钢结构计算书

1、钢结构课 程 设 计 计 算 书题目：梯形钢屋架某工业厂房 专业： 土木工程 班级：土木12-1班 姓名： 赵侃 学号：2012102080 指导教师：焦晋峰太原理工大学现代科技学院2015年6月 梯形钢屋架计算书1 设计资料（题号29）（1） 某工业厂房（上海市）：梯形钢屋架跨度为21m，长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.25 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，

2、柱截面尺寸为400400mm。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.30计算。基本雪压取0.2，基本风压取0.55。（2） 屋架计算跨度： （3） 跨中及端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度，屋架中间的高度h=20250m则屋架在20.7m处，两端的高度为。2 结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度90m、跨度及荷载情况，设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在柱间下弦平面的跨中及

3、端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设置一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。SC上弦支撑；XC下弦支撑：CC垂直支撑；GG刚性系杆；LG柔性系杆三荷载计算及内力组合 1.荷载计算 屋面活荷载为0.5，雪荷载为0.2,计算时取两者最大值。故取屋面活荷载0.5进行计算。风荷载：基本风压为0.55，查表可知，风压高度变化系数为1.0，当屋面夹角（2.86）小于15时，迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面体形系数为-0.5，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值（垂直屋面）为迎风面：=1.40.61.000.550.462=-=背风面： =1.4

4、.0.51.000.550.385 对于轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，腹杆中的内力可能变号，必须考虑风荷载组合，但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风荷载的组合。（因为 均小于屋面永久荷载0.65（荷载分项系数取1.0），由此可见，风吸力较小）而且在截面选择时，对内力可能变号的腹杆，不论在荷载作用下是拉杆还是压杆，均控制其长细比不大于150。设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。荷 载 计 算 表 1.全跨永久荷载全跨可变荷载 全跨永久荷载及可变荷载： kN 2.全跨永久荷载半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载： kN 半跨节点可变荷载 kN 3.全跨屋架（包括支撑）自重半跨

5、屋面板自重半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重 kN 半跨节点屋面板自重及屋面活荷载 kN全跨单位荷载作用下杆件内力系数图 左跨单位荷载作用下杆件内力系数图 内力表四杆件设计 1.上弦杆 整个上弦采用等截面，按EF杆件的最大设计内力设计，即 上弦杆计算长度 在屋架平面内：为节间轴线长度，即 在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的交叉点不连接，根据布置和内力情况，取为支撑之间的距离，即 根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相拼，腹杆最大内力，查表2.8，节点板，支座节点板厚度假定，查Q235钢的稳定系数表，可得（由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类），则需要的

6、截面积为： 需要的回转半径： 根据需要A,，查角钢规格表，选用2，肢背距离6mm，则： ， 按所选角钢进行验算： 满足长细比的要求。 因为，所以由于，只需要求。查表，则 故所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆件计算。 ，（因跨中有通长系杆），所需截面积为 选用2，因为，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距6mm， ， 因为，所以，满足要求。3. 端斜杆aB杆件轴力： 计算长度： 假设假定，查Q235钢的稳定系数表，可得（由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类），则需要的截面积为： 需要的回转半径： 根据需要A,，查角钢规格表，选用2，肢背间距6mm，则 ， 因为，所

7、以因为，只需求，查表得，则 ，截面合适。4.斜腹杆Fd 最大拉力 最大压力 计算长度 在屋架平面内 在屋架平面外 选用2，肢背间距6mm，查角钢规格表得 ， b/t=70/4=17.50.58/b=0.582996/70=24.8 因为，只需求，查表得，则 压应力： 拉应力： 5.竖杆cE 计算长度： ，由于杆件内力较小，按选择，需要的回转半径为 查型钢表，选用2，肢背间距8mm，其几何尺寸为 ， 因为，所以 又因为，只需求，查表得，则 6.斜腹杆Bb最大拉力 计算长度 在屋架平面内 在屋架平面外 选用2，肢背间距6mm，查角钢规格表得 ， b/t=80/5=160.58/b=0.582719

8、/80=19.7 因为，只需求，查表得，则 5 节点设计1.下弦节点b各杆件的内力由表查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点板的形状的尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）肢背：，取。肢尖：，取。设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为肢背：，取。肢尖：，取。“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，

9、从而确定节点板尺寸为 下弦与节点板连接的焊缝长度为，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为 焊缝强度满足要求。 2.上弦节点“B” “Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算得 设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）肢背：，取。肢尖：，取。为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，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。上弦槽焊缝所需长度可由下面计算得节点板厚度上弦与节

10、点板间焊缝长度为，则角钢肢背与节点板角焊缝所受应力为 根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为 3.屋脊节点“G”（1）弦杆和拼接角钢连接焊缝计算: 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够紧密结合，并便于施工，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿，接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。设拼接角钢与弦杆之间的角焊缝，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝） 拼接角钢总长度b(b为弦杆杆端空隙）=，所以拼接角钢长度取（2）弦杆和节点板的连接焊缝计算：上弦肢背

11、与节点板之间的的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B”处槽焊缝验算方法类似，此处验算过程略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝，取节点板长度，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为，焊缝应力为 （3) 中竖杆与节点板的连接焊缝计算： ，内力较小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸为，焊缝长度4. 下弦跨中节点d（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算拼接角钢和下弦杆截面相同，传递弦杆内力，设肢尖肢背焊脚尺寸均为6mm，则需焊缝长度，则拼接角钢长度b=,取250mm(2) 弦杆和节点板的连接焊缝计算:按下弦杆内力的计算，设肢背，肢尖焊缝，则节点一侧所需焊缝长度为

12、：肢背：肢尖：（3）腹杆和节点板的连接焊缝计算，由于腹杆受力较小，其连接焊缝可按构造确定。5.支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底面的净距取。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，厚度取。 （1）支座底板的计算。支座反力为 设支座底板的平面尺寸采用，取加劲肋宽度为90mm,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。验算柱顶混凝土的抗压强度； 式中 混凝土强度设计值，对C25混凝土， 支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋把底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度最大弯矩为 式中 底板下的平均应力，即； 两边支承之间的对角线长度，即 系数