钢结构设计计算书

1、PAGE PAGE 30钢 屋 架 设 计 计 算一、设计资资料屋面采用梯梯形钢屋屋架、预预应力钢钢筋混凝凝土屋面面板。钢钢屋架两两端支撑撑于钢筋筋混凝土土柱上（砼砼等级C20）。钢屋屋架材料料为Q2335钢，焊焊条采用用E43型，手手工焊接接。 该厂房房横向跨跨度为224m，房屋屋长度为为2400m，柱柱距（屋屋架间距距）为66m，房房屋檐口口高为22.0mm，屋面面坡度为为1/122。二、屋架布布置及几几何尺寸寸屋架几何尺尺寸图屋架计算跨跨度=240000-3300=237000mm。屋架端部高高度H0=2000mmm。二、支撑布布置三、荷载计计算荷载永久荷载预应力钢筋筋混凝土土屋面板板（

2、包括括嵌缝） 15000N/m2=1.5KN/m2屋架自重 （1200+111244）=0.3884KNN/m22防水层3880N/m2 =00.388 KNN/m22 找平层层2cmm厚 4000N/m2 =00.400 KNN/m22 保温层层 9970NN/m2 =00.977KN/m2支撑自重 80NN/m22 =00.088 KNN/m22小计 3.7714KKN/mm2可变荷载 活载 7000N/m2=0.70 KN/m2以上荷载计计算中，因因屋面坡坡度较小小，风荷荷载对屋屋面为吸吸力，对对重屋盖盖可不考考虑，所所以各荷荷载均按按水平投投影面积积计算。永久荷载设设计值：1.223.

3、7114=4.4457kkN/mm2可变荷载设设计值：1.440.77=0.98kkN/mm22、荷载组组合设计屋架时时，应考考虑以下下三种荷荷载组合合：全跨永久荷荷载+全跨可可变荷载载屋架上弦节节点荷载载：P=（4.4457+0.998）1.566=488.933kN全跨永久荷荷载+半跨可可变荷载载屋架上弦节节点荷载载：P1=4.44571.556=40.11kkN PP2=0.9981.556=8.82kkN全跨屋架与与支撑+半跨屋屋面板+半跨屋屋面活荷荷载全跨屋架和和支撑自自重产生生的节点点荷载：P3=1.2（0.3884+00.088）1.566=5.01kkN作用于半跨跨的屋面面板及

4、活活载产生生的节点点荷载：取屋面面可能出出现的活活载P4=（11.21.55+1.400.7）1.566=255.022kN以上1），2）为使使用阶段段荷载组组合;3）为施施工阶段段荷载组组合。四、内力计计算按力学求解解器计算算杆件内内力，然然后乘以以实际的的节点荷荷载，屋屋架要上上述第一一种荷载载组合作作用下，屋屋架的弦弦杆、竖竖杆和靠靠近两端端的斜腹腹杆内力力均达到到最大值值，在第第二和第第三种荷荷载作用用下，靠靠跨中的的斜腹杆杆的内力力可能达达到最大大或发生生变号，因因此，在在全跨荷荷载作用用下所有有杆件的的内力均均应计算算，而在在半跨荷荷载作用用下，仅仅需计算算近跨中中的斜腹腹杆内力力

5、，取其其中不利利内力（正正、负最最大值）作作为屋架架的依据据。具体体计算见见图屋架架各杆内内力组合合见表。全跨荷载布布置图全跨荷载内内力图左半跨荷载载布置图图左半跨荷载载内力图图右半跨荷载载布置图图右半跨荷载载内力图图内力计算表表表1杆 件名 称杆内力系数数全跨永久荷荷载+全跨可可变荷载载P=48.93kkNN=P全跨永久荷荷载+半跨可可变荷载载P1=400.111kNP2=8.82kkNN左=P11+P22N右=P11+P22全跨屋架支支撑+半跨屋屋面板+半跨可可变荷载载P3=5.01kkNP4=255.022kNN左=P33+P44N右=P33+P44计算内力KNP=1在左半跨在右半跨全跨

6、上弦杆10-111000000011-133-6.355-2.511-8.866-424.57-393.55-346.13-253.62-132.50-393.5513-155-9.355-4.655-14.000-670.88-613.42-555.38-379.18-230.94-613.4215-177-9.622-6.399-16.001-767.20-688.25-648.36-399.80-297.92-688.2517-188-7.844-7.844-15.668-751.39-654.53-654.53-341.67-341.67-654.53下弦杆1-23.511.254.7

7、6228.110212.665184.774139.33668.088212.6652-38.223.6211.844567.337522.664465.883330.554185.445522.6643-49.755.5415.299732.770664.225612.225399.556266.778664.2254-58.927.1216.044768.664680.667658.444377.990321.113680.667斜腹杆1-11-6.544-2.355-8.899-426.01-396.97-345.22-259.79-127.64-396.9711-24.892.177.

8、06338.332311.550277.991196.773110.994311.5502-13-3.544-2.099-5.633-269.79-243.97-226.06-145.54-99.881-243.9713-32.061.893.95189.228165.993163.88488.75583.900165.9933-15-0.866-1.833-2.699-128.90-106.30-118.28-43.882-73.991-118.2815-4-0.3221.671.3564.69944.06668.399-1.97760.80068.399-1.9774-171.441.63

9、-0.199-9.10011.03313.37744.27750.27750.27717-5-2.4001.50-0.900-43.113-61.665-13.449-81.11141.899-81.111竖杆1-10-0.5000-0.500-23.996-23.996-17.778-21.779-3.011-23.9962-12-1.0000-1.000-47.992-47.992-35.557-37.556-6.022-47.9923-14-1.0000-1.000-47.992-47.992-35.557-37.556-6.022-47.9924-16-1.0000-1.000-47.

10、992-47.992-35.557-37.556-6.022-47.9925-180.800.801.6076.67747.03347.03334.86634.85547.033五、杆件截截面设计计1、上弦杆杆截面计计算整个上弦杆杆采用同同一截面面，按最最大内力力计算NN= -6688.25kkN（压压力），查钢钢结构设设计手册册，节节点板厚厚度选用用12mmm，支支座节点点板厚度度选用114mmm。计算长度 屋架平平面内取取节间轴轴线长度度屋架平面外外根据支支撑和内内力变化化取因为，故截截面宜选选用两个个不等肢肢角钢，且短肢肢相并。如图1所示。yyyxx12图1上弦截截面设，查轴心心受压构构

11、件的稳稳定系数数表需要截面积积需要回转半半径根据需要的的A 、 ix 、iy，查角角钢型钢钢表，选选用2，A = 50.6c , ix = 2.855cm , iy = 7.778cmm。按所选角钢钢进行验验算，满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。2、下弦杆杆截面计计算整个杆件采采用同一一截面，按按最大内内力计算算，N=6800.677kN（拉拉力）计算长度 屋架平平面内取取节间轴轴线长度度屋架平面外外根据支支撑布置置取计算需要净净截面面面积选用21160100010（短肢肢相并），见见图2所示，A =500.600 c , ix =

12、2.885cmm , iy =7.78ccm按所选角钢钢进行截截面验算算，取。1212xxyy图2 下弦弦截面所选截面满满足要求求。3、斜杆截截面计算算 斜杆11-111N = -3966.977kN (压力)，l0 x = l0y = l =2551.66 cmm因为l0 xx = l0y，故采采用不等等肢角钢钢，长肢肢相并，使使ix = iy选用211409010，见图图3所示，AA = 44.6c , ix = 2.556cmm , iy = 6.884cmmxxxyy12图3 斜杆杆1-111截面面 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构

13、件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。 斜杆111-22N= 3111.550kNN（拉力力），ll0 x = 0.88l = 2088.1cm, l0y = l =2660.1cm计算需要净净截面面面积选用26638，见图图4所示，AA = 19.02cc , ix = 1.990cmm , iy = 3.100cmxxxyy12图 4斜杆杆11-2截面面验算：所选截面满满足要求求。eq oac(,3) 斜杆杆2-113N =-2243.97kkN (压力)，l0 x =22247mmml0y = l =28809mmm选用28807，见图图5所示，AA =211.722mm2 , ix =

14、2.46ccm , iy = 3.75cmxxxyy12图5斜杆22-133截面 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,4)斜杆113-33.N=1665.993kNN（拉力力），ll0 x = 0.88l = 224.7cm, l0y = l =2880.9cm计算需要净净截面面面积选用25565，见图图6所示，AA =100.822c , ix =1.72ccm , iy =2.77ccmxxxyy12图 6 斜斜杆133-3截截面验算：所选截面满满足要求求。eq oac(,5) 斜杆杆3

15、-115N =-1118.28kkN (压力)，l0 x =2441.88cml0y = l =3002.33cm选用28807，见图图7所示，AA =211.722c , ix = 2.446cmm , iy = 3.775cmmxxxyy12图7 斜杆杆3-115截面面 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,6) 斜杆杆15-4N= 688.399kN（拉拉力），l0 x = 0.8l = 2418mm, l0y = l =3023cm计算需要净净截面面面积选用25565，见图图8所示，A

16、A = 10.82c , ix = 1.772cmm , iy =2.77ccmxxxyy12图 8 斜斜杆155-4截截面验算：所选截面满满足要求求。eq oac(,7) 斜杆杆4-117N =500.277kN（拉拉力），l0 x =2559.55cml0y = l =3224.33cm选用25565，见图图9所示，AA =10.82c , ix =1.7244cm , iy =2.77ccmxxxyy12图9 斜杆杆4-117截面面满足长细比比：的要要求。所选截面合合适。eq oac(,8) 斜杆杆17-5N =-881.111kNN (压力)，l0 x =2559.55cml0y =

17、l =3224.33cm选用26636，见图图10所示示，A =144.588c , ix = 1.993cmm , iy = 3.006cmmxxxyy12图10 斜斜杆177-5截截面验算由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。4、竖杆截截面计算算eq oac(,1)边竖杆杆1-110N =-223.996kNN (压力)，,l0 x =l0y =l=2011.255cm选用266310，A =233.322 c , ix = 1.888cmm , iy = 3.007cmm 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压

18、构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,2)竖杆22-122 N =-447.992kNN (压力)，,l0 x =18000mml0y =22250mmm选用266310， A =23.32 c , ix = 1.888cmm , iy = 3.007cmm 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,3)竖杆33-144N =-447.992kNN (压力)， l0 x =20000mmml0y =25500mmm选用266310， A =23.32 c , ix = 1.888

19、cmm , iy = 3.007cmm 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,4)竖杆44-166N =-447.992kNN (压力),l0 x =22200mmml0y =27750mmm选用266310， A =23.32 c , ix = 1.888cmm , iy = 3.007cmm 属于b类类截面 属于b类类截面满足长细比比：的要要求。由于只需求求出，查查轴心受受压构件件的稳定定系数表表，所选截面合合适。eq oac(,5) 竖杆杆5-118N =477.033kN (拉力)，

20、l0 x =24400mmml0y =30000mmm选用266310， A =23.32 c , ix = 1.888cmm , iy = 3.007cmm满足长细比比：的要要求。所选截面合合适。中竖杆截面面图屋架杆件一一览表杆件杆内力kN计算长度截面形式及及角钢规格截面积（m）回转半径长细比容许长细比比系数min(N/m)loxloyix(mmm)iy(mmm)max上弦-688.2515053010短肢相相并2L16001000110506028.577.8531500.8422162下弦680.66730006000短肢相相并2L16001000110506028.577.810535

21、0135斜腹杆1-11-396.9725162516长肢相相并2L140090110446025.668.4981500.5688-15711-2311.550208126012L638190219.031.01103501642-13-243.97224728092L807217224.637.5911500.6144-18313-3165.993224728092L565108217.227.71313501533-15-118.28241830232L807217224.637.5981500.5688-15315-468.399241830232L565108217.227.71413

22、50634-1750.277259532432L565108217.227.71513504717-5-81.111259532432L636145819.330.61351500.3655-152竖杆1-10-23.9962012.52012.5十字形2L6310233218.830.71061500.5177-202-12-47.99218002250十字形2L6310233218.830.7961500.5811-353-14-47.99220002500十字形2L6310233218.830.71061500.5177-404-16-47.99222002750十字形2L6310233

23、218.830.71171500.4533-455-1847.03324003000十字形2L6310233218.830.7128350-51六、节点设设计重点设计“1”、“2”、“11”、“18”“5”五个典型型节点，其其余节点点设计类类同。1下弦22节点这类节点的的设计步步骤是：先根据据腹杆的的内力计计算腹杆杆与节点点连接焊焊缝的尺尺寸，即即hf和lw。然后后根据llw的大小小比例绘绘出节点点板的形形状和大大小，最最后验算算下弦杆杆与节点点板的连连接焊缝缝。选用E433焊条，角角焊缝的的抗拉、抗抗压和抗抗剪强度度设计值值1600N/mm，实际际所需的的焊脚尺尺寸可由由构造确确定。 （1）

24、111-2杆的内力力N=3311.5KNN，采用三三面围焊焊，肢背背和肢尖尖焊缝hf=6mm，所所需要的的焊缝长长度为：肢背，取1150mm肢尖，取880mm（2）2-13杆的的内力N=2433.977KN，采用三三面围焊焊，肢背背与肢尖尖的焊缝缝hf=6mm，所所需要的的焊缝长长度为：肢背，取1100mm肢尖，取660mm竖杆2-112杆的的内力N=-47.92KN，采用三三面围焊焊，焊缝缝尺寸可可按构造造确定取取hf=8mm。所需要的焊焊缝长度度为：因为，所以以按两面面侧焊缝缝计算。肢背，取440mmm肢尖，取440mmm（4）下弦弦杆焊缝缝验算下弦杆与节节点板连连接焊缝缝承受两两相邻下下

25、弦内力力之差。N5222.6642122.6553099.999kN肢背焊缝验验算，hf8mm，f113N/mm21600N/mmm2焊缝强强度满足足要求。根据节点放放样，得得节点板板尺寸为为3103600，节点图图如下图所示示。下弦节点各各杆肢尖尖、肢背背尺寸杆件hf（mmm）肢背(mmm)hf（mmm）肢尖(mmm)11-26147mmm取150mm670mm取取80 mmm2-13690mm取取100mm618mm取取60 mmm13-35114mmm取120mm555mm取取70mmm3-15674mm取取80mmm638mm取取60mm15-4553mm取取60mm528mm取取60

26、mm4-17638mm取取60mm623mm取取60mm 17-5654mm取取60mmm630mm取取60mm2上弦111节点点：11-2杆杆节点板板连接的的焊缝计计算与下下弦节点点2中11-2杆计计算相同同。1-11杆杆N-3966.977 kNN，采用用三面围围焊，设设肢背和和肢尖 hf= 8mmm，因为，所以以按两面面侧焊缝缝计算。lw1161444，取lw11500mmlw21678，取取lw280m上弦节点各各杆肢尖尖、肢背背尺寸杆件hf（mmm）肢背(mmm)hf（mmm）肢尖(mmm)1-118144mmm取1500mm878mm取取80mmm11-26174mmm取1800m

27、m682mm取取90 mmm2-136139mmm取1500mm666mm取取70 mmm13-35114mmm取1200mm555mm取取70mmm3-15674mm取取80mmm638mm取取60mm15-4553mm取取60mmm528mm取取60mm4-17638mm取取60mm623mm取取60mm17-5654mm取取60mmm630mm取取60mm考虑搁置檩檩条，节节点板缩缩进上弦弦肢背77mm，用用槽焊缝缝连接，槽槽焊缝按按两条角角焊缝计计算，P47.92kkN。节点板尺寸寸为28854117设肢肢尖焊缝缝=5mmm，假定定集中荷荷载P与上弦弦垂直，忽忽略屋架架上弦坡坡度影响响

28、。肢背焊缝验验算：肢尖焊缝验验算：节点图如下下图所示示。3、屋脊118节点点（1）弦杆杆一般都都采用同同号角钢钢进行拼拼接，为为使拼接接角钢与与弦杆之之间能够够密合，且且便于施施焊，需需要将拼拼接角钢钢的尖角角削除，并并截去垂垂直肢的的一部分分宽度（一一般为t+hhf+5mmm）。拼拼接角钢钢的部分分削弱，可可以借助助节点板板来补偿偿。接头头一边的的焊缝长长度按弦弦杆内力力计算。设5-188杆与节节点板的的焊缝尺尺寸为：肢背hf=8mm，lw1=(0.665447.0031103)/（200.781660）+16=33mm，取lw1=40mmm，肢尖hf=8mmm，lw2=（0.33547.0

29、3103）/（20.778160）+16=25mmm。取lw2=40mmm。设焊缝高度度hf=8mmm，则所所需要焊焊缝计算算长度为为：lw=（6544.533103）/（40.778160）+16=1999mm。取lw =2110mmm。拼接接角钢长长度6000mmm2210=4200mm。（2）上弦弦与节点点板间的的焊槽，假假定承受受节点荷荷载，验验算略。上上弦肢尖尖与节点点板的连连接焊缝缝，应按按上弦内内力的15%计算，设设肢尖焊焊缝hf=8mmm，节点点板长度度为4770mmm，节点点一侧弦弦杆焊缝缝的计算算长度为为lw=4770/22-5-10=2200mm，焊焊缝应力力为：fN=（

30、0.1156654.531033）/（200.782220）=40N/mm22，fM=（0.1156654.531033556）/（200.78222022）=60N/mm22， =63.4kNN/mmm21600kN/mm22中竖杆与节节点板的的连接焊焊缝计算算：N=477.033KN此杆内内力较小小，焊缝缝尺寸可可按构造造确定，取取焊缝尺尺寸hf=8 mmm，焊焊缝长度度lw50mmm，节点图图如下图图所示。4、下弦跨跨中5节点设设计（1）下弦弦接头设设于跨中中节点处处，连接接角钢取取与下弦弦杆相同同截面216001000110，焊缝缝高度hf=8mmm，焊缝缝长度为为：lw=（6680.

31、67103）/（40.778160）+16=2066mm，取lw=2100mm连接角钢长长度lw=2210+10=430mmm，取lw=430mmm下弦杆与节节点板，斜斜杆与节节点板之之间的连连接焊缝缝按构造造设计。（2）弦杆杆与节点点板连接接焊计算算：按下下弦杆内内力的15%计算。N=6880.667115%=1022KN设肢背、肢肢尖焊肢肢尺寸为为8 mmm，弦杆杆一侧需需焊缝长长度为肢背lw=（0.77511021103）/（200.781660）+16=59mmm，取800mm，肢尖lw=（0.225102103）/（20.778160）+16=30mm。取40mmm腹杆与节点点板连接接焊缝的的计算方方法与以以上几个个节点相相同，节点图图如下图图所示。支座1节点点为了便于施施焊，下下弦杆角角钢水平平肢的底底面与支支座底板板的净距距离取1160mmm。在在节点中中心线上上设置加加劲肋。加加劲肋取取46008012mmm，节节点取4600380014mmm的钢钢板。（1）支座座底板的的计算支座反力RRA=RB=4799.2KKN 按构造要求求采用底底板面积积为ab=