钢结构设计课程设计

50¥《钢结构设计》课程设计学生姓名：指导教师：学生班级：建工08-11学生学号：13号任务参数：序号 A序号一 3设计时间：2011年5月3日至2011年5月20日® ® v5> ® © © © ® ® ® @®& & ©倉〉© &虑&也心虑感四层平面图1:200目录设计资料屋架形式及几何尺寸屋盖支撑布置荷载内力计算4.1荷载计算内力计算及内力组合杆件截面的选择6.1上弦杆6.2下弦杆&3腹杆6.3.1端斜杆Ba6.3.2斜杆Be6.3.3斜杆De6.3.4斜杆De6.3.5斜杆Fe6.3.6斜杆Lk6.3.7斜杆Lm6.4中间竖杆Mm7屋架节点设计7.1下弦一般节点取C点进行设计7.27.3上弦一般节点屋脊节点MB点进行设计7.4 支座节点a7.4.1地板的计算7.4.2加劲肋与节点板连接的焊缝计算7.4.3节点板、加劲肋与底板连接的焊缝计算8参考文献

1设计资料屋架跨度为36m屋架间距为6.6m，房屋长度为46.2m,屋面采用梯形刚屋架1.5x6.6m。屋面材料采用彩色夹芯板，工字型檩条， 地面粗糙度类别为B类，二级建筑。屋架下弦无悬挂荷载，风荷载、雪荷载按哈尔滨地区采用， 不考虑积灰荷载及地震作用。 钢屋架材料采用Q235B级刚，焊条再用E43型手工焊，屋面坡度1/10。2屋架形式及几何尺寸屋架端部高度Ho=2000m中间竖杆高度H=4000mm满足刚度以及经济性对跨中高度的要求。屋架跨度36m的梯形屋架，根据每块彩色夹芯板板宽度 1500mm为尽量使屋架节点受荷，将上弦划分为12个节间。3受荷，将上弦划分为12个节间。3屋盖支撑布置根据车间长度、跨度和荷载情况设置屋架上弦横向水平支撑。 因为无吊车，所以下弦不需设置支撑。厂房两端的横向水平支撑设置在第一柱间， 在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端设置垂直支撑，屋脊节点以及屋架支座处沿厂房通常设置刚性系杆， 屋架下弦跨中通常设置一道柔性系杆。所有屋架采用统一规格，但因为支撑和支撑连接板不同，分为三个编号：中部仅与系杆相连的屋架共2榀为GWJ-1;与水平支撑相连的屋架共6榀为G0J-2端部屋架除与刚性系杆相连外，海域抗风柱等有关41构件共2榀为GWJ-3JOQ 15 Id八2-1蜀餐形式及几何尺寸阖mm2以上合计为 以上合计为 0.83 KN/■IXnI[XE32垂旨支導4荷载内力计算4.1荷载计算4・4・1・1永久荷载（恒载）（水平投影面）标准值（KN/订‘）彩色夹芯板 0・15 KN/■屋架及支撑 0・12+0.01L=0・48 KN/檩条0.10.1檩条0.1防水层及找平层2cm厚屋面活荷0.5KN/屋面活荷雪荷载 0.45KN/4・1・2可变荷载（活载）活荷载雨雪荷载取较大值参与组合取 0・5KN/风荷载：基本风压 -：=0.55风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》 （GB5009-2001）规定这里取-z=1.25,屋面迎风面的体形系数为 -0.6,背封面为-0.5，所以负风压的设计为（垂直于屋面）标准值迎风面 ■■■.■=-0.6x1.25x0.55x1.509x6・6=-4.108KN/， mF.=-0.5x1.25x0.55x1.509x6.6=-3.423KN/背风面： ”t-''设计值 =1.4x-4.108=-5.751KN/i.7?...=1.4x-3.423=-4.792KN/风荷载对屋面为1-2x0-83=0-996KN/；讥吸力，为此屋盖为非轻型屋盖且坡度很小，可以不考虑风荷产载的影响。因为屋面坡度小，所有荷载都可以近似的沿水平面分布来考虑。永久荷载设计值：可变荷载设计值： 1.4x0.5=0.7KN/■■-节点何载：恒荷：0.996x1.5x6.6=9.86KN/活载：0.70x1.5x6.6=6.93KN/4.1.3荷载组合设计屋架时，应考虑以下二种荷载组合（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载组合2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载组合（图4.1屋架全跨荷载布置图）（图4.2屋架半跨荷载布置图）5内力计算及内力组合取右半跨进行进行内力分析，左半跨取左半跨进行用结构力学求解器计算各杆件内力,与之相对应。取右半跨进行进行内力分析，左半跨活何载内力组合杆

件

名

称杆件编号永久荷载全跨可变荷载半跨可变荷载永久荷

载+全跨

可变何

载永久何载+半跨可变荷载最不利内力组合可变荷载在左可变荷载在右半跨0半跨0可变荷载在做可变荷+1、/-载在有半跨时0半跨时02.3-153.1-107.6-29.3-78.2-260.7-182.4-231.3-260.74.5-243.6-171.1-51.3-119.8-414.7-294.9-363.4-414.7弦杆6.7-292.3-205.4-68.5-136.9-497.7-360.8-429.2-497.78.9-311.8-219.1-82.2-136.9-530.9-394.0-448.7-530.910.11-310.0-217.8-93.4-124.5-527.8-403.4-434.5-527.812-292.3-205.5-102.7-102.7-497.8-395.0-395.0-497.8下弦杆1385762.215.744.5147.9101.4130.2147.914203.3142.940.8102.1346.2244.1305.4346.215270190.160.0130.1460.7330.6400.7460.716303.3213.1752137.9516.4378.5441.2516.417311.3218.787.5131.2530398.8442.5530.018301.0211.597.6113.9512.5398.6414.9512.5斜腹杆19-150.5-27.6-78.2-256.2-178.1-228.7-256.220116.882.123.658.5198.9140.4175.3198.921-99.5-69.9-22.7-47.2-169.4-122.2-146.7-169.42275.352.919.833.0128.295.1108.3128.223-60.9-42.8-19.223.5-103.7-80.1-37.4-103.72442.629.917.112.872.559755.472525-29.8-20.9-16.7-4.2-50.7-46.5-34-50.72615.510.9-4.226.430511.330527-35-2.5-14.812.33-6.0-18.38.83-18.328-8.0-5.613.5-19.1-13.65.5-27.1-27.12919.4-13.326.933.16.146.346.330-28.9-20.312.2-32.5-49.2-16.7-61.4-61.4竖杆31-5.4-3.80-3.8-9.2-5.4-9.2-9.232-10.8-7.60-7.6-18.4-10.8-18.4-18.433-10.8-7.60-7.6-18.4-10.8-18.4-18.434-10.8-7.60-7.6-18.4-10.8-18.4-18.435-10.8-7.60-7.6-18.4-10.8-18.4-18.436-10.8-7.60-7.6-18.4-10.8-18.4-18.43753.837.818.918.991.656.756.791.66杆件截面的选择6.1上弦杆节点板厚度按弦杆腹板厚度选取取为8mm整个上弦不改变截面，按最大内力设计 N=-530.9KN,计算长度为15°9mmoy3018mm（压型钢板与檩条保证有三个可靠连接，取两个节间长度） 。

oy初选用TM147 200812截面面积：3650mm回转半径：l 39・6mmix y46.9mm重心：Z 28・2mmo刚度验算150938.15039.61301864.3150i 46.9yyze2Zot222.820.624.92cmi'A 4261 36.2 /] 5 'A 4261 36.2 /] 5 /15.9025.7 / 25.7oe2oi2xi2 4.923.9笔4.692426亦k2y1.15Ibt.314.71.20.83201.23t3i1i3其中:W 715.90i—22z2512264.32 2515 64-322515241492 _ 264.32 251568.38.42.614611由利沪查得-0.76（b类）N530.9 103验算：191.NAyz0.76 36.5 102 3 rnifiyz215%36；9；03 145.3 215N-36.5 102 7此截面符合要求，且经济性较好。

6.2下弦杆整个下弦不改变截面，采用等截面杆，在下弦节点处弦杆角钢上设置有连接的支撑的螺栓孔dD=22mm由于螺栓孔在节点板范围内切螺栓孔中心至节点板边缘的距离为 100mm故可不考虑螺栓孔下弦的削弱。下弦按最大内力设计值 ...=530KN进行设计，屋架平面内计算长度IoX长度IoX300cmIoyA"if2465丄一。200 8 12,截面几何特103性为：A=32.14,…,截面验算:ixlox■iXioy■iy2.4cmi103性为：A=32.14,…,截面验算:ixlox■iXioy■iy2.4cmi300243004.995301256032144.99cmz0250250164.9N/mm1.73cm215N；/mmW100根据算得的截面面积A查热轧角钢型钢表，选择T6.3腹杆所选截面满足要求。6.3.1端斜杆Ba6.3.1端斜杆Ba节点板厚度与弦杆厚度相同为8mm杆件的内力设计值N=-256.2KN，计算长度iiox1oy2636mm初选用2L125X80X10长肢相并的不等边双角钢， 截面的几何特性为:A39.4cm2截面验算： Xl 2.26cm0XI~X263.62.263.24cm11&6150属于b类截面i263.6o 81.4i3.24y

150 属于b类截面截面验算:10X截面验算:ix81.981.91 150 属于b类截面215I.0215I.0X150150ixix=12.5;：0.4——=0.48、：：八1=10.1 1255.1电（1

tyzmaxyzN 256.2"A17.4着）25.1報10.455 39.40116.6查Q235b类截面得103“ 142.9.102 mrn26362102n42 74.217.4 12540.455215NA 15.82A 15.82em2i2.48emx杆件内力设计值N=-198.9KN,计算长度I0x=a81=0.8x2636=2108mml0y=I=2636mm初选用2L63X5等边双角钢截面，截面的几何特性为：A 12.28em2.xix1.94emiy2.89emIox■210.8108.1150截面验算：ix1.941oy263.692.21502.89198.9 103161.97 f215/mmN/mm1228截面满足要求。6.3.3斜杆De杆件内力设计值N=-169.4KN,计算长度10x=0・81=°・8X2916=2332.8mm10y=16.3.2斜杆Be=2916mm选用2L80x5等边双角钢，截面的几何特性为:iy 3.56em233.22.48截面验算:I,ox94.06 []150属于截面验算:I,ox94.06 []150属于b类截面匚"y291.63.56yd0.47b0.4781.91(1 29162804匚"y291.63.56yd0.47b0.4781.91(1 29162804、5289.32yzl22toyyz0.594150max94.06查Q235b类截面得N 169.4 103"A0.594 15.82 1022182.27截面满足要求。6・3・4斜杆De杆内力设计值N=128.8KN,计算长度l=0.8l=0.8X2916=2332.8mm1=l=2916mrp°x 0y12.28cm2ix 1.94cm初选用2L63X5等边双角钢截面，截面的几何特性为 X截面验算:当驾严谊為=16：；233.28截面验算:当驾严谊為=16：；233.28lox■ix1.94119.02loy■iy291.6100.9=21.140.58二=0.58,150150iy289cmxxxx128.8103104.4N/1228截面满足要求。6・3・5斜杆Fe杆件内力设计值 N=-103.7KN,计算长度I=0.8l=0.8X3206=2568mm1=l=3206mm2.16cm2.16cm选用2L70X5等边双角钢，界面的几何特性为选用2L70X5iy3.17cm25648截面验算：审厂25648截面验算：审厂118.74[]150属于b类截面I.ox101.1101.11 150属于b类截面xxi3.17y101.10.47704、101.10.47704、yd0.47b.5yzlt22oyyz150max118.74查Q235b类截面0.475得103.7103N/0.47513.74102/mnl当电*=14:；:0.58二=0.58,——=25.65截面满足要求。6・3・6斜杆LkA15.82cm2.x2.48cm初选用2L80x5等边双角钢截面，截面的几何特性为 '杆内力设计值N=46.31KN,计算长度l=015840.9x4116=3298.8mn215=l=4116mrp°x 0yi3.56cmy329.28lox截面验算:2.48 132.7150loylox截面验算:2.48 132.7150loyiiy411.63.56115.6150N46.3 103 29・2 fA1582 6 mm 215N/2mmN截面满足要求。6・3・7斜杆Lm截面满足要求。6・3・7斜杆Lm杆件内力设计值N=-61.4KN,计算长度1=0.80xl=0.8x4116=3292.8mml=4116mm选用2L90X7等边双角钢，界面的几何特性为:A 24.60cm2i2.78cmx截面验算:101.11 150101.11 150属于b类截面150xxiy4.00cmlox329.28ox 厂2.78x118.45 [] 150属于b类截面截面验算：I102.9 150I102.9 150匚oyy411.64.00属于b类截面当鹫仝曝.-140.58二=0.58■——=25.6590yz (10.470.47 904102'9(1 41162 72)106.7 1501 2t2oymaxyz118.45查Q235b类截面得0.44561.41030.445 24.10" 56.09N10215N/mr^截面满足要求。6.4中间竖杆Mm杆内力设计值N=91.6KN,计算长度10x=°・81=°・8X4000=3200mm1=4000=4000mrp初选用2L90X7等边双角钢截面，截面的几何特性为:24.60cm2 2・78cmiX4.00cm截面验算：Iox■iX320278I400.0oy■iy4.0A 24-60cm2 ix 278cmiy115.4150100.015037・23MN/档/mm215"rn用91*6 1°32460截面满足要求。其他腹杆可以选择已经选出的杆件进行截面归类，截面种类不能过多以满足施工的需求。屋架杆件一览表杆件杆内力kN计算长度截面形式及角钢规格截面积mm2)回转半径长细比系数(T(N/mm2)loxloyV(mm)(mm)上弦-530.915093018TM147X200X8X12365039.646.938.464.30.76191.3下弦530.030006000TW100X200X10X1232142449.912560.0164.9斜腹杆Ba-256.226362636」匚长肢相并2L125X80X10394022.633.1116.681.40.455142.9Be198.9210826362L63X5122819.428.9108.692.2161.9De-169.4233329162L80X5158222.635.694.181.90.594182.3De128.2233329162L63X5122819.428.9119.2100.0104.4Fe-103.7256832062L70X5137521.631.7118.8101.10.475158.9Fg72.5256832062L70X5137521.631.7118.8101.152.7Hg-50.7280335042L70X5137521.631.7129.8110.50.38695.5Hi30.528033504""T-2L70X5280321.631.7129.8110.510.9Gi-18.3304638082L70X5280321.631.7134.8120.10.37117.6Gk-27.1304638082L80X5158222.635.6134.8106.90.37146.2Lk46.3329341162L80X5158224.835.6132.7115.729.3Lm-61.4329341162L90X7246027.840.0118.5102.90.44556.1竖杆Aa-61.420012000十字形2L63X5122819.528.9102.669.20.83859.7Ce-9.218682335十字形2L70X5280321.631.786.573.70.7284.5Ee-18.421342668十字形2L70X5280321.631.798.884.20.56411.6Gg-18.424013001十字形2L70X5280321.631.7111.294.70.8467.8li-18.426673334十字形2L70X5280321.631.7123.5105.20.41915.7Kk-18.429343667十字形2L70X5280321.631.7135.8115.70.36318.1Mm91.632004000十字形2L90X7246027.840.0115.4100.027.237屋架节点设计节点设计应做到传力可靠，构造简单。在焊接普通钢屋架中，一般采用节点板汇交的各杆件连接在一起，个杆件的内力通过与节点板的焊接取得相互平衡。为了避免杆件偏心受力，桁架原则上应与杆件重心连心线为轴线在节点处相交于一点。但焊接钢屋架可取角钢背至轴线 （靠近中心线）的距离取5mnm勺倍数；内力较小的屋架螺栓连接的杆件亦可以采用靠近重心连心线的螺栓准线为轴线。当焊缝桁架的杆件用节点板连接时，弦杆于弦杆、腹杆与腹杆之间的间隙，不应小于 20mm相邻角焊缝焊趾间净距应不小于 5mm当桁架杆件不用和节点板连接时，相邻腹杆连接角钢焊缝趾间净距应小于5mm（钢管结构除外）。节点板的外形应尽可能简单而规则， 至少有两边平行，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于 -「’单斜杆与线杆的连接截面尺寸和腹板杆端焊缝长度画大祥图来确定，但考虑施工误差，宜将此平面尺寸适当放大。焊接角钢桁架与节点板的连接焊缝，一般多采用两面侧焊缝，必要时也可采用L型围焊。屋架弦杆的中间节点上有荷载作用， 弦杆与节点板的连接焊缝， 应按所作用的节点荷载与相邻节间弦杆内力差的合力差进行计算； 当节点上无接点荷载作用时， 则按相邻间弦杆内力差进行计算。7・1下弦一般节点取c节点进行设计卜弦一股节点（:先根据腹杆的内力计算腹杆与节点连接焊缝的尺寸,W。先根据腹杆的内力计算腹杆与节点连接焊缝的尺寸,W。然后根据lw的大小比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。选用E43例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。选用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值=160气：；亍丁严，实际所需的焊脚尺寸可由构造确定。先计算腹杆Be先计算腹杆Be与节点板的的连接焊缝,Bc杆肢背的焊缝取=6mm指尖焊缝取h.-5mm所需焊缝长度：f肢背丨W0.7N0.7198.9103W1220■76160h.-5mm所需焊缝长度：f肢背丨W0.7N0.7198.9103W1220■7616012肢尖丨w20.3N0■3198.910320W2―07616010腹杆De杆肢背的焊缝取詆=6mm肢尖焊缝取卞-=5mn,・116mm取130mm55m取70mmm肢尖1w20.7N2~~0-7hf.°7169.41298mm,取iiomm2 0.76 1600.3N 03169・4 1032~~0.7hfffw 2一0.75160 10 55.4mm取70mm其中竖杆Ce的内力设计值较小，焊接按构造要求采用，取hf=6mmlw 120mm>下弦杆与节点板的连接焊缝按做作用的荷载与相邻节间弦杆内力差的合力进行计算△N=147.9—346.2=-198.3kN量得焊接板的长度是 500mm对接焊缝长为500mm加引弧板施焊）厚度与下弦杆腹板厚度一样为8mm此对接焊缝受剪力为V=198.31KNM=198.3X10.5=2082.26mm。剪切应力：T198.3 103200—8- -74.36N/mm2v125N/mn.焊缝强度满足要求。2082.26 104弯曲应力：一— 一62.47N/mm2v125N/mm焊缝强度满足要求。-5002 867.2上弦一般节点取B点进行设计取节点B进行设计先计算腹杆Ba与节点板的的连接焊缝， Be杆肢背的焊缝取此r.=6mm指尖焊缝取臥妒5mm所需焊缝长度：0.65N0.65256.103肢背Iw5012123.9mm取130mmw2 0.7hfff”20.761600.35N0.35256.6103肢尖.w21090.0mm取100mm1W22 0.7hffw20.75160腹杆Be杆肢背的焊缝取kf=6mm指尖焊缝取hf2=5mm焊缝长度取下弦节点时的计算长度即可，由于上弦杆腹板较宽，经用大祥图核实，此节点可以将腹杆直接焊在腹板上，而不必另加节点板。7.3屋脊节点M中间竖杆Mm与节点板连接的焊缝计算肢尖焊缝长度与肢背焊缝长度相同按肢背焊缝长7070mn，取ioomm度选取腹杆De杆肢背的焊缝取•：V；TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"I 0.7N肢背 2~~0.7hfffffw

=6mm肢尖焊缝取況：吻=5mm0.7 91.6 1032 0.7 6 160 59.6按构造要求行风长度可取大些。moo 迹一_2宝16100—事12(犀脊节扁 MEU _L弦拱哎节点板弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接， 水平盖板（宽240,厚14mm和竖向拼接板（宽120mm厚8mr）与T字刚弦杆的翼缘何腹板等强度连接，计算如下：翼缘焊缝（采用hf=10mm计算如下：翼缘焊缝： -=200X12X215=516KN=230.36mm（支座底板构造图）=6mm肢尖焊缝需焊缝取其肢背250mm杆=6mm肢尖焊缝需焊缝取其肢背250mm杆Ba按与上弦一般节=6mm肢尖焊缝需焊缝取其肢焊缝长度由于杆件内力较小按施工要求进行设计焊缝长度为点时所计算得到的长度选取。计算腹杆Aa与节点板的的连接焊缝，杆肢背的焊缝取腹板焊缝：心2X0L7X6XL6D—728讪水平盖板长：L=2X230.36+8+2X19.5=507.72〜700mmN=（147-12）X8X215=232.2KNL=600mm其端部和L=600mm其端部和7.4支座节点a7.4.1底板的计算U■-OJU1U■-OJU1250m