设计、杆件设计5.1 上弦杆上弦杆整个上弦架采用等截面，按 FG、GH 杆件之最大设计内力设计。Nmax= 651.76kN（受压）上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：cmlox8 .150在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：cmloy300选用 2 L1258 A=19.752， =3.88cm，=5.55cmxiyi 150 38.6c3.8

9、8150.8cmmilxox 满足长细比的要求。 150 54.0c5.55300cmmilx 150 4 .121430058. 0b58. 06 .118 . 05 .12oyltbt y）（8 .648 . 03005 .12475. 0154224截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类，由于 ，只要求 ，查表得。xyz y81. 0y89.3801395081. 06517602mmNAN填板每个节间放一块4 .17231. 440i404 .75al所需截面合适5.2 下弦杆下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按 be 杆最大设计值计算。 NkNN66466066.664max，根据桁架下

10、弦支撑布置情况，得cmlox300cmloy1500根据所需截面积查表选用， （图 5.2） 。， 81102Lcmix4 . 3cmiy96. 4248.34cmA 4220.475(1)yzyoyblt9 350 88c3.4300cmmilxox 满足长细比的要求。 350 302.4c4.961500cmmilx 150222/215/7 .1923448664660mmNmmNmmNAN故所需截面适合。5.3 端斜杆端斜杆1 杆件 Ba N-371.76kN mmlloxo2535y选用 2L1007，查角钢规格表得A27.6，2cmcm09. 3ixcm53. 4iy150823.

11、09253.5iloxxx1505653. 45 .253iloyyy 7 .14105 .25348. 0b48. 03 .147 . 010oyltb y）（7 .679 . 05 .2531009. 1156224截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类，由于 ，只要求 ，查表得。xyz y72. 0y2151 .175276077. 0371760NAN所需截面合适根据需要的，查角钢规格表Aixiy，选用 2L1409010，（图 5.3）4220.475(1)yzyoyblt图5.3 aB杆截面图105.4 腹杆腹杆 Bb 杆杆杆件轴力： NkNN29348048.293杆件计算长度：

12、 ，cmcmlox64.2088 .2608 . 0cmloy8 .260选用 2L806 等边角钢（图 5.4.1） ，28 .18 cmA cmix47. 2cmiy73. 3 10547. 28 .206xoxxil9 .6973. 38 .260yoyyil满足长细比的要求。 350222/215/1561008 .18293480mmNmmNmmNAN 满足要求。 5.55.5 其余各杆件的截面其余各杆件的截面见表见表 5.15.1 杆件截面规格截面面积/cm2计算长度/m填板数名称编号计算内力/kNAoxloyl容许长细比计算应力/(N/mm2)图杆截面图11上弦FGGH-651.

13、762 L125839.51.5083.016150203.7每节间 1下弦de664.662 L110834.483.0001.500350192.7每节间 1Aa-21.582 L65312.31.9901.99015025.662Ba-371.762L1001020.762.532.53150175.12Bb293.482 L80618.82.0862.6083501562Cb-43.16 2 L5059.61.8322.2915064.22Db-233.062L100623.82.2952.8693501392Dc1642L70513.712.2872.85915075.62Ec-43

14、.16 2 L5059.62.0722.5935064.23Fc-112.212 L906 21.22.5033.12915075.62Fd60.422 L70513.762.4953.11915089.92Gd-43.16 2 L5059.62.3122.89015064.23斜腹杆Hd-12.95 2 L5059.62.7163.39515019.23He-34.52 2 L5059.62.7083.38515051.363Ie60.422 L70513.762.5523.1915089.935.15.16 6、节点设计节点设计6.1 下弦节点“b”设 B-b 杆的肢背和肢尖焊缝 ，所需焊

15、缝长度为：mmmmhf68和12肢背：1lmmhfhNKlfwff1 .1258216087 . 02105 .2933/227 . 023111肢尖：2lmmhfhNKlfwff726216067 . 02105 .2933/127 . 023222取，。mml1301mml802设 D-b 杆的肢背和肢尖焊缝 ，所需焊缝长度为：mmmmhf56和肢背：1lmmhfhNKlfwff1446216067 . 021093.2663/227 . 023111肢尖：2lmmhfhNKlfwff895216057 . 021093.2663/227 . 023222取，。mml1501mml902C

16、-b 杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。mmhf5根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图（见下图） ，下弦与节点板连接到焊缝长度为 375mm，采用，焊缝承受节点左、右mmhf6弦杆的内力差NNbc -Nab483.39-194.2289.19KN。验算肢背焊缝的强度：2231N/160/5343367 . 021019.2893/27 . 02mmmmNlhNKwff下弦节点“b” 136.2 上弦节点“B”腹杆 Bb、Ba 的杆端焊缝计算从略。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=43.16K

17、N与节点板连接焊缝计算，与下弦节点 b 中 Bb 杆计算相同。斜杆 B-a 与节点板连接焊缝计算：N=-43.16kN。设 “B-a”杆的肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为 8mm 和 6mm。所需焊缝长度为:肢背 ：1lmmhfhNKlfwff1708244867 . 021016.433/227 . 023111肢尖 ：取，2lmmhfhNKlfwff1206216067 . 021047.4033/127 . 023222mml1701。mml1202为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背 8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度

18、设计值乘以 0.8 的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载 P 与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：。节点板厚实度mmhmmhff5,51021 2121肢尖焊缝承担弦杆内力，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载kNN39.408。kNF16.43上弦与节点板间焊缝长度为 330mm，则mm57)12430(107 . 02362540Nfmm29.77)12430(107 . 0239950NfMPa160MPa2 .8589)22. 129.77(2222fff）（节点如图:14上弦节点“B” 6.36.3 支座节点支座节点“a”“a” （图（图 6.46.4）为

19、了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距取 160mm。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 14mm。6.3.16.3.1 支座底板的计算支座底板的计算支座反力： kNkNFR28.3456.4188 15图6.4 支座节点板布置图67 120810190666666支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用 280mm350mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为 280180mm2=50400mm2。验算柱顶混凝土的抗压强度：222/5 .12/77. 950400345280mmNfmmNmmNARcn式中，为混凝土强度设计值，对 C2

20、5 混凝土，cf2/5 .12mmNfc底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：21aM式中，为底板下的平均应力：22/04.10180280506160mmNmmN为两支承边之间的对角线长度：1ammmma8 .15621490214140221 为系数，由 b1/a1查表 8.4.1 而定，b1为两支承边的相交点到对角线 a1的垂直距离。由相似三角形的关系，得：，mmmmb4 .708 08 .1564 .7011ab16查表 8.4.1 得050. 0mmmmNmmmmNaM/35.120108 .156/77. 9050. 022221底板厚度：mmmmmmNmmmmNfMt2030.18/215/35.12010662又根据构造要求，桁架跨度，取。mm1824mmt20mmt206.3.26.3.