信阳师院钢结构课程设计计算书.doc

1、学 院 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 09级土木（一）班 姓 名 张亚林 指导教师 熊瑞生 2013年3月20日一、屋架形式及几何尺寸屋架跨度为21m,屋架形式、几何尺寸如附图所示. 二、支撑布置由于厂房长度有120米，故在厂房两端和中间开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在上、下弦水平支撑节间端部设置系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余为柔性系杆。凡与支撑连接的屋架编号为WJ1, 其余屋架为WJ2。（见下图) 支撑布置图三、杆件截面设计 腹杆最大内力，N=110.448KN,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取12mm；其余节点板与垫板

2、厚度去10mm。1、上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算,N=110.448KN计算长度:屋架平面内取节间轴线长度Lox =2636mm 屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支持作业，取上弦横向水平支撑的节间长度：Loy=5278mm。因为2Loxloy，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并,见下图。其对x,y轴均为b类截面。 6设=90，查轴心受力稳定系数表，需要截面积 =110.448/（0。621×215)=2955需要回转半径=Lox/=2636/90=2。92 cm=loy/=5278/90=5。86cm根据需要的、 查角钢型钢表，初选 2 L1409

3、08，A=3600mm2 =2.59cm ， =6。58cm.按所选角钢进行截面验算：强度：截面无削弱可不验算。刚度：x= Lox/=2636/25.9=101 =150y= loy/=5278/65。8=80=150由于b/t=140/8=180.56loy/b=0.56×5175/140=21则：yz=y故=0.555，有因为N/（A）=110.448×103/(0.555×3600)=200。17N/mm2215N/mm2所选截面合适.填板设计：尺寸50×（90+10）=50×100mm2 节间放两块填板,填板间距:l=2600/3=86

4、6。6740i=40×25.9=1036mm2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=109.296KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Lox =5175mm 屋架平面外根据支撑布置取Loy=5175mm。设=120，查轴心受力稳定系数表=0。555需要截面积 =1924mm2初选 2 L 140908,A=3600mm2 =2.59cm ， =6.58cm。按所选角钢进行截面验算： 取An=A强度：N/An=109。296×103/3600=215N/mm刚度：x= Lox/=5175/25。9=200=250y= loy/=5175/65.8=79=35

5、0所选截面合适。6填板设计：尺寸50×（90+10）=50×100mm2 节间放四块填板，填板间距：l=5175/5=103580i=80×25.9=2072mm3、端斜杆Ba 已知N=71.523KN,Lox=loy=2783mm，故采用等肢角钢使=.初选用2L100×8,见下图. 6A=3128mm,=3。08cm，=3。88cm。x= Lox/=2783/30。8=90=150；y= loy/=2783/38。82.4=72=150。 由于b/t=100/8=12。50.58Loy/b=0.58×2783/100=16，则yz=y1+0.

6、475×b4/(Loy2t2）=79所以=0.621N/(A)=71。523×103/(0.621×3128）=161.19N/mm2215N/mm2所选截面满足要求.填板设计:尺寸50×(100+10）=50×110mm2 节间放两块填板，填板间距：l=2783/3=927。340i=40×30。8=1232mm4、斜杆Bb已知N=49.149KN ，计算长度:屋架平面内取节点间轴线长度Lox=0.8×L=0。8×2783=2226mm，屋架平面外根据支撑布置取Loy=2783mm。选用2L100×8，

7、见下图. 8A=3128mm，=3。08cm，=3。88cm。N/A=49.149×103/3128=36。8N/mm2215N/mm2x= Lox/=2226/30。8=72=350;y= loy/=2783/38。8=72=350。所选截面满足要求.填板设计：尺寸50×(100+10）=50×110mm2 节间放两块填板，填板间距:l=2783/3=927.380i=80×30。8=2464mm5、竖杆Cb已知N=20。992KN，L0=0.8×1283=1026mm，选用2L50×5的等肢角钢，并采用十字型截面，见下图。6 A=

8、960mm,=1。53cm, ox= Lo/=1026/15.3=67=150；所以=0.769 N/（A)=20.992×103/(0。769×960）=44。55N/mm2215N/mm2所选截面满足要求。填板设计：尺寸50×（50+15)=50×65mm2 节间放两块填板,填板间距：l=1283/3=427.67<40i=40×15.3=612mm6、中竖杆Ec已知N=4.347KN,L0=0.8×1800=1440mm，选用2L50×5的等肢角钢，并采用十字型截面,见下图。6 A=960mm,=1。53cm,

9、ox= Lo/=1440/15。3=94=150;所以=0。769 N/A=4.347×103/960=44.54N/mm2215N/mm2所选截面满足要求。填板设计：尺寸50×(50+15)=50×65mm2 节间放两块填板，填板间距：l=1800/3=600<80i=80×15.3=1224mm其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见下表：四、节点设计 用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160N/mm2各杆件内力表由下表查得，最小焊缝长度不应小于8hf。1、下弦节点b见下图（1）、斜杆Bb与节点的连接焊缝计算:N=4

10、9。149KN,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为：肢背： +12=76mm，取80mm杆件名称内力设计值N（KN）计算长度（mm）选用截面截面积A（mm2）回转半径（mm）计算应力（N/）填板(块)上弦杆127.10118443675短肢相并2L90×56×5144215.943。21161500。4581922下弦杆127。61536757500短肢相并2L90×56×5144215。9 43.2231250/882Aa20。9516001600T型截面2L45×585813。721。81171500。453252B

11、a-71.52925402540T型截面2L70×5137621。632。41181500.4471572Bb49型截面2L70×5137621。632。490250/40.52Cb-20。9921715。41906十字型截面2L45×585813.721.81251500。411543Db13。57122082760T型截面2L70×5137621.632.41021500。54235 2Dc10。33222082760T型截面2L70×5137621。632。41021500。542222Ec-4。3471770。

12、42213十字型截面2L45×585813。721。8129250/2.44Fc10.33222082760T型截面2L70×5137621.632。41021500.542222Fd-13.57122082760T型截面2L70×5137621.632.41021500.54235 2Gd20。9921715.41906十字型截面2L45×585813。721。81251500.411543Hd49型截面2L70×5137621。632。490250/40。52He71.52325402540T型截面2L70

13、5;5137621。632。41181500.4471572Ie-20.9516001600T型截面2L45×585813。721.81171500.453252肢尖： +10=36mm，取40mm(2）、斜杆Db与节点的连接焊缝的计算：N=13。571KN，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和4mm。所需焊缝长度为：肢背: +10=31,取40mm肢尖： +8=17，取40mm(3）、竖杆Cb与节点板连接焊缝计算：N=-20。229KN，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和4mm.所需焊缝长度为:肢背： +10=32，取40mm肢尖: +8=17，取40mm（4）、下弦杆与节点板连

14、接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N=109.296-64.25445.042KN,设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm,所需焊缝长度为： 肢背： +12=82，取90mm肢尖： +12=35，取50mm（5）、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如下图所示: 2、上弦节点B（1）斜杆Bb与节点板连接焊缝计算,与下弦节点b中Bb杆计算相同。（2）斜杆Ba与节点板连接焊缝计算，N=-71。523kN。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背： +16=147，取150mm肢尖: +12=70,

15、取70mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算: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6mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计 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。假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=32。89kN，焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为:+10=+10=39mm ，取=40mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=399。94-0。0399。94kN偏心距 e =90-2070mm设肢尖焊脚尺寸8mm,需焊缝长度为420mm，则=1。22160=1952 （4）节点板尺寸:方法同前，如下图所示 、3、上弦节点

16、C （1）竖杆Cb与节点板连接焊缝计算： N =32.89kN因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸=5mm焊缝长度<8=40mm,取=40mm（2）上弦杆与节点板连接焊缝计算：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0。5t+2=7mm.用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，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.假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=32.89KN，焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为：+10=+10=29mm , 取=40mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=0。故按构造即可=40mm 见下图

17、4、上弦节点D 斜腹杆Db与节点板的连接焊缝在节点b中已经计算过，在这不再计算。（2)斜杆Dc与节点板连接焊缝计算，N=10.332KN取焊脚尺寸=5mm，焊缝长度=628=40 mm，取=70mm（3)上弦杆与节点板连接焊缝计算：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0。5t+2=7mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来.槽焊缝可按两条焊缝计算，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。假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=32.89kN，焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为:+10=+10=39mm ， 取=40mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差

18、 N=399。94-380。21=19.73kN偏心距 e =902070mm设肢尖焊脚尺寸5mm，设需焊缝长度为330mm，则 见下图：5、上弦节点A 腹杆与节点板的连接焊缝：Aa竖腹杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸由构造要求：取 ,，则焊缝计算长度:肢背： ；肢尖： ; 由构造要求:肢尖与肢背焊缝的实际长度应为:50+2×5=60mm 取焊缝实际长度=60mm. 、上弦杆与节点板的连接焊缝尺寸： 节点集中力大小：P=32。89/2=16。45KN 假定上弦肢背塞焊缝均匀地承担了集中力P，节点板缩进5mm 焊脚尺寸=0.5t=0。510=5 mm ,由节点详图量得实际焊缝长度=140mm

19、 ，则焊缝计算长度=1402×5=130mm 。 肢背塞焊缝： 肢尖焊缝: 由于弦杆角钢肢尖焊缝承担的轴力N=0， 因此不再计算。 6、屋脊节点E 、腹杆与节点板的连接焊缝： 由于腹杆Ec内力较小焊缝尺寸可按构造取用。 肢尖与肢背焊缝的实际长度=60mm。 、拼接角钢的构造和计算：拼接角钢采用与上弦杆截面形式为：2 L140×90×8.拼接角钢与上弦杆间连接焊缝焊脚尺寸=8mm， 为了便于两者紧贴和施焊以保证焊缝质量，切去短肢角钢竖肢2=t+hf+5=10+8+5=23mm 。拼接角钢的连接焊缝共有4条，承担上弦杆的轴心里设计值N=380.21KN。按强度条件，每

20、条焊缝的长度：40mm。拼接角钢总长度=122×2+4×8=276mm, 取=280mm。、拼接接头每侧上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点集中力大小：÷2 =32。89/2=16.45KN KN ,节点板缩进5mm, 肢背塞焊缝=0.5t=0。510=5 mm， 由节点详图量得实际焊缝长度=112mm ， 肢背塞焊缝: 焊缝计算长度=1122×5=102mm 。肢尖焊缝： 焊缝计算长度=1122×5=102mm 焊脚尺寸=5mm 。 肢尖焊缝承受节间内力差N=0.15×380.21=57.03KN 和偏心弯矩M= ×e=57.

21、03×(90-20)÷1000=3。99KN·m . 由上面节点的计算可知此焊缝受力太小,可不用验算即可满足要求. 7、下弦节点c 、腹杆与节点板的连接焊缝： 由于腹杆Dc与腹杆cF的内力相等,只需计算其中一个。腹杆Dc与节点板的连接焊缝尺寸： 结果同上弦节点D节点的计算，肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸 =70mm。腹杆E-c与节点板的连接焊缝尺寸： 结果同上弦节点E节点的计算,肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸，=60mm。、下弦杆与节点板的连接焊缝尺寸: 焊缝承受的节间内力差N=0.15×380。21=57.03KN由于内力较小焊缝尺寸可按构造取用。 肢尖与肢背焊缝的实际长度=60mm。 8、 支座节点a 、端竖杆A-a, 端斜杆a-B， 及下弦杆ab与节点板间的连接焊缝计算：端竖杆Aa与节点板的连接焊缝尺寸与A节点相同肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸 ，=60mm 。端斜杆a-B与节点板的连接焊缝尺寸与B节点相同下弦杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸