8節(jié)間鋼結構課程設計

1、- 1 -一. 基本資料.二. 屋架形式及幾何尺寸三. 支撐布置四檁條布置五、桿件截面選擇6六、填板設置與尺寸選擇七、節(jié)點選擇IFC八、參考文獻.- 1 - 2 -一、 基本資料題目：某車間芬克式三角型普通鋼屋架設計資料：1. 車間為單跨廠房。2. 屋面坡度：i=1/2.53. 屋架間距：6m4. 屋架跨度：18m5. 屋架長度：120m7. 鋼筋混凝土柱子的上柱截面 400400，混凝土強度等級 C20。8. 車間內設有一臺起重量 30t 的中級工作制橋式吊車，吊車軌頂標高為+12.00m。9. 屋面均布活荷載標準值為 0.3 kN/m ，雪荷載標準值為0.4 kN/m ，不考慮22地震設防

2、。10.鋼材選用 Q235-B，焊條采用 E43系列型，手工焊。二、屋架形式及幾何尺寸采用芬克式八節(jié)間三角形屋架。根據所用的屋面材料的排水需要及跨度要求，采用芬克式三角形屋架（上=21，cos =0.9285sin =0.3714i=1/2.5l=l8000400=17600mmh=17600/5=3520mm屋架計算跨度：屋架跨中高度:0- 2 - 3 -L= l/2cos =9477.9mm。劃分為 4節(jié)間，節(jié)間長度為上弦長度：s=2369.5mm，節(jié)間水平投影長度為0=scos =2369.50.9285=2200.1mm.三、支撐布置根據廠房長度大于 60m、跨度l=18m和有橋式吊車

3、，故在房屋兩端第二開間和廠房中間設置三道上弦水平支撐和下弦橫向水平支撐，并在跨中設置垂直支在第一開間下弦設三道剛性系桿。四、檁條布置每節(jié)間放兩根檁條，檁條間距為 789.8mm，在檁條跨中設一道拉條。1、荷載及組合永久荷載：波形石棉瓦0.20.7898=0.158kN/m2木絲板保溫層0.240.7898=0.190kN/m2kN/m0.1g =0.448kN/m檁條自重永久荷載總和k可變荷載：雪荷載按最不利分布大于活荷載，故按雪荷載算雪荷載q 0.78980.9285=0.293kN/mk1檁條均布荷載設計值=1.20.448+1.40.293=0.948kN/m檁條作用在屋架上弦的集中力-

4、 3 - 4 -(gq)1Q=22 0.94865.7kN22屋架和支撐自重按 l 估算 l=0.0118=0.18kN/m2節(jié)點荷載設計值 5.7+0.1862.2=19.476kN2、內力計算力。根據建筑結構靜力計算手冊查出的內力系數和計算出的內力見下表。7.505.00-1.86-0.931.25、DHCE、CHFHHI3.7573.04GI0.000.00上弦桿的局部彎矩QL 5.72.2M =4.18kN /m0 33端節(jié)點：M =0.8 M =3.34 m10中間結點：M =0.6 M 2.51 kNm20五、桿件截面選擇按弦桿最大內力 183.46kN計算，由規(guī)范查的中間節(jié)點板厚

5、度取8mm，支座- 4 - 5 -結點板取 10mm。（一）、上弦整個截面采用等截面。取 AC 桿段按最大內力 N =183.46kNN ABBC176.26kN和 M =3.34kNM 2.51 kNm計算。A=2i=3.05cm,i=4.45cm,選用210010組成T形截面122xyW 3cm=30mm。331X1、強度驗算(按節(jié)點 B)，由負彎矩控制NM183.461032.5110647.63+41.73=89.36N/mm f=22xAnWx2 nx38.5210 1.250.12102315N/mm22.彎矩作用平面內的穩(wěn)定性（按 AB M 控制。1l = =150剛度滿足，查表

6、的 =0.7020 xx ixx 2N =EX 2按有端彎矩和橫向荷載同時作用使構件產生反向彎矩，取 =0.85.mxN M f N/mm2xx AN W )XNx2 1x為防止受拉區(qū)發(fā)生屈服導致構件失去承載能力按下式驗算，NA183.461030.853.34106183.46 10 x 38.5210N231.250.1210 11.25 W 1 1.2531178.1103Nx2x10.98N /mm 215N /mm22在考慮范圍內，滿足要求。3、彎矩作用平面外的穩(wěn)定，由負彎矩 M 控制。2N176.26l =l (0.750.25 )=2236.95(0.750.25)469.25c

7、m21oy183.46N1l469.254.45 105.5 1500yiyyf查的 0.520， 0.0005yyby- 5 - 6 -N M 109.33N / f=215 N/mm2x2 A Wyb1x滿足要求。（二）、下弦整個下弦采用等截面。按最大內力 N =+170.42kN 計算。屋架平面內計算長AE度根據最大節(jié)間 l 0 x道系桿，故l 880cm。0yN 3A 22fn選用 275505 短肢相連，A A 26.1312.26cm ，i 1.43cm，2nxi 3.68cm。yN 170.42103139.00 N/mm2f=215 滿足)A 12.2610n2l (滿足)0

8、xixxl880 234.0 350滿足)0yi3.76yy1、CF桿N =-36.23kN，l 0.8l 0.8189.73151.8cm，l l 189.73cm。CF0 x0y選用 2504，A=23.9=7.8cm，i 1.54cm，i 2.43cm。故xyl 0.562。0 xixxxl189.72.43 78.1 1500yiyyNN / f 215N / （滿足）22A2、BE、DH 桿N 18.11kN , l 94.7cm，BE- 6 - 7 -選用504，A=3.9cm ，i 0.99cm，l 0.9l 85.2cm 。故2yo0l ，查得 。 0i單角鋼單面連接計算構件性

9、的強度設計值折減按下式計算：N18.11103N / 183N / (滿足要求)22102 A3、CE、CH 桿N 24.35kN , lCF255.2cm，選用 2454，A=3.492=6.98cm ，i 1.38cm,i 2.24cm，2xyl 0.9l 229.7cm。故0l 0i單角鋼單面連接計算構件穩(wěn)定性時的強度設計值應與折減，得 =0.85RN 24.3510369.8 /0.85 215 183 / N mm2N mm f 2A3.49Rn4、FH、HI 桿兩根桿采用相同截面，按最大內力 N =73.04kN 計算。l 255.2cm，KG0 xl 2l 2255.2cm 51

10、0.4cm。0y選用 2454，A=23.49=6.98cm，i 1.38cm，i 2.24cm。故xyl 0 xixxl510.42.24 227.9 3500yiyyN 73.04103104.6N /mm f 215N /mm （滿足）22A6.98102nN 56.4 , l 345.6cm，選用565，桿件受拉。BFN 56.4103104 f 215N /mm 25.42102An- 7 - 8 -5、GI 桿N 0 lcm, 352 ，對連接垂直支撐的屋架，選用 2454 組成的十字形截面，并按受壓支撐驗算其長細比。i 1.73cm，l 0.9l 0.9352316.8cm。故o

11、y0l (滿足要求) 0i六、填板設置與尺寸選擇填板尺寸bth(cm)-608122120-601070-601070114.4-601070110.461.6-601070-6010802454七、節(jié)點選擇1、屋脊節(jié)點（I 處節(jié)點）HI 桿與節(jié)點板的連接焊縫:取肢背和肢尖的焊角尺寸分別為h 5mm,h 4mm，則桿端所需的焊縫長度為f1f 2N73.04103肢背 l 2h 0.71055.65mm 取 60mm120.7h f20.751601f1wf1f- 8 - 9 -73.04103N肢尖 l 22h 0.3832.46mm 取 40mm20.7h f20.74160w2f 2wf1

12、f焊腳尺寸 5mm，滿焊。上弦桿 DI 桿與節(jié)點板連接時所需焊縫長度：161.85103N肢背 l 12h 0.710111.16mm 取20.7h f20.751601f1wf1f120mmN161.85103肢尖 l 2h 0.31053.35mm 取60mm220.7h f20.75160w2f 2wf1f角鋼10010，肢背處割棱，豎肢切去=t+h +5=10+5+5=20mm。豎肢切口后經f熱彎成型對焊。接頭一側需要的焊縫計算長度為：Nl w2h 81.18，取85mm4h fwfff拼接角鋼總長度：l 2(l 10)a 2(8510)10200mm 。w節(jié)點板如圖所示：2、下弦節(jié)點

13、（F 處節(jié)點）由于屋架跨度 18m F 處設置: 50mmh =5mm。f焊腳尺寸 5mm。CF 桿與節(jié)點板連接時所需焊縫長度：- 9 - 10 -36.23103N肢背 l 12h 0.71032.64mm 取1019.70mm 取25mm10mm 取1023.04mm 取20.7h f20.751601f1wf1f35mm36.23103N肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1fFH 桿與節(jié)點板連接時所需焊縫長度：48.69103N肢背 l 12h 0.720.7h f20.751601f1wf1f45mm48.69103N肢尖 l 2h 0.3220.7h

14、 f20.75160w2f 2wf1f25mm拼接角鋼驗算，焊腳尺寸=5mm，采用與下弦相同的角鋼75505，豎肢切去=t+h +5=5+5+5=15mm。豎肢切口后經熱彎成型對焊。焊縫長度fAf12.2421510240.7160l w117mm，取 120mm40.7h fwff拼接角鋼總長度：l 2(l 10)a 2(12010)10270mm。w節(jié)點板尺寸取 mmmm。如下圖所示：3、上弦節(jié)點（C 處節(jié)點）上弦板、腹板與節(jié)點板的焊縫尺寸均取h 5mmf- 10 - 11 -CE、CH 桿與節(jié)點板的焊縫尺寸：24.35103N肢背 l 12h 0.71025.22mm 取 30mm101

15、6.52mm 取25mm20.7h f20.751601f1wf1f24.35103N肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1fCF 桿與節(jié)點板的焊縫尺寸：36.23103N肢背 l 12h 0.71032.64mm 取 35mm1019.70mm 取25mm20.7h f20.751601f1wf1f36.23103N肢尖 l 2h 0.3220.7h f20.75160w2f 2wf1f確定節(jié)點板尺寸為 400mm400mm 6mmt4。中荷載 Q 計算。h 2f1QN / f / N 22w h l)ffff1 1肢間焊縫承受弦桿的內力差 176.26169

16、.057.21 ，偏心距 e=70mm,kNN故按構造布置焊縫，不作計算。如下圖示肢間焊縫承受弦桿的內力差N 176.26169.05kN ，偏心距 e=70mm,故按構造布置焊縫，不作計算。4、支座節(jié)點1N 170.42kN ，故AE- 11 - 12 -N170.42103肢背 l 12h 0.710116.51mm 取20.7h f20.751601f1wf1f120mmN170.42103肢尖 l 22h 0.31055.65mm 取60mm20.7h f20.75160w2f 2wf1f2N 183.46kN ，肢背為塞焊縫，肢背、AB肢尖均按節(jié)點板滿焊，h 5mm，焊縫長度僅考慮節(jié)

17、點中心右邊板長的焊縫長f度l 47.5/cos21.8 150cmw承受荷載為N 183.46kN,M (101284.22 取h =5mmf1182.461284.226 () 2123.7N /mm21.2220.70.550 20.70.550 f 160N /w2f3支座反力 R=4F=419.476=77.9kN根據構造要求，取底板尺寸 250mm250mm，錨栓采用 M24，并用 U形缺口。C20混凝土， f 9.5N /mm ，柱頂混凝土的壓應力為：2cR77.9103p 1.42N /mm 9.5N /mm (滿2 f2A 2502503.1425 255502cn足)b 0.

18、5，得=0.0581a 1M pa 0.0581.42177 2580N mm222所需底板厚度：6M62580t 8.69mm，取 t=15mm。f2154）、加勁肋計算加勁肋厚度取 10mm，焊腳尺寸h 6mm。f- 12 - 13 -R 77.9V 19.5kN44125M Ve19.51217.2kN mm22223 f2 1.2220.7615020.76150f2 f35.25N /mm2 f 160N/ （滿足要求）w2f5）、加勁肋、節(jié)點板與底板的連接焊縫計算取加勁肋的切口寬度為 15cm，焊縫尺寸h 6mm焊縫總計算長度為：f2 2 )22102b t c lawR77.910317.68mm f /N mm2（滿w 0.71.220.76860 h lffffw如下圖示：- 13 - 14 -5.其余節(jié)點計算（B、E、D、H）1CE 桿與節(jié)點板焊縫計算：因N 24.35kN ，故CE24.35103N肢背 l 12h 0.71025.22mm 取 30mm1016.52mm 取20mm20.7h f20.751601f1wf1fN24.35103肢尖 l 22h 0.320.7h f20.75160w2f 2wf1f2BE 桿與節(jié)點板焊縫