钢结构课程设计计算书

1、一、设计资料某工业厂房，长度120m，屋架间距为6m，屋面采用1.5X6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400×400，混凝土C30，屋架跨度24m，预应力混凝土大型屋面板与保温层荷载标准值和屋面积灰荷载标准值按指定的数据进行计算。 二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本例题为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度L0=L-300=23700mm，端部高度取H0=1990mm,中部高度取H=3190mm，屋架杆件几何长度见图1。钢材采用Q235B，焊条采用E43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水

2、平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆，见图1。3、 荷载和内力计算(1)荷载计算三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m2水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2预应力混凝土大型屋面板与保温层 1.2 KN/m2屋架及支撑自重 0.384 KN/m2 永久荷载总和 2.584 KN/m2 屋面活荷载标准值 0.7 KN/m2 积灰荷载标准值 0.35 KN/m2 可变荷载标准值总和 1.05 KN/m2 (2) 荷载组合按可变荷载效应控制的组合:比较、，取较大值，其中永久荷载，荷载分项系数；屋面活荷载，荷载分项系数；积灰荷载，荷载分项系数，组合系数；按永久荷载效应控制的组合：其中永久荷载，荷载

3、分项系数；屋面活荷载，荷载分项系数，组合系数；积灰荷载，荷载分项系数，组合系数；故节点荷载取为，支座反力为。(3) 内力计算内力设计值见图1。4、 截面选择腹杆最大内力，查表选用中间节点板厚度t=10mm，支座节点板厚度12mm。(1) 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算，假定，查表得，则，选用2，,双角钢T型截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比，故，故由按b类截面查表得第 2 页填板每个节间放一块（满足范围内不少于两块），(2) 下弦整个下弦不改变截面，按最大内力计算，选用2(短肢相并),，填板每个节间放一块，(3) 斜腹杆 杆件B-a：，假定，查表得，则，选用2，,，双角钢T型截

4、面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比，故，故由按b类截面查表得填板放两块， 杆件B-c：，选用2，,，填板放一块， 杆件G-g：，因杆件内力较小可按选择截面，选用2，,，填板放三块，略大于但实际节点板宽度较大，故仍可够用。 杆件D-e：，选用2，,，填板放两块， 杆件F-e：，,选用2，,，双角钢T型截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比，故，故由按b类截面查表得 填板放三块，略大于 但实际节点板宽度较大，故仍可够用。其他杆件截面选择见表1。 五、节点设计 本例题中支承大型混凝土屋面板的上弦杆，角钢厚度为12mm,钢材为Q235B，查表知弦杆不加强的最大节点荷载设计值为55KN，而支承

5、处的总集中荷载为41.5KN，小于最大节点荷载设计值，因此弦杆不必采取加强措施。第 18 页表1 屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值N(kN)计算长度(m)所用截面截面积A(cm2)计算应力（N/mm)容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝(mm)填板数上弦杆G-H-633.31.5083.016290×1240.62214.2150每节间1下弦杆g-i629.63.00012.0002100×63×10(短肢相并）31.00203.1350每节间1腹杆A-a-20.81.9901.990250×59.601502B-a-368.12.5352.

6、5352100×727.60197.61508-1606-1102B-c285.50.8×2.608=2.0862.608263×614.58207.53506-1606-901C-c-41.50.8×2.290=1.8322.290250×59.601502D-c-225.80.8×2.869=2.2952.8692100×727.601508-1006-1002D-e153.60.8×2.859=2.2872.859250×59.60160.03502E-e-41.50.8×2.590=2.

7、0722.590250×59.601503F-e-102.10.8×3.129=2.5033.129263×614.58180.81506-705-703F-g46.10.8×3.119=2.4953.119250×59.603505-505-502G-g-41.50.8×2.890=2.3122.890250×59.601503H-g0.80.8×3.395=2.7163.395250×59.603502H-i-44.80.8×3.385=2.7083.385250×59.60150

8、5-505-504I-i79.70.9×3.190=2.871250×59.603505-605-502 1.下弦节点“c”（图2）(1)腹杆与节点板的连接焊缝: B-c杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背，取160mm,肢尖 ，取90mm, D-c杆角钢的尺寸为,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背，取100mm,肢尖，取70mm；取C-c杆角钢的厚度,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，因杆件内力较小，采取满焊的构造措

9、施。(2)下弦杆与节点板连接焊缝：内力差,由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是34.0cm,下弦杆厚度，节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，肢背角焊缝计算长度,肢背焊缝应力为：因肢尖焊缝应力小于肢背焊缝应力，所以无需验算。图2 下弦节点“c” 2.上弦节点“F”（图3）(1)腹杆与节点板的连接焊缝: F-e杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背 ，取70mm；肢尖 ，取50mm；取 F-g杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧

10、缺陷）：肢背 ，取40mm；取肢尖 ，取30mm；取(2)上弦杆与节点板连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载，,由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是20.0mm,节点板宽度是19.0cm,肢背角焊缝计算长度肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距,偏心力矩，上弦杆厚度，节点板厚度，设肢尖的焊脚尺寸为，由即，取，肢尖角焊缝计算长度则：对：对M：则焊缝强度为：图3 上弦节点“F”3. 屋脊节点“I”（图4） (1)腹杆与节点板的连接焊缝: I-i杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背 ，取60mm；肢

11、尖 ，取40mm；取，节点板宽度为，取为160mm(2)上弦杆与节点板连接焊缝：由于节点“I”无斜腹杆相连，实际节点板长度取300mm,内力差，上弦杆与节点板的连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，肢背采用塞焊缝，焊脚尺寸,上弦杆厚度，设肢尖的焊脚尺寸为，由即，采用，肢背和肢尖皆采用满焊的构造措施，即焊缝长度取节点板长度300mm。拼接角钢采用与上弦杆相同截面290×12，节点板厚度，设拼接焊缝的焊脚尺寸为，由即，取。拼接焊缝除倒棱外，竖肢需切去，取，并按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度：共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：拼接角钢总长度,取拼接角钢

12、长度为400mm图4 屋脊节点“I”4. 下弦中点“i”（图5） (1)腹杆与节点板的连接焊缝: H-i杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背，取40mm,取肢尖 ，取30mm；取I-i杆角钢的尺寸为，,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，因杆件内力较小，采取满焊的构造措施。图5 下弦中点“i”(2)下弦杆与节点板连接焊缝：内力差，下弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是30.0cm，下弦杆厚度，节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为

13、，由即，即，取。肢背和肢尖皆采用满焊的构造措施，即焊缝长度取节点板长度300mm。拼接角钢采用与下弦杆相同截面2100×63×10(短肢相并），节点板厚度，设拼接焊缝的焊脚尺寸为，由即，取。拼接焊缝除倒棱外，竖肢需切去。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度：共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：拼接角钢总长度,取拼接角钢长度为400mm5. 支座节点“a”（图6） (1)腹杆与节点板的连接焊缝: B-a杆角钢的尺寸为,节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：肢背，取160mm,肢尖，取110mm；A-a杆角钢的厚度

14、,节点板厚度，设肢背的焊脚尺寸为，由即，取,肢尖采用不等边焊脚，与节点板接触的焊脚边尺寸，即，取；与角钢接触的焊脚边尺寸，即，取，因杆件内力较小，采取满焊的构造措施。(2)下弦杆与节点板连接焊缝：内力,由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是21.5cm,下弦杆厚度，节点板厚度，设肢背和肢尖的焊脚尺寸分别为，由即，即，取，肢背角焊缝计算长度,肢背焊缝应力为：因肢尖焊缝应力小于肢背焊缝应力，所以无需验算。 (3)底板计算支反力，混凝土强度C30，所需底板净面积：锚栓直径取，锚栓孔直径为40mm，则所需底板毛面积：按构造要求采用底板面积为,垫板采用，孔径22mm。实际底板净面积为：底板实际应力：,查表得，则：所需底板厚度：取,底板尺寸为。 (4)加劲肋与节点板连接焊缝： 一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为，因屋架下弦角钢背与支座底板的距离e