某厂房跨度为24m钢结构课程设计计算书跨度为24m.doc

建筑钢结构课程设计 题题 目目 ： 普普通通梯梯形形钢钢屋屋架架（1） 13 学学生生姓姓名名 ： 肖肖雄雄 学学 院院 ： 土土木木工工程程学学院院 班班 级级： 土土木木 2011-2 班班 指指导导教教师师 ： 曹曹玉玉生生 2015 年年 1 月月 学校代码：学校代码： 1012810128 学学 号：号： 201110606024201110606024 1 摘要 通过课程设计，对屋盖结构的整体构造和组成有一个全面的了解，对 支撑体系在结构中的作用和重要性有一定的理解。运用以前各章学习到的 基本理论、基本知识和基本计算技能，掌握普通钢屋架的设计，打到能绘 制施工图的要求。本次设计包括单层单跨厂房钢屋盖支撑布置；计算杆件 内力；杆件设计；节点设计等内容。 2 目目 录录 1 1、设计资料、设计资料.1 1 1.1 结构形式.1 1.2 屋架形式及选材.1 1.3 荷载标准值（水平投影面计）.1 2 2、支撑布置、支撑布置.2 2 2.1 桁架形式及几何尺寸布置.2 2.2 桁架支撑布置如图.3 3 3、荷载计算、荷载计算.4 4 4 4、内力计算、内力计算.5 5 5 5、杆件设计、杆件设计.8 8 5.1 上弦杆.8 5.2 下弦杆.9 5.3 端斜杆AB.9 5.4 腹杆.11 5.5 其余各杆件的截面.11 6 6、节点设计、节点设计.1212 6.1 下弦节点“B” .12 6.2 上弦节点“B”.13 6.3 支座节点“A” .14 参考文献参考文献.1717 1 1、设计资料、设计资料 3 1.11.1、结构形式、结构形式 某厂房跨度为 24m，总长 54m，柱距 6m，采用梯形钢屋架、1.56.0m 预应力混凝土大 型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面 400400，混凝土强度等级为 C25，屋面坡度为。地震设防烈度为 7 度.10:1i 1.21.2、屋架形式及选材、屋架形式及选材 屋架跨度为 24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材 及焊条为：设计方案采用 235 钢，焊条为 E43 型。 1.31.3、荷载标准值（水平投影面计）、荷载标准值（水平投影面计） 永久荷载： SBS 改性沥青油毡防水层 0.4 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 10 厚水泥珍珠岩保温层 0.4 KN/m2 冷底子油隔汽层 0.05 KN/m2 混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.4 KN/m2 可变荷载： 屋面活荷载(或雪荷载) 0.6KN/m2 积灰荷载标准值 0.5 KN/m2 2 2、支撑布置、支撑布置 4 2.12.1 桁架形式及几何尺寸布置桁架形式及几何尺寸布置 如下图 2.1、2.2、2.3 所示 1 9 9 0 1350 2 2 9 0 2 5 9 0 2 8 9 0 3 1 9 0 26 08 28 59 31 19 33 70 25 35 28 59 31 29 33 96 15091508 150 A a ce g I BC D F G H I 15008=12000 1508 1508 1508150815081508 起 拱 5 0 图 2.1 24 米跨屋架几何尺寸 图 2.2 24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 2.2 桁架支撑布置桁架支撑布置 桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图 1.1 所示，布置下弦 纵向水平支撑。 （见下图） 5 桁架支撑布置图 符号说明：SC 上上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑; GG刚性系杆；LG柔性系杆 3 3、荷载计算荷载计算 永久荷载： SBS 改性沥青油毡防水层 0.4 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 6 10 厚水泥珍珠岩保温层 0.4 KN/m2 冷底子油隔汽层 0.05 KN/m2 混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.4 KN/m2 共 2.65KN/m2 可变荷载： 屋面活荷载(或雪荷载) 0.6KN/m2 积灰荷载标准值 0.5 KN/m2 共 1.1KN/m2 3.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合) 全跨节点永久荷载设计值： F=（1.352.65+1.40.60.7+1.40.90.5）1.56=43.16 KN 全跨节点可变荷载设计值： F=（1.22.65+1.40.6+1.40.90.5）1.56=41.85KN 荷载组合（1）计算简图如图 4.1， 图 4.1 荷载组合（1） F/2 F F F F F F F F F/2 F F F F F F F A B C D E F G H I abcde 7 4 4、内力计算内力计算 F=1 的桁架各杆件内力系数（F=1 作用于全跨已经给出。求出各种荷载情况下的内力进 行组合，计算结果见表 4.1。 表表 4.1 桁架杆件内内力组合表桁架杆件内内力组合表 杆件名称 全跨计算杆件内力/kN AB00 BC,CD-8.4-362.54 DE,EF-13.2-569.71 FG，GH -15.1-651.76 上弦杆 HI-14.8-638.76 ab4.5194.2 bc11.2483.39 cd14.5625.82 下弦杆 de15.4664.66 aB-8.6-371.76 Bb6.8293.48 bD-5.4-233.06 Dc3.8164.00 cF-2.6-112.21 Fd1.460.52 dH-0.3-12.95 斜腹杆 He-0.8-34.52 Aa-0.5-21.45 Cc-1.000-43.16 Ee-1.000-43.16 Gg-1.000-43.16 竖杆 Ie1.460.42 8 5、杆件设计、杆件设计 5.1 上弦杆上弦杆 整个上弦架采用等截面，按 FG、GH 杆件之最大设计内力设计。Nmax= 651.76kN（受压） 上弦杆计算长度： 在桁架平面内，为节间轴线长度：cmlox 8 . 150 在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：cmloy300 选用 2 L1258 A=19.752， =3.88cm，=5.55cm x i y i 150 38.6c 3.88 150.8cm m i l x ox 满足长细比的要求。 150 54.0c 5.55 300cm m i l x 150 4 .12 14 30058. 0 b 58. 0 6 .11 8 . 0 5 .12 oy l t bt y ）（ 8 . 64 8 . 0300 5 . 12475 . 0 154 22 4 截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类，由于 ，只要求 ，查表得。 xyz y 81 . 0 y 89.3801 395081. 0 651760 2 mm N A N 填板每个节间放一块4 .17231 . 4 40i40 4 . 75 a l 所需截面合适 5.2 下弦杆下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按 be 杆最大设计值计算。 NkNN66466066.664 max ，根据桁架下弦支撑布置情况，得cmlox300cmloy1500 根据所需截面积查表选用， （图 5.2） 。， 81102Lcmix4 . 3cmiy96. 4 2 48.34cmA 4 22 0.475 (1) yzy oy b lt 9 350 88c 3.4 300cm m i l x ox 满足长细比的要求。 350 302.4c 4.96 1500cm m i l x 150 22 2 /215/ 7 . 192 3448 664660 mmNmmN mm N A N 故所需截面适合。 5.3 端斜杆端斜杆 1 杆件 Ba N-371.76kN mmll oxo 2535 y 选用 2L1007，查角钢规格表得 A27.6， 2 cmcm09 . 3 ixcm53 . 4 iy 15082 3.09 253.5 i lox x x 15056 53. 4 5 .253 i loy y y 7 .14 10 5 . 25348 . 0 b 48 . 0 3 . 14 7 . 0 10 oy l t b y ）（7 .67 9 . 0 5 . 253 1009 . 1 156 22 4 截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类，由于 ，只要求 ，查表得。 xyz y 72 . 0 y 215 1 . 175 276077 . 0 371760 N A N 所需截面合适 根据需要的，查角钢规格表A ixiy ，选用 2L1409010，（图 5.3） 4 22 0.475 (1) yzy oy b lt 图5.3 aB杆截面图 10 5.4 腹杆腹杆 Bb 杆杆 杆件轴力： NkNN29348048.293 杆件计算长度： ，cmcmlox64.208 8 . 2608 . 0cmloy 8 . 260 选用 2L806 等边角钢（图 5.4.1） ， 2 8 . 18 cmA cmix47 . 2 cmiy73 . 3 105 47 . 2 8 . 206 x ox x i l 9 . 69 73 . 3 8 . 260 y oy y i l 满足长细比的要求。 350 22 2 /215/156 100 8 . 18 293480 mmNmmN mm N A N 满足要求。 5.55.5 其余各杆件的截面其余各杆件的截面见表见表 5.15.1 杆件截面规格 截面面 积/cm2 计算长度/m填板数 名 称 编号 计算内力 /kN A ox l oy l 容许长细 比 计算应力 /(N/mm2) 图杆截面图 11 上 弦 FG GH -651.762 L125839.51.5083.016150203.7 每节间 1 下 弦 de 664.662 L110834.483.0001.500350192.7 每节间 1 Aa -21.582 L65312.31.9901.99015025.662 Ba -371.762L1001020.762.532.53150175.12 Bb 293.482 L80618.82.0862.6083501562 Cb -43.16 2 L5059.61.8322.2915064.22 Db -233.062L100623.82.2952.8693501392 Dc 1642L70513.712.2872.85915075.62 Ec -43.16 2 L505 9.62.0722.5935064.23 Fc -112.212 L906 21.22.5033.12915075.62 Fd 60.422 L70513.762.4953.11915089.92 Gd -43.16 2 L5059.62.3122.89015064.23 斜 腹 杆 Hd -12.95 2 L5059.62.7163.39515019.23 He -34.52 2 L5059.62.7083.38515051.363 Ie 60.422 L70513.762.5523.1915089.93 5.15.1 6 6、节点设计节点设计 6.1 下弦节点“b” 设 B-b 杆的肢背和肢尖焊缝 ，所需焊缝长度为：mmmmhf68和 12 肢背： 1 lmmh fh NK l f w ff 1 .12582 16087 . 02 10 5 . 2933/2 2 7 . 02 3 1 1 1 肢尖： 2 lmmh fh NK l f w ff 7262 16067 . 02 105 .2933/1 2 7 . 02 3 2 2 2 取 ，。 mml130 1 mml80 2 设 D-b 杆的肢背和肢尖焊缝 ，所需焊缝长度为：mmmmhf56和 肢背： 1 lmmh fh NK l f w ff 14462 16067 . 02 1093.2663/2 2 7 . 02 3 1 1 1 肢尖： 2 lmmh fh NK l f w ff 8952 16057 . 02 1093.2663/2 2 7 . 02 3 2 2 2 取 ，。 mml150 1 mml90 2 C-b 杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。mmhf5 根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详 图（见下图） ，下弦与节点板连接到焊缝长度为 375mm，采用，焊缝承受节点左、右mmhf6 弦杆的内力差NNbc -Nab483.39-194.2289.19KN。验算肢背焊缝的强度： 22 3 1 N/160/53 43367 . 02 1019.2893/2 7 . 02 mmmmN lh NK wf f 下弦节点“b” 13 6.2 上弦节点“B” 腹杆 Bb、Ba 的杆端焊缝计算从略。这里验算上弦与节点板的连接焊缝节点板缩 进 8mm,肢背采用塞焊缝，承受节点荷载 Q=43.16KN 与节点板连接焊缝计算，与下弦节点 b 中 Bb 杆计算相同。斜杆 B-a 与节点板连 接焊缝计算：N=-43.16kN。 设 “B-a”杆的肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为 8mm 和 6mm。所需焊缝长度为: 肢背 ： 1 lmmh fh NK l f w ff 17082 44867 . 02 1016.433/2 2 7 . 02 3 1 1 1 肢尖 ：取 ， 2 lmmh fh NK l f w ff 12062 16067 . 02 1047.4033/1 2 7 . 02 3 2 2 2 mml170 1 。 mml120 2 为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背 8mm。 用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强 度设计值乘以 0.8 的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中 荷载 P 与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到： 。节点板厚实度mmhmmh ff 5,510 2 1 2 1 21 肢尖焊缝承担弦杆内力，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载kNN39.408 。kNF16.43 上弦与节点板间焊缝长度为 330mm，则 mm 57 )12430(107 . 02 362540 N f mm 29.77 )12430(107 . 02 39950 N f MPa160MPa2 .8589) 22 . 1 29.77 ( 2222 f f f ）（ 节点如图: 14 上弦节点“B” 6.36.3 支座节点支座节点“a”“a” （图（图 6.46.4） 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距取 160mm。在节点中心线上设置 加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度为 14mm。 6.3.16.3.1 支座底板的计算支座底板的计算 支座反力： kNkNFR28.3456.4188 15 图6.4 支座节点板布置图 6 7 120 8 10190 6 6 6 6 6 6 支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用 280mm350mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支 座反力，则承压面积为 280180mm2=50400mm2。 验算柱顶混凝土的抗压强度： 22 2 /5 .12/77 . 9 50400 345280 mmNfmmN mm N A R c n 式中，为混凝土强度设计值，对 C25 混凝土， c f 2 / 5 . 12mmNfc 底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两 相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为： 2 1 aM 式中，为底板下的平均应力： 2 2 /04.10 180280 506160 mmN mm N 为两支承边之间的对角线长度： 1 a mmmma 8 . 156 2 14 90 2 14 140 22 1 为系数，由 b1/a1查表 8.4.1 而定，b1为两支承边的相交点到对角线 a1的垂直距离。由 相似三角形的关系，得： ，mmmmb 4 . 70 8 . 156 83133 1 45 . 0 8 .156 4 .70 1 1 a b 16 查表 8.4.1 得050. 0 mmmmNmmmmNaM/35.12010 8 . 156/77 . 9 050. 0 2222 1 底板厚度：mmmm mmN mmmmN f M t2030.18 /215 /35.1201066 2 又根据构造要求，桁架跨度，取。mm1824mmt20mmt20