单跨单层厂房钢屋盖设计计算书

1、第37页 钢结构课程程设计计算书题目：某单单跨单层层厂房钢钢屋盖设设计专业：土木木工程目录题目 .3设计资料 33屋架形式及及几何尺尺寸.3支撑布置3檩条设计.4屋架设计.6杆件截面设设计.15节点连接设设计.221（一）题目目某单跨单层层厂房钢钢屋盖设设计。（二）设计计资料1、钢材为为Q2335-BB，焊条E43型。2、屋架支支承于钢钢筋混凝凝土柱子子上，屋屋架节点点采用焊焊接方式式连接。3、钢筋混混凝土柱柱高为8m。5、厂房内内有中级级工作制制桥式吊吊车，起起重量为为Q。6、屋面均均布活荷荷载（不不与雪何何在同时时考虑）为:：轻型屋面取0.30kN/；但计算负荷面积不超过60时，取0.5k

2、N/。7、屋架形形式：三三角形钢钢屋架。7-1长尺尺压型钢钢板屋面面，屋面面坡度为为i=11/3，槽钢钢檩条（坡坡向间距距75008550mmm）。7-2屋架架间距：6m。7-3屋架架跨度：15m。7-4基本本风压为为0.335 kkN/。7-5基本本雪压为为0.333 kkN/。（三）屋架架形式及及几何尺尺寸采用三角形形屋架（芬芬克式），坡坡度为i=11/3，计算算跨度为为21mm-0.3m=20.7m。跨中中起拱为为L/5500=210000/5000=422mm，H=LL/6=34550mmm，屋面面材料采采用压型型钢板。屋架形式及及几何尺尺寸如图图所示。（四）支撑撑布置1、根据车车间长

3、度度为72m，而支支撑间距距不宜大大于60m，因此此宜在沿沿长度方方向第二二柱间起起布置上上弦横向向支撑，这这样就避避免了支支撑间距距大于60m的问题题，一共共两道上上下弦横横向支撑撑。具体体布置如如图示。2、跨度为为21mm188m，应设设置2道垂直直支撑，但但是为了了与上下下弦的横横向支撑撑布置在在同一柱柱间，因因此只在在第二柱柱间起开开始布置置垂直支支撑，为为使支撑撑交叉杆杆满足45度的角角度要求求，在一一个柱间间布置两两个交叉叉杆作为为一道垂垂直支撑撑。具体体布置如如图示。3、屋架上上弦不再再设置刚刚性系杆杆，由檩檩条兼作作刚性系系杆，屋屋架下弦弦沿跨中中和约1/3处设置2道柔性性系杆

4、。（五）檩条条设计1、荷载汇汇总屋架自重（包包括支撑撑）估算算公式=L=00.011211=0.21 kN/,可变荷载：檩条坡坡向间距距取7288mm,可计算算得水平平间距为为7000mm，因此可得受受荷面积积S=00.722866=4.428860，取取可变荷荷载为0.55 kNN/，暂暂不考虑虑风荷载载。假设设檩条自自重为0.113 kkN/,即0.1176 kN/m。2、内力计计算 2-1檩檩条线荷荷载 =0.72880.17660.2210.550.7288=0.71 kN/m，=1.2(0.77280.11760.221)1.40.550.7288=0.9255 kNN/m,=sin

5、n18.43=0.2922 kNN/m，=coss18.43=0.0.8878 kN/m。2-2弯矩矩设计值值 =/88=0.8788/88=3.9511 kNN/m， =/88=0.8788/88=0.3299 kNN/m。2-3截面面初选及及强度验验算=244.799选用【100，自重重为0.0098 kN/m，小于于假设值值，加上上拉条重重量认为为与假设设值相等等，查表表得=39.77，=166.8，=7.8，=1998，=3.95ccm, =1.41ccm,由于计算截截面有孔孔眼削弱弱，考虑虑0.9的折减减系数，则则可得净净截面模模量为=35.773，=155.122，=7.02，屋屋

6、面能阻阻止檩条条失稳和和扭转，塑塑性截面面发展系系数=11.055，=1.2截面a点和和b点强度度为=1444.377 Mppa f=2215MMpa=1233.455Mpaa =40mmm2-5构造造要求=60000/399.5=1511.960,取为0.33 kNN/，与与雪荷载载相同，因因此取屋屋面活载载为0.33 kNN/。 bb.风荷载载：基本本风压为为0.335 kkN/1-3荷载载组合 aa.恒载活载 bb.恒载半跨活活载 cc.恒载风载1-4上弦弦节点荷荷载 上弦节节点恒载载标准值值为P11=0.54600.7228=22.399kN下弦节点恒恒载标准准值为PP2=00.360

7、0.7228=11.333kN假定基本组组合由可可变荷载载效应控控制，则则上弦节节点荷载载设计值值为1.222.391.441.33=4.773kNN假定基本组组合由恒恒载荷载载效应控控制，则则上弦节节点荷载载设计值值为1.33522.3991.440.711.333=3.55kkN综上所述，本本工程的的屋面荷荷载组合合由可变变荷载组组合控制制上弦节点恒恒荷载集集中荷载载（P表示恒恒荷载） 上弦节节点活荷荷载集中中荷载（P表示活活荷载）上弦集中荷荷载及节节点荷载载汇总表表 荷载形形式荷载分类集中荷载（设设计值）P（kN）节点荷载（设设计值） 33P（kN）备注恒荷载2.72228.1666P=

8、1.220.540.776=2.7722kkN活荷载1.76445.2922P=1.440.300.76=11.7664kNN恒荷载+活活荷载4.486613.4558P=2.7722+1.7764=4.4486kkN1-5风荷荷载设计计值因为钢筋混混凝土柱柱高为8m，故取取风压高高度变化化系数为为=1上弦节点风风荷载计计算简图图风载体形系系数背风面= 0.55 迎风面面=0.3328 坡度i=11/3 即=计算主要承承重结构构 迎风面W11=1.440.328810.335=0.1161 kN/ 方向垂垂直屋面面，为风风吸力；迎风面W22=1.440.5110.35=0.2245 kN/ 方

9、向垂垂直屋面面，为风风吸力。W1与W22垂直于于水平面面，分力力均小于于永久荷荷载（荷荷载分项项系数取取1.2）所以以永久荷荷载与风风荷载联联合作用用不致使使杆件内内力变号号，因此此，风荷荷载影响响可不考考虑。1-6屋架架上弦在在檩条处处集中荷荷载设计计值为Q=（1.200.5441.440.35）0.70006=4.4486kkN2、内力计计算与内内力组合合 上上弦杆因因有节间间荷载故故为压弯弯杆件，将将轴力与与弯矩的的计算分分开进行行，计算算杆件轴轴力时，取取屋架上上弦节点点处集中中荷载为为3Q，将3Q乘以内内力图中中的内力力系数即即得各杆杆件的轴轴力。跨度中央每每侧各两两根腹杆杆按照压压

10、杆控制制其长细细比，因因此可不不考虑半半跨荷载载作用的的情况，只只计算全全跨满载载时的杆杆件内力力。2-1轴力力计算 将以上结果果与结构构力学求求解器的的结果进进行对照照，误差差较小，故故可视为为计算正正确。标题:三角角形钢屋屋架内力力计算内力计算杆端内力值值 ( 乘子子 = 1) 杆杆端 11 杆杆端 22单元码 轴力力 剪力力 弯矩矩 轴力 剪剪力 弯弯矩 1 -444.0016444877 0.7822984482 -0.00000000000 -444.011644487 0.77829984882 5569.48335455 2 -443.6616229922 0.014491333

11、6 5699.48835445 -433.611629992 0.00149913336 5580.33003866 3 -443.0090559722 -0.7977898818 5800.33303886 -433.099059972 -0.77978898118 00.00000000000 4 -442.9941555266 1.0411140021 0.00000000000 -422.944155526 1.00411140221 7757.24661166 5 -443.0016007499 -0.0900775537 7577.24461116 -433.011607749 -

12、0.00907775337 6691.22330233 6 -442.6610005655 -0.9500364484 6911.22230223 -422.611005565 -0.99503364884 00.00000000000 7 -335.4419110266 0.9822207771 -0.00000000000 -355.411910026 0.99822207771 7714.38331044 8 -335.2213115900 -0.0322686682 7144.38831004 -355.211315590 -0.00326686882 6690.60992022 9

13、-334.6613550644 -0.9499520089 6900.60092002 -344.611350064 -0.99495520889 00.00000000000 110 -441.2214883022 0.9588212255 -0.00000000000 -411.211483302 0.99582212555 6696.93008500 111 -440.8815225244 -0.0122355528 6966.93308550 -400.811525524 -0.00123355228 6687.94445599 112 -440.4441226799 -0.94558

14、57727 6877.94445559 -400.444126679 -0.99458857227 00.00000000000 113 -339.7788771366 0.9700135545 0.00000000000 -399.788871136 0.99701135445 7705.60226655 114 -339.6614880388 -0.0222459903 7055.60026665 -399.611480038 -0.00224459003 6689.26776755 115 -339.3336991844 -0.9477676642 6899.26676775 -399.

15、333691184 -0.99476676442 00.00000000000 116 -339.0067993244 0.8455305558 0.00000000000 -399.066793324 0.88453305558 6614.81009211 117 -339.2214665433 0.0977970009 6144.81109221 -399.211465543 0.00979970009 6686.06669044 118 -339.8898991111 -0.9433275567 6866.06669004 -399.899891111 -0.99432275667 00

16、.00000000000 119 -440.1130999566 0.8122084461 -0.00000000000 -400.133099956 0.88120084661 5590.64885155 220 -440.6615117777 0.0533695551 5900.64485115 -400.611517777 0.00536695551 6629.70225400 221 -441.0098333299 -0.8655780012 6299.70025440 -411.099833329 -0.88657780112 -00.00000000000 222 -334.552

17、9992900 0.9055101132 -0.00000000000 -344.522992290 0.99051101332 6658.30117899 223 -335.4413223377 0.0400226665 6588.30017889 -355.411323337 0.00402226665 6687.55995922 224 -335.2224445999 -0.9455327797 6877.55595992 -355.222445599 -0.99453327997 00.00000000000 225 -442.4404554977 0.9822207771 -0.00

18、000000000 -422.400454497 0.99822207771 7714.38331044 226 -442.6615992544 -0.0322686682 7144.38831004 -422.611592254 -0.00326686882 6690.60992022 227 -443.1144111766 -0.9499520089 6900.60092002 -433.144411176 -0.99495520889 -00.00000000000 228 -443.0088110699 0.8455305558 0.00000000000 -433.088810069

19、 0.88453305558 6614.81009211 229 -444.0016444877 0.0977970009 6144.81109221 -444.011644487 0.00979970009 6686.06669044 330 -444.4416559833 -0.9433275567 6866.06669004 -444.411659983 -0.99432275667 -00.00000000000 331 99.75541888333 0.0000000000 -0.00000000000 9.7544188833 0.00000000000 -00.000000000

20、00 332 55.27704773133 -0.0000000000 -0.00000000000 5.2700473313 -0.00000000000 00.00000000000 333 -88.67767995655 0.0000000000 -0.00000000000 -8.6766795565 0.00000000000 00.00000000000 334 -88.67767995655 -0.0000000000 -0.00000000000 -8.6766795565 -0.00000000000 00.00000000000 335 55.04463778922 0.0

21、000000000 -0.00000000000 5.0466378892 0.00000000000 -00.00000000000 336 99.47777116199 -0.0000000000 0.00000000000 9.4777716619 -0.00000000000 00.00000000000 337 -22.84467001911 0.0000000000 -0.00000000000 -2.8466701191 0.00000000000 00.00000000000 338 44.45504337344 -0.0000000000 0.00000000000 4.45

22、00437734 -0.00000000000 -00.00000000000 339 -55.11195665211 -0.0000000000 0.00000000000 -5.1199565521 -0.00000000000 -00.00000000000 440 44.66695220288 -0.0000000000 0.00000000000 4.6699520028 -0.00000000000 -00.00000000000 441 118.6606005822 0.0000000000 -0.00000000000 188.600605582 0.00000000000 0

23、0.00000000000 442 113.9956004855 0.0000000000 0.00000000000 133.955604485 0.00000000000 00.00000000000 443 -55.10077110022 -0.0000000000 0.00000000000 -5.1077710002 -0.00000000000 -00.00000000000 444 00.00037550400 0.0000000000 -0.00000000000 0.0033750040 0.00000000000 00.00000000000 445 -44.9229277

24、9277 -0.0000000000 0.00000000000 -4.9299279927 -0.00000000000 -00.00000000000 446 -550.0000000000 -0.00000000000 -5.1800121139 0.00000000000 00.00000000000 447 44.44438996200 -0.0000000000 0.00000000000 4.4433896620 -0.00000000000 -00.00000000000 448 -22.79950336555 0.0000000000 -0.0000

25、0000000 -2.7955036655 0.00000000000 00.00000000000 449 113.5599779422 0.0000000000 -0.00000000000 133.599979942 0.00000000000 00.00000000000 550 117.9944443677 0.0000000000 -0.00000000000 177.944443367 0.00000000000 00.00000000000 551 44.26633660455 -0.0000000000 0.00000000000 4.2633360045 -0.000000

26、00000 -00.00000000000 552 -22.76676667300 0.0000000000 -0.00000000000 -2.7677667730 0.00000000000 00.00000000000 553 -22.87767774722 -0.0000000000 0.00000000000 -2.8766774472 -0.00000000000 -00.000000000002-2弯矩矩计算 端部第一节节间跨度度1/3处正弯弯矩为0.88=0.833.100=2.48其他节间跨跨中1/3处正弯弯矩以及及节点处处的负弯弯矩为0.66=0.633.100=1.86（

27、七）杆件件截面设设计选择原则，一一般情况况下杆件件截面的的最小厚厚度为5mm，角钢钢杆件或或者T型钢的的悬伸肢肢宽不得得小于45mmm，由表表查得桁桁架节点点板的厚厚度取8mm。1、上弦杆杆计算长度 上弦杆不改改变截面面，按照照最大内内力设计计=1911.555kN =2.48 =1.886选用截面，其其截面几几何特征征为截面面积 A=221.2274（）截面抵抗矩矩 回转半径 长细比 属于b类截面面 取 查表表即得欧拉力稳定系数 a.平面内内稳定性性计算此端节点弦弦杆相当当于两端端支撑杆杆件，其其上作用用有段弯弯矩和横横向荷载载并为异异号曲率率的情况况，故取取等效弯弯矩系数数。用跨跨中最大大

28、正弯矩矩验算 =对于这种组组合T形截面面杆件，在在弯矩效效应较大大时，可可能在较较小的翼翼缘一侧侧因受拉拉塑性区区的发展展而导致致杆件失失稳，因因此，还还应验算算截面的的另一侧侧显然另一侧侧不控制制平面内内失稳，故故平面内内稳定得得以保证证。b.平面外外稳定性性验算关于梁的整整体稳定定性系数数，由于于，因所考考虑构件件内有端端弯矩和和横向荷荷载同时时作用，且且使构件件产生反反向曲率率，因此此取用跨中最大大正弯矩矩根据支撑布布置情况况，可知知上弦节节点处均均有侧向向支撑得得以保证证其不发发生平面面外失稳稳，课不不必验算算节点处处的平面面外稳定定，只需需要验算算其强度度。c.强度验验算上弦杆节点点

29、“2”处的弯弯矩较大大，且又又比较小小，因此此按照截截面上无无翼缘一一边的强强度进行行验算。2、下弦杆杆下弦杆不改改变截面面，按照照最大内内力设计计，取=1811.6883kNN，计算长度 选用截面 截面几何特特征： 截面面积： 回转半径： 长细比： 强度验算： 3、腹杆 节点点板的厚厚度取6mm。a.杆件22-7，5-9：截面面选择 两根杆的内内力相同同，计算算长度基基本相同同，选取取同一种种截面L4554，其截截面几何何特性为为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截截面因此取，查表可可得当计算截面面连接的的是单角角钢杆件件时，钢钢材的强强度设计计值应进进行折减减，其中中，按照照轴心受

30、受力构件件计算强强度时，强强度折减减系数为为0.885。强度验算： b.杆件44-9，3-7：截面面选择 两根杆的内内力相同同，计算算长度基基本相同同，选取取同一种种截面2L44544，其截截面几何何特性为为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截截面因此取，查表可可得强度验算： c.杆件44-8，3-8：截面面选择取最大内力力N= 两根杆的内内力基本本相同，计计算长度度基本相相同，选选取同一一种截面面2L44544，其截截面几何何特性为为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截截面因此取，查表可可得强度验算： d.杆件66-9：截面面选择内力为N=78.51kkN 选取截面22L50

31、06，其截截面几何何特性为为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截截面因此取，查表可可得强度验算： e.杆件88-9：截面面选择内力为N=53.32kkN 选取截面22L5006，其截截面几何何特性为为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截截面因此取，查表可可得强度验算： f.杆件66-100：截面面选择连接垂直支支撑的竖竖向腹杆杆，其计计算长度度=0.9334500=31105mmm，查看看钢结结构设计计手册中中表19-8可知，选选择2L55055十字形形相连即即符合要要求，可可不必再再进行验验算。 将所所选择截截面的杆杆件布置置总结在在下表中中杆件截面选选择表杆件内力kN截面规

32、格截面积计算长度mm回转半径cm长细比容许长细比稳定系数应力Mpa名称编号上弦杆节点1-5-191.6等边双肢90621.2774218521852.793.9878.366.71500.770.8877154.776下弦杆节点6-8181.77不等边双肢肢1008806621.277446001035002.44.61191.77224.5535085.4腹杆2-75-9-12.779等边单肢4542.56995827281.42.1441.662.21500.796660.488杆件4-93-720.233等边双肢4545.3188184023001.42.14131.44111.9935

33、00.381199.844杆件3-84-8-22.334等边双肢4545.3188169621201.42.14121.11103.881500.431197.477杆件6-978.511等边双肢50611.388184023001.522.4121.1197.3350159.775杆件8-953.322等边双肢50611.388276034501.522.4181.66144.88350212.008杆件6-100等边十字交交叉50559.6099（八）连接接节点设设计1、一般杆杆件连接接焊接焊缝设计构构造要求求：焊缝缝最小尺尺寸为，这这里，我我们取t=88mm6， ，因此此取。杆件1-22所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件2-33所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件3-44所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件4-55所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件5-66所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件6-110所需焊焊缝长度度：杆件内力，因因此焊缝缝长度只只需要符符合构造造要求，取取。杆件1-77所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件7-88所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件8-110所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：杆件8-99所需焊焊缝长度度：肢背：肢尖：双角钢杆件件的填板板设置：由双角角钢组成成的T字形或或十字形形截面杆杆件是按按照实腹腹式杆件件进行计计算的。为为了保证