《钢结构》课程设计计算书

设计资料及有关规定1、跨度L=15m。柱距（屋架间距）为6m；长度为84m。2、屋面为彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条）0.25KN/m2屋架及支撑0.12+0.011×L（m）KN/m23、雪荷载0.50KN/m24、钢材为Q235（3号钢）,焊条采用E43型5、屋面坡度i=1/36、悬挂荷载0.3KN/m27、屋盖承重结构采用三角形钢屋架8、令钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土为C25,轴心抗压强度设计值。二、屋架尺寸及檩条设置1、屋架几何长度及节点编号如图所示，运输单元如图半跨7.5m运输,最大高度3m。起拱高度f=L/500=15000/500=30mm2、檩条支承于屋架上弦节点处。故采用檩条间距为2.646m。檩条跨度6m。在檩条间跨中位置设置拉条，圆钢拉条10mm。屋脊和屋檐处都设置斜拉条及撑杆。支撑布置1.根据厂房长度(84m>60m)、跨度15m及荷载等情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦横向水平支撑3道，防止屋架水平方向振动。仅在跨度中央设置一道垂直支撑。上弦平面内在屋脊处设置刚性系杆及两端设置柔性系杆；下弦平面内在跨中设置刚性系杆及两端设置柔性系杆。梯形钢屋架支撑布置如图所示：杆件内力计算1.荷载计算永久荷载标准值:屋架及支撑0.12+0.011×L=0.285(水平)屋面及保温（檩条）0.25悬挂荷载0.3总计0.835可变荷载标准值:雪荷载0.8总计0.8永久荷载设计值1.2×0.835=1.002kN/㎡可变荷载设计值1.4×0.8=1.12kN/㎡风荷载不考虑2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=(1.002+1.12)×2.7×6=34.376kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P1=1.002×2.7×6=16.232kNP2=1.12×2.7×6=18.144kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨屋面结构材料+半跨施工荷载屋架上弦节点荷载P3=1.2×0.285×2.7×6=5.54kNP4=1.2×0.55×2.7×6=10.692kNP5=1.4×1.0=1.4kN3.杆件内力计算本设计使用结构力学求解器,计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数。然后乘以实际的节点荷载。上弦杆不承受节间荷载。屋架构件内力组合表杆件名称杆件编号内力系数组合一组合二组合三计算内力(KN)全跨左半跨右半跨P*全P1*全+P2*左半P1*全+P2*右半P3*全+（P4+P5)*左半P3*全+（P4+P5)*右半上弦杆AB-6.73-5.39-2.69-231.35-207.038-158.049-102.46-69.8117-231.35BC-5.59-4.24-2.69-192.162-167.667-139.544-82.2387-63.4961-192.162CD-5.99-4.65-2.69-192.162-175.106-139.544-87.1964-63.4961-192.162下弦杆Ab1.051.78-0.7236.094849.339923.9799227.34076-2.8892449.33992bd-1.45-0.72-0.72-49.8452-36.6001-36.6001-16.7392-16.7392-49.8452腹杆Bb-1.210.00-1.21-41.595-19.6407-41.595-6.7034-21.3347-41.595Cb-1.210.00-1.21-41.595-19.6407-41.595-6.7034-21.3347-41.595Db2.500.002.5085.9440.5885.9413.8544.0885.94Dd0.000.000.00000000注：表内负值表示压力；正值表示拉力屋架节点板厚度确定、杆件截面选择和填板设置1.钢材选用Q235(3号钢)杆件内力最大值为-231.35kN，查表7.4，可选用中间节点板厚度8mm。支座节点板厚度也为10mm。2.杆件截面选择（1）.上弦杆①受压杆，整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-231.35KN。计算长度：屋架平面内取节间轴线长度屋架平面外取上弦横向水平支撑的节间长度：由等稳条件λx=λy得，。故截面宜选用两不等肢角钢，短肢相并的T型断面。设λ=140，由查轴心受压构件稳定系数表得：=0.345需要截面积需要回转半径；据A、、。查角钢型钢表得：初选2∟1107010。A=34.4cm2，=1.96cm，=5.30㎝。②验算：；＜[λ]=150综上：，只需由，查表得，故∴所选截面满足要求。（2）.下弦杆①受拉杆，整个下弦杆受用相同截面，按最大内力计算计算长度：截面采用两个等边角钢截面，初选2∟758，A=23cm2，=2.28cm，=3.42㎝。（3）腹杆选择①杆件B-b:N=41.595KN,选用2∟638（T型）。A=19.03cm2，=1.90cm，=2.95㎝。②杆件D-b：N=85.94KN，选用2∟758（T型）。A=23cm2，=2.28cm，=3.42㎝。③杆件D-d:选用2∟456（T型）。A=10.152cm2，=1.71cm，=2.20㎝。杆件选择一览表杆件名称杆件名称内力设计值（KN）计算长度（cm）选用截面规格截面积A(㎜2)回转半径（cm）容许长细比[λ]稳定系数计算应力上弦杆上弦杆-231.42705402∟110×70×8(T型短肢相并)34441.965.30137.8101.81500.374179.4下弦杆下弦杆49.343753752∟75×8(T型)2300.62.283.42164.5109.6350-21.45-49.85164.5109.61500.26382.4腹杆Bb-41.661531532∟63×8(T型)1903.01.902.9580.551.91500.68531.9Cb-41.62392392∟63×8(T型)1903.01.902.95125.881.01500.40653.8Db85.944804802∟75×8(T型)2300.62.283.42210.5140.4350-37.4Dd0.03003002∟45×6(T型)1015.21.712.20175.4136.4---3.填板选择填板尺寸为：T型截面时，填板比角钢肢宽伸出10㎜以便焊接十字型截面时，填板比角钢肢宽缩进10㎜。填板最大间距，对压杆取≤40i、对拉杆取≤80i。节点设计用E43焊条时，角焊缝的强度设计值，除特殊说明，所有焊缝均满焊（无引弧板）。1.支座节点A支座节点A构造如图所示支座底板计算：钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土为C25,轴心抗压强度设计值。①支座反力取纵向加劲肋的宽度为80mm，取底板尺寸为280mm360mm。考虑底板上开孔，仅取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为：验算柱顶混凝土的抗压强度：(满足)②底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为式中--------底板下的平均应力，=1.87--------两边支承对角线长，=--------系数，由决定。为两边支承的焦点到对角线的垂直距离。由相似三角形的关系，得，=0.450，查表得＝0.0576M=0.05761.87×157.8＝2682.1底板厚度,取t=12mm。（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力设焊脚尺寸为，焊缝计算长度，；加劲肋高度为200mm满足要求。（3）节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=137.504kN节点板、加劲肋与底板连接焊缝总计算长度:，采用（4）下弦杆、上弦杆与节点板的连接焊缝计算：焊缝尺寸可按构造确定，焊脚尺寸，焊缝长度。①上弦杆与节点板的连接焊缝计算：N=-148.3KN，所需焊缝长度为肢背：，取肢尖：,取②下弦杆与节点板的连接焊缝计算：N=49.34KN，所需焊缝长度为肢背：，取肢尖：，取所有焊缝均满焊，构造焊缝长度均大于所需焊缝长度。2.下弦节点“b”节点b构造如图所示①腹杆与节点的连接焊缝，B-b杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取，则所需焊缝长度：肢背：，取肢尖：，取腹杆D-b和C-d的杆端焊缝同理按构造采用。②验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，取实际节点板尺寸为50cm,角焊缝计算长度采用，肢背焊缝应力为3.上弦节点“B”节点B构造如