鋼結構課程設計計算書1

1、 鋼結構設計計算書1、 設計資料 某廠房總長度90米，跨度。冬季計算溫度高于-20，無侵蝕性介質，地震設防烈度為8度。屋架下弦標高為18米，廠房內橋式吊車為2臺150/30t（中級工作制）。 根據(jù)荷載性質，鋼材采用，要求保證屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎試驗及碳、硫、磷含量合格。屋架連接方法采用焊接，焊條選用型，手工焊。二、屋架形式和幾何尺寸因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡度故宜采用梯形屋架。屋架計算跨度 屋架端部高度 屋架中部高度 屋架跨中起拱L500 ，可取50mm。屋架的幾何尺寸如下圖所示 三、支撐布置根據(jù)車間長度，屋架跨度荷載情況以及吊車布置情況宜設置三道上、下弦橫向水平支撐?？紤]

2、到柱網(wǎng)的布置情況，因為第一柱間間距小于6，因此廠房兩端的橫向水平支撐設在第二柱間。在第一柱間的上弦設置剛性系桿保證安裝時上弦的穩(wěn)定，下弦設置剛性系桿以傳遞風荷載。在設置水平支撐的柱間，在屋架跨中及兩端，兩屋架間共設置三道垂直支撐。屋脊節(jié)點以及屋架支座處沿廠房通常設置剛性系桿，屋架下弦跨中通長設置一道柔性系桿。四、荷載和內力計算1、荷載計算永久荷載標準值： 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 水泥沙漿找平層 保溫層 /一氈二油隔氣層 水泥沙漿找平層 預應力砼屋面板 屋架及支撐自重 /合計 / 可變荷載標準值：屋面活荷載 積灰荷載 / 合計 /屋面活荷載與雪載一般不會同時出現(xiàn)，取其中較大者進行計算。荷載

3、計算中，因屋面坡度較小，風荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計算。2、荷載組合荷載組合按全跨永久荷載和全跨可變荷載并根據(jù) 和計算。對跨中的部分斜腹桿因半跨荷載可能產生的內力變號，采 取將跨度中央每側的各3跟斜腹桿（圖一中的eF、Fg、gH）均按壓桿控制細長比，故不再考慮半跨 荷載作用的組合。按由可變荷載效應控制的組合計算：取永久荷載=1.2，屋面活荷載=1.4，屋面積灰荷載=1.4、=0.9，則節(jié)點荷載設計值為按由可變荷載效應控制的組合計算：取永久荷載=1.35，屋面活荷載=1.4、=0.7，屋面積灰荷載=1.4、=0.9，則節(jié)點荷載設計值為故應取節(jié)點荷載設計值F=

4、3、內力計算內力設計值如圖二所示：設計屋架時，應考慮以下三種組合：KN/m2KN/m23.351KN/m21.7KN/m2內力組合見下圖三所示：桿件名 稱桿內力系數(shù)（P=1）組合一組合二組合三 計算內力全 垮左半跨右半跨N(左)=×+×N（右）=×+×N(左)=×+×N（右）=××上弦桿AB0.00.00.00.00.00.00.0BD-7.472-5.310-2.162-396.016-357.1-300-181-93.2-396.016DF-11.262-7.339-3.923-596.886-526.3-44

5、64.8-254-159-596.886FH-12.18-6.861-5.319-645.54-549.8-522-245-202-645.54下弦桿ac4.1003.0101.090217.3197.68163.1210248.45217.3ce9.7446.6633.081516.43460.97396.5228.8128.8516.43eg11.9627.3264.636633.99550.5502257182633.99gh11.7685.8845.884623.7518518216216623.7斜腹桿aB-7.684-5.641-2.043-407.3-307.5-305.7-19

6、1.2-90.8-407.3Bc5.8083.9601.84830827523713677308cD-4.409-2.633-1.776-234-202-186-93-69-234De2.7921.2221.570148119.71264656148eF-1.572-0.047-1.525-83-56-82-8-49-83Fg0.328-1.0391.36717-736-174040-17gH0.7131.913-1.20038593.457-3059-30豎桿aA-0.5-0.50-26.5-26.5-17.5-16-2.2-26.5cC-1.0-1.00-53-53-53-32.3-4.4

7、-53eE-1.0-1.00-53-53-53-32.3-4.4-53gG-1.0-1.00-58.69-58.69-32.3-4.4-53五、桿件截面設計 按腹桿最大內力，節(jié)點板厚度選用，支座節(jié)點板厚度選用。5.1 上弦桿整個上弦采用同一截面，按最大內力計算上弦桿計算長度：在屋架平面內，為節(jié)間軸線長度；在屋架平面內，根據(jù)支撐布置和內力變化情況取。因為，故截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。設，按Q345號鋼軸心受壓構件屬b類截面。查表得 。需要截面面積： 需要的回轉半徑： 根據(jù)查角鋼規(guī)格表選用， 。按所選角鋼進行驗算：（滿足要求） （滿足要求）雙角鋼T型截面繞對稱軸（y軸）應按彎扭屈曲計算換算

8、長細比，由，查表得 （滿足要求）yyxx1107010110105.2 下弦桿 整個下弦不改變截面，按最大內力設計。按下弦支撐布置情況：，因為，故截面宜選用兩個不等肢角鋼短肢相并。計算所需下弦截面凈面積： 選用（短肢相并），截面如圖5-2所示。 驗算：如果連接的螺栓孔中心至節(jié)點板邊緣距離不小于，螺栓孔對下弦截面的消弱可不考慮，所以. （滿足） （滿足） （滿足）10110863xxyy1105.3 端斜桿aB ，。如選用（長肢相并），則，。驗算： （滿足）（滿足） 由，查表得 <f=310（滿足）8080125107yyxx5.4 端斜桿Bc ,幾何長度： 所需截面面積： 選用 ,則 驗

9、算：<f=310（滿足）（滿足）（滿足）105636363yyxx5.5斜腹桿cD ，初選用，則驗算：（滿足）（滿足）（滿足）5.6斜腹桿De，選用驗算： （滿足） （滿足） （滿足）5.7斜腹桿eF ，初選用驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.8斜腹桿Fg,， 所需 選用，則，對所選角鋼進行驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.9 斜腹桿gH,， 選用，則，對所選角鋼進行驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.10豎桿aA、cC、eE、gG其最大內力為，選用長細比較大的豎桿進行設計，則可保證其它豎桿的安全可靠性。內力較小

10、，按各桿允許長細比選擇角鋼，所需回轉半徑為：， 選用,則 （滿足） （滿足）由于，只需求，查表4.2得（滿足）根據(jù)布置螺栓的要求，端豎桿及中間桿最小應當選用的角鋼，采用十字形截面，端豎桿aA: 查表得 ，中間豎桿Ii: 由角鋼，（滿足要求） 架各桿件的截面匯總如下表所示桿 件桿內力（kN）計算長度截面形式及角鋼規(guī)格截面積回轉半徑長細比容許系數(shù)長細比上弦-645.541507.53015短肢相并21107010343319.654.576.9155.321500.832225.98下弦633.9930006000短肢相并2100638251717.749.7169.49120.72250-251

11、.9 aaB-407.325302530長肢相并2125807281940.232.5 6377.81500.646223.64BBcc3082090.426132635122819.429.6107.7588.28350-250ccD-2342291.228642505960615.324.614975116.42150-24306DDe1482291.228642505960615.324.6149.75116.42150-154.07eeF-832499.231242755148223.334.5107.2690.551500.508110.25FFg402499.23124256510

12、8317.226.9145.3116.11500.326113.296ggH59271233902635122919.429.6139.79114.531500.345139.15豎桿aaA-26.5179117912635122917.226.9 150 0.749 28.788ccC-53183222902564108317.326.7133.64108.241500.372162.27eeE-53207225902564108317.326.7134.4107.41500.437162.27ggG-53231228902564108317.326.7134.4107.41500.3721

13、62.27 六、節(jié)點設計6.1 下弦節(jié)點c用焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。設cB桿的肢背和肢尖焊縫，所需焊縫長度為：肢背：，取肢尖：，取 設cD桿的肢背與肢尖的焊縫為肢背：，取 肢尖：，取ac桿的內力很小，焊縫尺存可按構造確定取 根據(jù)以上取得的焊縫長度，并考慮桿尖之間應有的間隙以及制作、裝配等誤差，從而確定節(jié)點板尺寸為。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為，所受的力為左右下弦桿的內力差，受力較大的肢背處焊縫應力為 焊縫強度滿足要求。6.2 上弦節(jié)點 Bc桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點c相同，aB桿與節(jié)點板的焊縫尺寸按上述方法計算。肢背：，實際取肢尖：，實際取為了便于擱置屋面板，上弦節(jié)點板的上

14、邊緣縮進上弦肢背，上弦角鋼與節(jié)點板間用槽焊連接，計算時可略去屋架上弦坡度的影響，認為集中力與上弦垂直。根據(jù)斜桿焊縫長度確定節(jié)點板尺寸，置得節(jié)點板長度，焊縫計算長度，則肢背焊縫應力為： 肢尖焊縫承受弦桿內力差，偏心距 偏心力矩 采用，則 6.3 屋脊節(jié)點H 設焊縫高度，則所需焊縫計算長度為：,取 拼接角鋼長度取 上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應按上弦內力的15計算。設肢尖焊縫，節(jié)點一側弦桿焊縫的計算長度為 ：焊縫應力為： 焊縫強度滿足要求。6.4支座節(jié)點為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取。在節(jié)點中心線上設置加勁肋。加勁肋取，節(jié)點板取的鋼板。6.4.1 支座底板的計算支座反力按構造要求采用底板面積為如僅考慮加勁肋部分底板承受支座反力，則承壓面積為:驗算拄頂砼的抗壓強度： （滿足要求）底板的厚度按屋架反力作用下的彎距計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支撐，而另兩相鄰邊自由的板，每塊板單位寬度的最大彎距位： 式中：-底板下的平均應力，-兩支承邊之間的對角線長度，-系數(shù)，由 故 底板厚度,取6.4.2 加勁肋