钢结构课程设计

1、钢构造课程设计钢构造课程设计13/13钢构造课程设计工程学院建筑钢构造课程设计班：学号：姓名：目录序言2某屋架1.料32.荷算53.荷合54.内力算65.杆件76.点11参照文件19序言本义在完成构的作，以及自己两学期来构所学知的一次。本主要一个厂房的屋盖行算，。编撰过程由于粗心或个人知识面的限制性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师责怪改正。某车间钢屋架设计设计资料.屋面种类无檩屋面，屋面采用1.5X6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。.杆件及连接杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f=215N/mm。角焊缝强度设计值为fwf160kN/mm2.屋架主要尺寸.跨度30.屋架上弦坡度/.架端架

2、高度1990.屋架跨中高度3340.其他设计资料.厂房长度.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶.柱距.柱网部署如图.架几何尺寸.屋架支撑部署荷载计算预应力混凝土大型屋面板1.01.4kN/m2=1.4kN/m2屋架自重0.12+0.01130=0.45KN/m2永久荷载2.2KN/m2共4.05kN/m2屋面活载1.0kN/m23.荷载组合由永久荷载控制的荷载组合值为q=1.354.051.40.71.0=6.45KN由可变荷载控制的荷载组合值为q=1.24.05+1.41.0=6.26KN故永久荷载控制的组合起控制作用。.全垮永久荷载加全垮可变荷载F=6.451.56=58.05KN.全垮永久荷载加半

3、跨可变荷载全垮节点永久荷载设计值：F1=1.354.051.56=49.21KN半跨节点可变荷载设计值：F2=1.40.71.01.56=8.82KN.半跨屋面板荷载加半跨可变荷载加全垮屋架自重全垮节点屋架自重荷载设计值：F3=0.451.351.56=5.47KN半跨节点屋面板自重和半跨屋面荷载设计值：F4=（1.41.35+1.01.4）1.56=29.61KN内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图以下所示由电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），尔后求出各种荷载情况下的内力进行组合。计算简图和结果见下表：屋架杆件内力组合表F=58.05F1=4

4、9.21F2=8.82F3=5.47F4=29.61内力系数第1种组合第2种组合第3种组合计算杆件杆件名称F1F1F3F3全跨左半跨右半跨F内力KNF2F2F4F4AB0000.000.000.000.000.000.00BC、CD-11.317-8.199-3.118-656.95-629.22-584.41-304.68-154.23-656.95上DE、EF-18.167-12.518-5.649-1054.59-1004.41-943.82-470.03-266.64-1054.59弦FG-20.686-13.037-7.649-1200.82-1132.94-1085.42-499.

5、18-339.64-1200.82杆GH-21.454-13.836-7.618-1245.40-1177.78-1122.94-527.04-342.92-1245.40HI-22.282-13.014-9.268-1293.47-1211.28-1178.24-507.23-396.31-1293.47IJ、JK-22.747-13.482-9.265-1320.46-1238.29-1201.10-523.63-398.76-1320.46下ab6.3444.6881.656368.27353.54326.79173.5183.74368.27弦bc15.19110.7504.44188

6、1.84842.36786.72401.40214.59881.84杆cd20.09513.4246.6711166.511107.271047.71507.40307.451166.51de22.04313.5868.4571279.601204.561159.33522.86370.991279.60ef21.10410.55210.5521225.091131.601131.60427.88427.881225.09aB-11.424-8.442-2.982-663.16-636.63-588.48-312.46-150.79-663.16Bb8.8536.2482.605513.924

7、90.76458.63233.43125.56513.92bD-7.482-4.935-2.547-434.33-411.72-390.65-187.05-116.34-434.33Dc5.4873.2422.245318.52298.61289.82126.0196.49318.52斜cF-4.199-2.015-2.184-243.75-224.41-225.90-82.63-87.64-243.75腹Fd2.6620.7131.949154.53137.29148.1935.6772.27154.53杆dH-1.5040.408-1.912-87.31-70.41-90.883.85-6

8、4.84-90.88He0.283-1.4411.72416.431.2229.13-41.1252.6052.60eg1.6343.676-2.04294.85112.8362.40117.78-51.53117.78gI0.6470.647037.5637.5531.8422.703.5437.56gK2.3444.391-2.047136.07154.0897.29142.84-47.79154.08Aa-0.5-0.50-29.03-29.02-24.61-17.54-2.74-29.03Ie-1.496-1.4960-86.84-86.81-73.62-52.48-8.18-86.8

9、4竖Cb、Ec、杆-1-10-58.05-58.03-49.21-35.08-5.47-58.05Gd、JgKf0000.000.000.000.000.000.00杆件设计.上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计N=-1320.46kN=-1320460N上弦杆计算长度以下：在屋架平面内：为节间轴线长度lox=150.7cm在屋架平面外：依照支撑部署和内力变化情况，取loy=3150.7=452.1cm由于loy=3lox，故截面宜采用两个不等肢角钢短肢相并腹杆最大内力N=663.16kN，查课程设计指导书表1得，因其中间节点板厚度采用12mm，支座节点板厚度用14mm

10、。假定=70，查教材附录得=0.751。需要截面积：A=N=1320460=8178mm2f215*0.751需要的辗转半径：ix=lox/=150.7=2.1570iy=loy/=452.1=6.4670采用220012514短肢相拼，A=87.73cm2,ix=3.544，iy=9.66则lox=1507=42.57=150，yloy=4521=46.8=150 x35.4iy96.6ixb114.290.56loy=0.564521=12.66，tb1200yz3.7b11loy2t2=3.720045212142412004=55.37t52.7b11452.7查表得0.831N132

11、0460=181.12N/mm2f215N/mm20.8318773.下弦杆整个下弦截面采用一致截面，按de杆最大内力设计。N1279.6KN=1279600N屋架平面内取节间轴线长度屋架平面外依照支撑部署取l0 x300cml0y1485cm所需截面AnN12796005951.63mm2f215采用218011012由于loylox，故用不等肢角钢短肢相并A=67.42cm2,ix=3.11，iy=8.75loy=1485iy8.76=169.5=350lox=300=96.5=350 x3.11考虑下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面积：An=6742.4221.512mm=622

12、6.4N1279600=205.5N/mm2f215N/mm2An6226.4.斜腹杆按aB杆件最大内力设计杆件轴力N=-663.16KNlox2577mm，loy2577mmt=12mm采用21409012由于l0 x=l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ixiyA=52.80cm2,ix=4.44，iy=3.77则lox=257.7=58.04=150loy=257.7=68.36=150 x4.44yiy3.77ixb27.50.48loy=0.482577=13.74tb29041.0990411.09b2=68.361=73.47yzy25772122loy2t2查表得0.729N

13、663160=172.29N/mm2f215N/mm2A0.7295280.竖杆按Ie杆件最大内力设计-86.84KN=-86840Nlox0.8l=0.8314.2=2513.6mm，loy3142mmt=8mm内力较小，按=150选择，需要的辗转半径为ix=lox251.36loy314.21501.68，iy=1502.09采用2638，A=19.03cm2,ix=1.90，iy=3.10则lox=2513.6=132.3=150loy=3142=101.4=150 x19.0yiy31ix7.880.58loy=0.583142=28.93tb630.475b4=101.40.4756

14、34yzy1182=102.6loy2t231422查表得0.538N86840=84.82N/mm2f215N/mm2A0.5381903各杆杆件截面选择见下表：杆件截面选择表杆件最大计算内力（KN）截面规格截面面积（cm2)名称编号AB、BC、CD、DE、上弦杆EF、FG、-1320.462001251487.73GH、IJ、JKab、bc、下弦杆cd、de、1279.601801101267.42efaB、Bb、bD、Dc、-663.16140901252.80斜腹杆cF、FddH、He、eg、ig、154.0870513.75gKAa、Cb、竖杆Ec、Gd、-86.8463819.03

15、Ie、Kf、Jg节点设计重点设计“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五个典型节点，其他节点设计类同。.上弦节点B用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160N/mm2。设aB杆的肢背和肢尖的焊缝hf8mm和6mm，N=663.16kN则所需焊缝长度为lw=0.65Nw=0.65663160=240.5mm，加2hf=16mm取260mm2heff20.78160lw=0.35Nw=0.35663160=172.7mm，加2hf=12mm取190mm2heff20.76160设Bb杆的肢背和肢尖的焊缝hf8和6，N=513.92kN则所需焊缝长度为lw=0.7Nw=0.751

16、3920=200.75mm，加2hf=16mm取220mm2heff20.78160lw=0.3Nw=20.3513920=114.7mm，加2hf=12mm取140mm2heff0.76160为了便于在上弦搁置屋面板，节点板上边沿可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。hf0.512=6mmhf=10mm上弦与节点板的焊缝长度为533mm。N=N1N2=656950=882f2*0.7hflwN/mm20.710533Mf=6M=665695030=29.7N/mm22*0.7hflw220.7105332N2M22229.7222=91.3N/mm(f)(f/1.22)8

17、8()1.22.下弦节点b设bD杆的肢背和肢尖的焊缝hf8mm和6mm，N=434.33kN则所需焊缝长度为lw=0.7Nw=0.7434330=169.7mm，加2hf=16mm取190mm2heff20.78160lw=0.3Nw=20.3434330=96.9mm，加2hf=16mm取120mm2heff0.76160设Bb杆的肢背和肢尖的焊缝hf8mm和6mm，N=513.92kN则所需焊缝长度为lw=0.7Nw=0.7513920=200.75mm,加2hf=16mm取220mm2heff20.78160lw=0.3Nw=20.3513920=114.7mm，加2hf=12mm140

18、mm2heff0.76160cb杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf5mm下弦与节点板焊缝的长度为431mm，hf6mm，,受力较大的肢背处的焊缝应力为f0.756513570109.4N/mm22294.7=589.4mm上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，P5805014.07N/mm20.8fffw=156.1620.7hflw20.710294.7上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算。设肢尖焊缝hf10mm，节点板长度37.2cm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度372lw=102=156mmM22N22104.64f2f160N/mm2f1.2290.69124.82N/mm1.22.支座节点a支座反力R=10F=1058030=580300N支座底板的平面尺寸采用280mm400mm，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2800mm234m=65520mm验算柱顶混凝土的抗压强度：fc12.5N/mm2142a11401102172.6mm,2b111013384.8172.6查表得0.0586b184.80.49a1172.6R5803008.85N/mm2AN65520底板厚度6M615449.79，取t=22mmt20.76mmf215加劲肋与节点板的连接焊缝计算用于增加节点板平面外刚度和减小底板中的弯矩