24m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書

1、設(shè)計某廠房鋼屋架一、 設(shè)計資料梯形屋架跨度24m，物價間距6m，廠房長度120m。屋架支撐于鋼筋混凝土柱子上，節(jié)點采用焊接方式連接，其混凝土強度c25，柱頂截面尺寸400mm400mm。屋面用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。上弦平面?zhèn)认蛑伍g距為兩倍節(jié)間長度，下弦平面在柱頂和跨中各設(shè)一道縱向系桿。屋面坡度i=1/10。剛材采用q235b鋼，焊條e43系列，手工焊。二、 屋架形式和幾何尺寸屋架的計算跨度l0=l-300=24000-300=21000mm，端部高度取h0=2000mm，跨中高度h=3200mm三、 屋蓋支撐布置 （見圖1）四、 荷載計算永久荷載：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（包括嵌縫）1.

2、40knm2防水層（三氈四油上鋪小石子） 0.35 knm2 找平層（20mm厚水泥砂漿） 0.0220=0.40 knm2 保溫層（泡沫混凝土）厚40mm 0.25knm2 鋼屋架及支撐重 0.12+0.01124=0.384knm2 合計 2.784knm2可變荷載：屋面荷載 0.5knm2 雪荷載 0.6knm2由于可變荷載和雪荷載不能同時達(dá)到最大，因此去他們中的較大值。取0.6 knm2五、 屋架桿件內(nèi)力計算與組合永久荷載分項系數(shù)1.2，可變荷載分項系數(shù)1.4.荷載組合：全跨恒載全跨活載 全跨恒載半跨活載 全跨屋架，支撐自重半跨屋面板重半跨活載節(jié)點荷載：永久荷載 f1=1.22.784

3、1.56=30.07kn 可變荷載 f2=1.40.61.56=7.56kn 屋架桿件內(nèi)力計算表一屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表（單位：kn） 見表1六、 屋架桿件設(shè)計支座斜桿的最大內(nèi)力設(shè)計值為-333.40 kn，查表9.1，中間節(jié)點板厚度選用10mm，支座節(jié)點板厚度選用12mm。上弦桿上弦采用等截面，按n=-572.28kn， fg桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計。上弦桿計算長度：平面內(nèi)：lox=lo=1507mm；在屋架平面外，根據(jù)支撐和內(nèi)力變化情況，取loy =2l0=3014mm。假設(shè)x=y=120，查表得=0.437。取強度設(shè)計值f=215 nmm2，則需要的截面面積：a=nf=5722800.7512

4、15=3544mm2=35.44 cm2需要回轉(zhuǎn)半徑：ix=lox=150770=21.5mm iy= loy=1507270=43mm根據(jù)需要的a、ix，查角鋼型鋼表，選用21258010，a=39.4cm2，ix=2.26，iy=6.11,a=10mm。按所選角鋼進(jìn)行驗算：x= loxix =1507(2.2610)=66.7 =150y= loyiy=3014(6.1110)=49.3 =150 滿足長細(xì)比要求。=n/a=572280(39.4102)=145.2 nmm2 f=215 nmm2 ，滿足截面要求。下弦桿：下弦采用等截面，按de桿件的最大設(shè)計內(nèi)力值，n=568.97kn；下

5、弦桿計算長度：平面內(nèi)：lox=lo=3000mm；在屋架平面外，根據(jù)支撐和內(nèi)力變化情況，loy =l0=6000mm，根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度，需要的截面：a=n/f=568.97103/215=26.46cm2，選用2125807，a=28.2cm2，ix=2.30cm， iy=6.04cm。x= loxix = 3002.3=130.4=350y= loyiy=6006.04=99.3 =350滿足長細(xì)比要求。=n/a=201.8 nmm2 f=215 nmm2滿足截面要求。端斜桿：因屋架對稱結(jié)構(gòu)以下只設(shè)計了左半跨的桿件，右半跨的桿件與左半跨的相同。ba桿桿件軸力n=-333.40k

6、n, lox=253.9cm， loy=l=253.9cm需要的截面積：a=n/f=35.49cm2查角鋼型鋼表，選用210010：a=38.6cm2 35.49 cm2，ix =3.05cm，iy=4.52cm。按所選角鋼進(jìn)行驗算：x= loxix =83.2 =350y= loyiy=56.2 -350=n/ax=19.8nmm2 f=215 nmm2滿足截面要求。he桿桿件軸力n=-115.65 kn，lox=271.92kn，loy=339.9kn。查角鋼型鋼表，選用2636：a=12.28cm2 ，ix=1.94cm，iy=2.97cm。按所選角鋼進(jìn)行驗算：x= loxix = 11

7、8.5 =150y= loyiy= 96.7 = 150 滿足長細(xì)比要求。=n/ax=20.13 nmm2 f=215 nmm2滿足截面要求。再分式腹無。屋架桿件截面選用表桿件計算內(nèi)力 (kn)截面規(guī)格截面積a(cm2)計算長度(cm)回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細(xì)比容許長細(xì)比名稱編號lox(cm)loy(cm)ixiy x y上弦桿所有-572.28 2125801039.40 150.7 301.4 2.26 6.11 66.7 49.3 150 下弦桿所有568.97 212580728.20 300.0 600.0 2.30 6.04 130.4 99.3 350 斜腹桿支座處ba-333.40

8、 210010 38.60 253.90 253.90 3.05 4.52 83.2 56.2 150 其他bb258.52 2636 12.28 209.76 262.20 1.94 2.97 108.1 88.3 350 db-204.41 210010 38.60 229.84 287.30 3.05 4.52 75.4 63.6 150 dc139.53 2636 12.28 229.84 287.30 1.94 2.97 118.5 96.7 350 fc-92.57 210010 38.60 250.56 313.20 3.05 4.52 82.2 69.3 150 fd63.72

9、 2636 12.28 250.56 313.20 1.94 2.97 129.2 105.5 350 hd70.09 2636 12.28 271.92 339.90 1.94 2.97 140.2 114.4 350 he-115.65 210010 38.60 271.92 339.90 3.05 4.52 89.2 75.2 150 豎桿支座處aa20.52 23033.50 200.00 200.00 0.91 1.63 219.8 122.7 350 其他ie72.33 23033.50 256.00 320.00 0.91 1.63 281.3 196.3 350 cb-41.0

10、4 2454 6.98 184.00 230.00 1.38 2.24 133.3 102.7 150 ec-49.34 2454 6.98 208.00 260.00 1.38 2.24 150.7 116.1 150 gd-49.34 24546.98 232.00 290.00 1.38 2.24 168.1 129.5 150 七、 填板設(shè)計填板厚度等于節(jié)點板厚度等于10mm,用填板連接的雙角鋼構(gòu)件，可按實腹式構(gòu)件進(jìn)行計算，但填板間的距離不應(yīng)超過受拉桿件80i受壓桿件40it形截面i為單個角鋼對與填板平行的形心軸的回轉(zhuǎn)半徑，十字形截面i為單個角鋼的回轉(zhuǎn)半徑iv。填板尺寸：厚度=10mm

11、（節(jié)點板厚度），寬度b=5080mm，保證b8hf2hf（最小焊縫長度），hf可按構(gòu)造要求選用。高度t形截面，h=角鋼連接邊寬度2（1015）mm，即填板伸出角鋼連接邊1015mm，受壓構(gòu)件除了滿足l140i，在構(gòu)建兩個側(cè)向支撐點間的填板數(shù)不應(yīng)小于2個。上弦桿ab （零桿）設(shè)置兩塊填板bc （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板cd （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板de （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板ef （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板fg （壓

12、桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板gh （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板hi （壓桿）la=150.7cm2=75.3540i=90.4設(shè)置兩塊填板下弦桿ab（拉桿）la=285cm2=142.580i=186.3設(shè)置兩塊填板bc（拉桿）la=285cm2=142.580i=186.3設(shè)置兩塊填板cd（拉桿）la=285cm2=142.580i=186.3設(shè)置兩塊填板de（拉桿）la=285cm2=142.580i=186.3設(shè)置兩塊填板斜腹桿ba la=253.9cm3=84.640i=122設(shè)置兩塊填板bb la=262

13、.2cm3=87.480i=155.2設(shè)置兩塊填板db la=287.3cm3=95.740i=122設(shè)置兩塊填板dc la= 287.3cm3=95.780i=155.2設(shè)置兩塊填板fc la= 313.2cm3=104.440i=122設(shè)置兩塊填板fd la=313.2 cm3=104.480i=155.2設(shè)置兩塊填板hd la= 339.9cm3=113.80i=155.2設(shè)置兩塊填板he la= 339.9cm3=113.340i=122設(shè)置兩塊填板八、 屋架節(jié)點設(shè)計剛材采用q235b鋼，焊條e43，fwf=160,手工焊。t1角鋼厚度，t2節(jié)點板厚度。對上弦桿和豎桿，厚度為12mm，

14、節(jié)點板厚度為10mm，則肢背焊縫hf11.5t2=1.510=4.74mmhf1t1（12）=12（12）=1110mm 取8mmhf21.5t2=1.510=4.74mm肢尖焊縫 hf21.2t1=1.212=14.4mm 取6mm對其他桿件，厚度為12mm，節(jié)點板厚度為10mm，則肢背焊縫hf11.5t2=1.510=4.74mm hf11.2t1 =1.212=14.4mm 取6mmhf21.5t2=1.510=4.74mm肢尖焊縫 hf2t1=12mm 取6mm下弦節(jié)點1）設(shè)ab桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.3，則所需焊縫長度為肢背：lw1= lw

15、+2 hf= 0.75n20.7 hf1 fwf +2hf=0.75177240（20.78160）+28=90.17mm取95mm肢尖：l w2= lw +2 hf=0.25n20.7 hf1 fwf +2hf =0.25177240（20.76160）+26=45mm取50mm2）設(shè)bc桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.3，則所需焊縫長度為肢背：lw1= lw +2 hf= 0.75n20.7 hf1 fwf +2hf=0.7431.99（20.78160）+28=196.8mm取200mm肢尖：l w2= lw +2 hf=0.25n20.7 hf1 fw

16、f +2hf =0.3431.99（20.76160）+26=92.35mm取95mm3）cb 桿件的內(nèi)力較小，肢背和肢尖焊縫均按構(gòu)造要求取值hf=6mm 。4）設(shè)bb 桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.3，則所需焊縫長度為肢背：lw1= lw +2 hf= 0.7n20.7 hf1 fwf +2hf=0.7258.52（20.78160）+28=117mm 取120mm肢尖：l w2= lw +2 hf=0.3n20.7 hf1 fwf +2hf =0.3258.52（20.76160）+26=69.7mm 取70mm5）設(shè)db 桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8m

17、m和6mm，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.3，則所需焊縫長度為肢背：lw1= lw +2 hf= 0.7n20.7 hf1 fwf +2hf=0.7204.41（20.78160）+28=95.8mm 取120mm肢尖：l w2= lw +2 hf=0.3n20.7 hf1 fwf +2hf =0.3204.41（20.76160）+26=57.6mm 取60mm驗算下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫，內(nèi)力差，n=nbcnab=254.75kn量的實際節(jié)點板長為370，肢背及肢尖焊腳尺寸均取為6mm，則計算長度為lw=371.2=35.8肢背焊縫應(yīng)力為=（0.75254.75）（20.76358）=63.5

18、fwf=160上弦節(jié)點上弦節(jié)點上弦節(jié)點b節(jié)點 如圖，腹板bb、ba的桿端焊縫，肢背和肢尖焊縫均取值hf=6m，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.31）桿件：ba肢背： lw1= lw +2 hf= 0.7n（20.7 hf1 fwf）+2hf=0.7333400（20.76160）+26=185.6mm 取190mm肢尖： l w2= lw +2 hf=0.3n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.3333400（20.76160）+26=86.4mm 取90mm2）桿件bb肢背： lw1= lw +2 hf= 0.7n（20.7 hf1 fwf）+2hf=0.7333400（20.76160）+

19、26=185.6mm 取190mm肢尖： l w2= lw +2 hf=0.3n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.3333400（20.76160）+26=86.4mm 取90mm上弦桿ab,bc 桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6m，內(nèi)力分配系數(shù)0.75,0.251）ab桿n=0肢背： lw1= lw +2 hf=2hf=28=16mm 取16mm肢尖： l w2= lw +2 hf=2hf =26=12mm 取12mm2）bc桿肢背： lw1= lw +2 hf= 0.75n（20.7 hf1 fwf）+2hf=0.75292530,317080（20.78160）+28=17

20、1mm 取175mm肢尖： l w2= lw +2 hf=0.25n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.25292530,317080（20.76160）+26=81mm 取85mm驗算：偏心距e=12528.3mm=96.7n=nbcnba =317.08kn偏心力矩m=en=96.7317.08=306620nm采用hf2=10mm，l w2=41.52=39.5cmnf= 317.08（20.710395）=57.4mf=6317.08（20.7103952）=0.87（f1.22）2+f2=57.4 fwf=160拼接節(jié)點e肢背： lw1= lw +2 hf= 0.7n（20.

21、7 hf1 fwf）+2hf=0.7115650（20.78160）+28=61.2 mm 取65mm肢尖： l w2= lw +2 hf=0.3n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.3115650（20.76160）+26=37.86mm 取40mm下弦拼接角鋼的連接焊縫，設(shè)肢背和肢尖焊縫hf= 6mm，按下式計算l w=anf/（40.7 hf1 fwf）+2hf=2840215/（40.76160）+12=239.2， 取240,拼接角鋼選用21258010，切成，長度為2 l w+10mm=490 mm。接頭的位置視材料長度而定，最好設(shè)在跨中節(jié)點處；當(dāng)接頭不在節(jié)點處時，應(yīng)增設(shè)墊

22、板。下弦桿角鋼與節(jié)點板的連接焊縫，以該節(jié)間的最大軸力n的15%計算，設(shè)hf=6mm，則 l w=0.15n/（40.7 hf1 fwf）+2hf=0.15568970/(40.76160)+26=43.75mm8hf+12=60mm 取45mm屋脊節(jié)點i弦桿一般采用同號角鋼進(jìn)行拼接。為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為t+f+mm=23mm）。拼角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。設(shè)焊縫mm，則所需要焊縫計算長度為（一條焊縫）：l w=553910/(0.710160)= 494.4mm每條焊縫實

23、際長度l w=250+=270mm拼接角鋼總長度l=2 l w+10=2270+10=500取500mm根據(jù)焊縫長度取節(jié)點板的設(shè)計尺寸： 500mm240mm500-10-20470mmf= 553910（20.710470）=84.2故節(jié)點板的設(shè)計滿足要求。支座節(jié)點焊縫計算1）桿件：ba，肢背： lw1= lw +2 hf= 0.7n（20.7 hf1 fwf）+2hf=0.7333400（20.76160）+26=185.6 mm 取190，mm肢尖： l w2= lw +2 hf=0.3n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.3333400（20.76160）+26=86.4mm

24、取90mmab桿件的肢背和肢尖焊縫hf=8mm和6mm，內(nèi)力分配系數(shù)0.7,0.3，則所需焊縫長度為肢背：lw1= lw +2 hf= 0.75n20.7 hf1 fwf +2hf=0.75177240（20.78160）+28=90.17mm 取95mm肢尖：l w2= lw +2 hf=0.25n20.7 hf1 fwf +2hf =0.25177240（20.76160）+26=45mm 取50mm2）桿件：aa肢背： lw1= lw +2 hf= 0.7n（20.7 hf1 fwf）+2hf=0.720520（20.78160）+28=24 mm 取30mm肢尖： l w2= lw +

25、2 hf=0.3n（20.7 hf1 fwf）+2hf =0.320520（20.76160）+26=16.5mm 取20mm底板計算支座反力：r=8f=37.638kn fc=11.9 nmm2 所需底板面積為an=（37.63kn10008）11.9=25297mm2取錨栓直徑為d=20mm，錨孔直徑為40mm，則所需底板面積為a=an +aa=252 .97+244+3.14444=253.01 cm2按構(gòu)造要求采用底板面積為ab=250250=625cm2253.01 cm2底板凈面積：an=625244=580.44 cm2墊板采用10010020mm，底板實際應(yīng)力為q=（37.63

26、kn1000788）580.44100=5.19 nmm2a1=（12.51.22）2+（12.51.42）2=16.8cmb1=11.811.916.8=8.36cmb1a1=0.5查表得：=0.056m=qa12=0.0565.1916.816.8=8203nmm所需板厚：t6mf=68203215=15.1t16mm，t =20mm，底板尺寸為（25025020）mm加勁肋與底板連接焊縫計算，一個加勁肋的鏈接焊縫所承受的內(nèi)力為v=r4=737.634=65.85knm=ve=65.85(2504122)= 3720knm加勁肋高度與支座節(jié)點板高度相同，厚度與中間節(jié)點板相同25048510

27、。采用hf=6mm，驗算焊縫應(yīng)力：485-12=473mmvf= 65.85（20.710473）=10.3mf=63720（20.7104732）=7.1（f1.22）2+f2=11.8 fwf=160節(jié)點板、加勁肋與底板的連接焊縫計算。取hf=8mm，lw=2（50+202）120.8=170.4cm焊縫實際應(yīng)力：f=37.638kn （0.781704）=31.54 nmm21.22160=195.2 nmm2材料表編號截面尺寸個數(shù)長度/個（m）總質(zhì)量kg密度12125801020.28 278.299211.1kg/m2212580720.37 367.3515.5kg/m323032

28、0.08 5.17861.37kg/m4210010 20.90 59.79615.1kg/m52636 20.35 23.33765.72kg/m62454 20.16 10.85042.74kg/m7210010 21.03 68.85615.1kg/m82636 20.41 27.11285.72kg/m92454 20.18 12.332.74kg/m10210010 21.13 75.19815.1kg/m112636 20.45 30.20165.72kg/m122454 20.21 14.30282.74kg/m132636 20.46 30.8885.72kg/m1421001

29、0 21.32 87.88215.1kg/m15230320.12 7.8091.37kg/m16梯形上底210，下底500，高485，厚1023122.087.9kg/m3174153451020.022621657.9kg/m3183652951020.017012657.9kg/m319梯形上底100，下底195，高305，厚1062.13240757.9kg/m3204253751020.025181257.9kg/m3213903151020.01941037.9kg/m3223854201020.02554867.9kg/m3234053451020.022076557.9kg/m

30、3243453751020.020441257.9kg/m3254853151020.02388967.9kg/m3262502401020.009487.9kg/m327506010100.002377.9kg/m328801201080.00606727.9kg/m32950701080.0022127.9kg/m3302125801022.32 154.84511.1kg/m31212580723.42 227.8515.5kg/m325005001014.443757.9kg/m3338010010162.27527.9kg/m334801001081.13767.9kg/m3總重量4

31、614.35kg圖1：桿件內(nèi)力系數(shù)（f=1）單項荷載內(nèi)力內(nèi)力組合最不利組合活載恒載第一種第二種第三種名稱編號左半跨右半跨全跨左半跨f2*右半跨f2*全跨f1*全跨屋架支撐自重f4*半跨屋面板重f5*半跨屋面板重f5*1231323451462461.00 452.00 上弦桿ab0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 bc-6.22 -0.46 -8.68 -187.04 -13.83 -65.62 -36.00 -94.05 -3.48 -266.49 -252.

32、66 -79.45 -317.08 -53.31 -226.51 -143.87 -317.08 cd-6.22 -0.46 -8.68 -187.04 -13.83 -65.62 -36.00 -94.05 -3.48 -266.49 -252.66 -79.45 -317.08 -53.31 -226.51 -143.87 -317.08 de-9.01 -4.47 -13.48 -270.93 -134.41 -101.91 -55.90 -136.23 -33.79 -507.25 -372.84 -236.32 -463.06 -224.11 -360.63 -326.55 -507

33、.25 ef-9.01 -4.47 -13.48 -270.93 -134.41 -101.91 -55.90 -136.23 -33.79 -507.25 -372.84 -236.32 -463.06 -224.11 -360.63 -326.55 -507.25 fg-9.14 -6.07 -15.20 -274.84 -182.52 -114.91 -63.03 -138.20 -45.89 -572.28 -389.75 -297.44 -476.07 -291.45 -383.76 -383.76 -572.28 gh-9.14 -6.07 -15.20 -274.84 -182.

34、52 -114.91 -63.03 -138.20 -45.89 -572.28 -389.75 -297.44 -476.07 -291.45 -383.76 -383.76 -572.28 hi-7.36 -7.36 -14.72 -221.32 -221.32 -111.28 -61.04 -111.28 -55.64 -553.91 -332.60 -332.60 -393.64 -338.00 -338.00 -393.64 -553.91 下弦桿ab3.47 1.24 4.71 104.34 37.29 35.61 19.53 52.47 9.37 177.24 139.95 72

35、.89 176.34 66.19 133.25 109.29 177.24 bc7.97 3.51 11.48 239.66 105.55 86.79 47.61 120.51 26.54 431.99 326.45 192.33 407.77 179.69 313.80 273.66 431.99 cd9.30 5.29 14.59 279.65 159.07 110.30 60.50 140.62 39.99 549.02 389.95 269.37 480.77 259.57 380.15 360.19 549.02 de8.41 6.71 15.12 252.89 201.77 114

36、.31 62.70 127.16 50.73 568.97 367.20 316.08 442.75 315.20 366.32 391.63 568.97 斜腹桿ba-6.52 -2.34 -8.86 -196.06 -70.36 -66.98 -36.74 -98.58 -17.69 -333.40 -263.04 -137.35 -331.38 -124.80 -250.49 -205.69 -333.40 bb4.76 2.11 6.87 143.13 63.45 51.94 28.49 71.97 15.95 258.52 195.07 115.38 243.59 107.89 187.5