钢筋结构计算书(昆明理工大学钢筋结构课程设计)

1、良% N大孝课程设计课程名称：钢结构设计设计题目：地区某工厂金工车间钢屋架设计学 院：土木工程学院专 业： 土木工程、工程力学年 级：姓 名：学 号:20111100指导教师：日 期：教务处制反刃理N火孝课程设计任务书土木工程学院学院土木工程专业 年级姓 名： 学 号：20111100课程设计题目：地区某工厂金工车间钢屋架设计课程设计主要容：（一）设计资料地区某工厂金工车间，长度90n柱距6mx车间设有两台30/5t中级工作制桥式吊车,屋面采用1.5 x 6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/101/12 。屋架两端钱支于钢筋混凝土柱上，上柱截面

2、400 X 400mm混凝土C20,屋面活荷载0.50 kN/m 2,屋面积灰荷载 0.75 kN/m 2,屋架跨度、屋架计算跨度、屋面 做法和屋架端高按指定的数据进行计算。1、屋架跨度2、屋面计算跨度3、屋面做法4、屋架端高(1) 21m 24m(1) L0=L(2) L 0= L-300mm(1) 有保温层(2) 无保温层(1) h0=1.8m(2) h0=1.9m(3) h0=2.0m(4) h0=2.1m（二）设计要求1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。2、合理布置支撑体系，主要考虑（1）上弦横向水平支撑（2）下弦横向水平支撑（3）垂直支撑（4

3、）系杆（刚性或柔性）并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各根屋架进行编号3、荷载及力计算(1)屋面恒载计算。(2)屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。(3)屋面积灰荷载属于可变荷载。(4)利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件力。(5)计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。(6)将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载力图计算杆力。(7)确定各杆最不利力(最大拉力或最大压力)4、杆件截面选择(1)屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据入x=3的等稳条件选择合理的截面形式。(2)正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。(3)设计小组每位同学所计

4、算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书详细 说明，其余杆件截面选择可按同组其他同学计算成果统一列表取用。(4)杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63X5。5、节点设计(1)熟知节点设计的基本要求及一般步骤。(2)要在计算书写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。6、屋架施工图(1)用铅笔绘制1#施工图(2)施工图应包括屋架简图(比例1 ： 100),左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利力，以及起 拱度。屋架正面图，上、下弦平面图(轴线比例1: 20,杆件、节点比例1: 10)。侧面图，剖面图及零件详图。注明全部零件的编号，规格及尺

5、寸(包括加工尺寸和定位尺寸)孔洞位置，孔洞及螺 栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。材料表(一根屋架的材料用量)。说明(钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等)。设计指导教师(签字)：教学基层组织负责人（签字）计算书1 .屋架及支撑形式:2 .荷载何力计算1)荷载标准值 永久荷载标准值：220mmi水泥砂3找平层：0.4 kN/m三毡四油防水层：0.4kN/m22预应力钢筋混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2屋架和支撑自重：(0.117+0.011L)=(0.117+0.011X 21)=0.348 kN/m可变荷载标准值：屋面活荷载：0.5kN/m22屋面积灰

6、何载：0.75kN/m2)节点荷载计算全跨屋面永久荷载作用下P= (1.4+0.4+0.4+0.348 ) X 6X 1.6=2.548 X6X 1.5=22.932 (kN)全跨可变荷载作用下P=0.5 X6X 1.5+0.75 X 0.9 X6X 1.5= (0.5+0.9 X0.75) X 6X 1.5=10.575 (kN)当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为Sp 1.2 X 22.932+1.4 X (0.5+0.9 X0.75) X 6X1.5=1.2 X 22.932+1.4 乂 10.575=42.323 (kN)当当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设

7、计值为Sp 1.35 X 22.932+1.4 X (0.7 X0.5+0.9 X0.75) X 6X1.5=30.958+12.915=43.873 (kN)由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值取P=43.873 (kN)。屋架节点荷载计算计算是考虑下列三种荷载组合情况：全跨恒荷载拄跨屋面均布活荷载全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载(左)屋架及支撑自重+半跨屋面板自重(左)+半跨屋面活荷载(左)设：P1 由永久荷载换算得的节点集中荷载；P2 由可变荷载换算得的节点集中荷载；P3 由部分永久荷载(屋架及支撑自重)换算得的节点集中荷载；P4 一由部分永久荷载(屋面板重)和

8、可变荷载(屋面活荷载)换换算得 的节点集中荷载。则：P1=1.35 X 22.932=30.958 ( kNJ)P2=1.4 X (0.7 X0.5+0.9 X0.75) X 6X 1.5=12.92 (kNJ)P3=1.35 X 0.348 X 6X1.5=5.47 (kN)(k2P4= (1.35 X1.4+1.4 X0.5) X 6X1.5=23.31力计算杆力组合表名称杆 件 编 号杆件力系数杆件力计算杆力（KNP=1第一组 组合第二组 组合第三组 组合左右全(Pi+ P2)Pi+F2P3+ P4上 弦AB0000000BD-5.34-2.20-7.54-328.126-302.416

9、-165.72-328.126DF-7.26-3.91-11.17-490.117-439.600-230.33-490.117FH-6.78-5.28-12.06-529.169-460.951-224.01-529.169下 弦ab+3.17+1.67+4.84212.370190.793+100.37212.370bc+6.62+3.09+9.71426.055386.133207.43426.055cd+7.24+4.61+11.85519.954460.393+233.58519.954de+5.83+5.83+11.66511.618436.294+199.68511.618斜 腹

10、 杆aB-5.17-2.10-7.27-318.993-291.861-160.28-318.993Bb+3.87+1.84+5.71250.543226.771+121.44250.543bD-2.57-1.78-4.35-190.869-167.872-83.70-190.869Dc+ 1.19+1.58+2.77121.542101.129+42.89121.542cF-0.03-1.54-1.57-68.889-48.992-9.29-68.889Fd-1.05+1.38+0.3314.480-3.350-22.67-22.67dH+2.13-1.36+0.7733.78651.357

11、+53.86+53.86竖 腹 杆Aa-0.500-0.50-21.939-21.939-14.39-21.939Cb-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878Ec-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878Gd-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878He00000003.杆件截面选择（1）上弦杆（选用两根不等边角钢短肢相并）NFH =-529.169kN （最大）L=150.8cml0y=301.6cm腹杆Nmax =318.993kN,查表2.8得节点板t=10mm支座节点板厚度t=12m

12、m假定人=60, "0.807, A 5291693049.88mm2f 0.807 215l ox150.8602.15cm ,l oy301.6605.02cm选用 2L125X 80X8 短肢相并，A=31.978cm2ix = 2.28cm, iyxy=6.07cm验算:l ox150.82.2866.14 < =150因为l oyiy所以lyz由表查得301.66.0712549,69 < =1500.56loy15.62>y2 2loyt52.7b14x 0.773,(2)下弦杆。56 3016 13.511253.7 125(1529169xANcd=

13、519.954kN, lox =300cm ,4 =0.8075199540.807 215l ox300 5cm , 6030”一斗)60,4 < 150 52,7 12540.773 3197.82_2=214N /mm < f 215N / mmloy=1050cm，节点板t=10mm支座节点板t=12mm 22996.77mmiyloy 1050 广广17.5cm60选用 2L125X 80X8 短肢相并 A=31.978cm2ix = 2.28cm, iy=6.07cm验算：xl ox300l oyiy2.2810506.07131,58 < =350172,98

14、< =35012515.62>0.56loy0.56 1050 4.704125所以lyz|2t2 1 oy i52.7b143.7 12510502 82(1) 58,13< 35052,7 12542215N /mmt=10mm,入=60 , ()=0.807N 519954八 2=162.6 N / mm < fA 3197.8(3)端斜腹杆aBN aB=-318.993kN , l0x=l0y =270.9cm ,5.38cm6031899321838.52mm0.807 215l oxloy270.9 4.52cm ,60270.9,4.52cm60选用 2L

15、100X 80X7 长肢相并，A=19.312cm2ix = 2.39cm, iy=4.71cm验算:l ox270.92.39113.35< =150l oy270.9iy4.7157.52< =150因若800.48loy11.42 > ob20.48 27098016.25所以lyzy(11.09 804 )27092 7257.52 1.12464.65查表得yz0.788I318993_ =209.62 N / mm2 < fA 0.788 1931.22215N /mm2Bd,bD,Dc 同 aB,计算长度 L=0.8 l°y(4)斜杆cFN cf

16、 =-68.889kN , L =0.8 322.6=258.08cm ,l oy =322.6cm , t=10mm,入=60 ,()=0.807688890.807 2152397 mml ox258.084.30cm60iyl oy322.6选用 2L75X50X 5, A=12.25c m20 长肢相并ix = 2.39cm, iy = 2.20cm验算l ox ix258.082.39107.98 < =150l oy iy322.62.20146.64 < =150因为 b350 10.00t 50.8%b30.48 32265030.97所以lyzy(11.09 50

17、4 )32262 52146.64 1.026 150.45由lyZ查表的yz 0.3062215N/mm2I 688892.=183.78 N / mm < f A 0.306 1225Fd dH 同 cF 计算长度 lox=0.8loy(5)竖杆GdNGd =-43.878kN , lox=0.8 300 =240cm, lo =300cm oxoy力小，按入选择ix员 2401501.6cm ,loy 300iy 2cm150选择 2L50X5 A=9.606c m2ix =1.53 = 1.6cmiy=2.45cmEC, Cb 同 Gdlox=0.8loy Aa 也同 Gdl0x

18、 = l°y屋架杆件截面选择表名称杆 件 编 号力(KN)计算长度(cm截面形 式和规 格截 面 面 积 (cm2)回转半径(cm)长细比容 许 长 细 比 入稳定 系数计算应 力KI/一二N/mm端部焊缝Hf L coLoxLoyi xi y入x入y肢背肢尖上弦FH-529.169150.8301.62L125 X80 X 8短肢相并31.9782.286.0766.1449.691500.773214下 弦cd519.95415010502L125 X80 X 8短肢相 并31.9782.286.0765.79172.98350162.6斜 腹 杆aB-318.993270.92

19、70.92L100 X80 X 7长肢相 并19.3122.394.71113.3557.521500.788209.6281406100Bb250.543215.9269.92L100 X80 X 7长肢相并19.3122.394.7190.3357.30350129.738 一1206-80bD-190.869237.04296.32L100 X80 X 7长肢相 并19.3122.394.7199.1862.911500.759130.22890670Dc121.542236.24295.32L100 X80 X 7长肢相 并19.3122.394.7198.8462.7035062.9

20、4860660cF-68.889258.08322.62L75X 50X5长肢相并12.252.392.20107.98146.641500.306183.78550450Fd-22.67257.28321 .62L75X 5 0X5长肢相 并12.252.392.20107.65146.181500.30860.08550450dH+53.86279.12348.92L75X 50X5长肢相并12.252.392.20116.79158.5935043.975-505-50竖 腹 杆Aa-21.9392102102L50X 59.6061.532.45137.2585.711500.6143

21、7.205-505-50Cb-43.8781922402L50X 59.6061.532.45125.4997.961500.53984.745-505-50Ec-43.8782162702L50X 59.6061.532.45141.18110.201500.46897.605-505-50Gd-43.872403002L50X 59.61.52.41561221500.405112.75-5-80635.86.4585050He0l0 0.9l=283.52L70X 5十字形 截面13.75max15.054.节点板计算(1)上弦节点"B。节点板尺寸为-250 340 10NBa

22、 -318.993kN,NBb 250.543kN ,只要计算 Ba杆即可。对aB杆,肢背肢尖焊缝分别采用hf 8mm和6mm则所需焊缝长度为:肢背：l wk1N2 0.7 htftw0.65 318993皿 , 116mm ,取 140mm2 0.7 8 160肢尖：lWk2N2 0.7 ht ftw0.35 318993 83mm,取 100mm2 0.7 6 160对bB杆,肢背肢尖焊缝分别采用hf 8mm和6mm则所需焊缝长度为:肢背：l wk1N2 0.7 ht ftw0.65 25054391mm ,取 110mm2 0.7 8 160肢尖：lWk2N2 0.7 htftw0.35

23、 25054365mm ,取 80mm2 0.7 6 160为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上边缘可缩进肢背8mm用塞缝连接,t这时 hf 5mm, lw lw 370 10 360mm2承受集中力P=43.873kNPf2 0.7 hf lw438732 0.7 5 3602 w17.4N / mm < ft-2160N / mm肢尖焊缝承担弦杆力差4 N=318.993-0=318.993kN=318993N偏心矩 e=8-1.9=6.1cmM=A N- e=318993X 61=19458573N mm hf 8mm,贝（JNN2 0.7 hflw3189932 0.7 8 3

24、30 2_w86.308N /mm < ft2160N /mmMWw6 194585732 0.7 8 330295.723N/mm2（1.22）2，二.92.042（95723）2 i20.944N/mm2 < ftw 160N/mm2 1.22肢背：l wkN2 0.7 htftw肢尖：lwk2N2 0.7 htftw0.35 19086950mm 取 70mm2 0.7 6 160对Dc杆,肢背肢尖焊缝分别采用hf 8mm和6mm则所需焊缝长度为:肢背：l wk1N2 0.7 htftw0.65 12154244mm ,取 60mm2 0.7 8 160上弦节点"D

25、'。节点板尺寸为-200 300 10NDb 190.869kN,NDc 121.542kN 只要计算 Db杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf 8mm和6mm则所需焊缝长度为:0.65 190869皿“69mm ,取 90mm2 0.7 8 160肢尖：lwk2N2 0.7 htftw0.35 12154232mm ,取 60mm2 0.7 6 160为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上边缘可缩进肢背8mm用塞缝连接,t这时 hf : 5mm, lw lw 300 10 290mm承受集中力P=43.873kN43873f 2 0.7 hf lw 2 0.7 5 29021.61

26、2N/mm2 < ftw 160N/mm2肢尖焊缝承担弦杆力差4 N=190.869-0=190.869kN=190869N偏心矩 e=8-1.9=6.1cmM=A N- e=190869X 61=11643009N mm hf 8mm,则M(1.22)2N2 0.7 hflw1908692 0.7 8 290M 6 11643009Ww2 0.7 8 2902上弦节点“ F”58.765N/mm2 < ftw 160N /mm274.166N/mm2.58.7652 (74.166)21.2285.552N /mm2 < ftw 160N /mm2。节点板尺寸为-180 2

27、60 10肢背：l wk1N0.7 htftw肢尖：lWk2N2 0.7 htftw0.35 226709mm ,取 50mm2 0.7 4 160NFc 68.889kN,NFd 22.67kN 只要计算 Fc 杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf 5mm和4mm则所需焊缝长度为:0.65 68889口40mm 取 60mm2 0.7 5 160对Db杆,Pf2 0.7 hf lw438732 0.7 5 25025.07N/mm2 < ftw 160N /mm2肢背肢尖焊缝分别采用hf 5mm和4mm则所需焊缝长度为:肢背：lw 50肢尖：lw 50节点板上边缘可缩进肢背8mml用

28、塞缝连接，这时hf - 5mm , 2.' ." _ lw lw 260 10 250mm承受集中力P=43.873kN肢尖焊缝承担弦杆力差4 N=68.889-0=68.889kN=68889N偏心矩 e=8-1.9=6.1cm8mm,则M=AN- e=68889X61=4202229N mm hf68889N L-Z2 0.7 hflw 2 0.7 8 25024.603N/mm2 < ftw 160N / mm26 4202229M-Z 2Ww2 0.7 8 250236.019N/mm22M 2N ()1.2224.6032 (36.019)238.431N/m

29、m2 < ftw 160N /mm21.22对于节点“C "E” ”G，所受力较小，杆件Aa,Cb,Ec,Gd采用焊缝脚寸hf 5,最小焊缝长度lw 50mm 0（2）下弦节点板b设计：角焊缝强度设计值ffw 160N/mm2Bb杆的肢背和肢尖焊缝分别采用 H f 8mm Hf 6mm肢背：lwK1N肢尖：lw0.7 250543w 97.8mm 取 120mm2 0.7 hf ft2 0.7 8 160K2N0.3 2505432 55.9mm 取 80mm2 0.7 hfftw2 0.7 6 160Db杆同理计算K1N0.7 190869w 74.5mm 取 90mm2 0

30、.7 hfftw 2 0.7 8 160,K2N0.3 190869lw 42.6mm取 60mm2 0.7 hf ft 2 0.7 6 160Cb杆力很小，H f 5mm ,根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为290x 265mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为 290mm H f 6mmN 426.055 212.370 213.685kNK2 Nf 2 0.7 hf ftw0.75 213685261.14N / mm2 0.7 6 (290 10)261.14<160( N /mm ) 满足强度要求下弦节点板c设计：角焊缝强度设计值ffw 160N / mm2Dc杆的肢背和肢尖

31、焊缝分别采用 H f 8mm H f 6mm肢背lwKiN肢尖：lw2 0.7 hfftw2°77ni0 47.48mm 取60mmK2N2 0.7 hf ftw0 3 12154527.13mm取 40mm2 0.7 6 160Fc杆同理计算肢背lwK1N2 0.7 hf ftw0.7 68889寸26.90mm 取 40mm2 0.7 8 160肢尖lwK2N0.3 68889w 15.37mm 取 40mm2 0.7 hf ft2 0.7 6 160Ec杆力很小，H f 5mm ,根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为160 x 175mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为160

32、mmHf 6mmN 519.954 426.055 93.899mmK2 N2 0.7 hf ftw0.75 9389955.89mm2 0.7 6 (160 10)2255.89( N /mm ) <160( N /mm ) 满足强度要求下弦节点板d设计：角焊缝强度设计值ffw 160N /mm2Fd杆的肢背和肢尖焊缝分别采用H f 8mm Hf 6mm肢背lwKiN0.7 226710.88mm 取 40mm2 0.7 hf ftw2 0.7 8 160肢尖：lwK2N0.3 22672 0.7 hf ftw2 0.7 6 1600.5mm 取 40mmHd杆同理计算肢背lwK1N0.7 5368肢尖lw2 0.7 hf ftw2 0.7 8 1602.07mm 取 40mmK2N2 0.7 hf ftw0.3 53682 0.7 6 1601.19mm 取 40mmK2 N2 0.7 hf ftw5.72(N/mm2) <160(3)支座节点板2'N/mm )满足强度要求计算支座反力R=7x43.873=307.111KNGd杆力很小，H f 5mm ,根据构造绘出节点大