钢结构课程设计03

1、钢结构课程设计任务书专业 班级 姓名 学号1. 设计资料某车间厂房总长度约为78米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作 制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角 形豪式钢屋架。屋面坡度为1： 3,屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为4r00inm X 400mm，混泥土强度等级为C30。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为2.325米。结构的重要度系数为h = L0,屋面的恒荷载的标准值为1J0 kN/m雪荷载为03S kN/m'，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨 荷载积雪不均匀分布状况。屋架

2、采用 Q235B,焊条采用E43型。2. 屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为抚=ar'rtan|= 18 26'檩距为 2.325m。图1屋架形式和几何尺寸3. 支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开 间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚 性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。 支撑的布置见图2。XXL ' -. .*、.JJ、，-' _x'V-.血：0上DJUA IJl -.C1；O.JL. ； .；OCJ儿;.0L.)/

3、亠Cl 一.1rliRi.iM1111j4clidI1T1rTnJ3?-宀詁1池f ! W卩XX,-Xx_ .XXxXX-'卜"、/” J 一?xrXX 、 X. X*J' y- :，r _*.r 一.'-Zr mi 5' ?)>1| ： lyor.（T广F r ; ” A1 O/川芫，川；Un.'J,f H； J.J 1"二叫-1IIILe占 D cL' Q ">|X11r "'in,.Icncv:Ac：-茁irrr(cc70t 1.1 -t .3©0 :级 a 1-1图2支

4、撑的布置图4. 檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距 1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。5.荷载标准值111/%.z/ *zz、.Zza _、z111111 11 111." 11 、f'-1、1 '、11 、XJV 、1 ” 1£、XJ.>*、.-.J.11111111i1n11III、r'F y/VJi厶、X <z-Z、X1.JZ 丄、.*-r T,A jCC上c匚二r*/；1上弦节点恒荷载标准值珂=1以2.325 X 6X =1323kN3：上弦节点雪荷载标准值E

5、= 0-35 X 2.325 X 6 X = 4.63kN由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 3plplplPp1/2J -'P11U "、一 P1I P1P1/2P= (K图3上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图p2PP 2/2P21 *2'v.!_ 一'/1 P2P2寸2/2 二h-THI4图4上弦节点雪荷载杆 件 名 称杆 件 编 号恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利 荷载（kN）内力系数恒载内力（kN）雪载内力（kN）内 力 系 数半跨雪 载内力（kN）1.2 恒+1.4雪 （kN）1.2 恒+1.4半跨雪 （kN）123452+32+

6、5上 弦 杆1-2-11.07-146.46-51.25-7.91-36.62-247.50-227.02-247.502-3-9.49-125.55-43.94-6.3-29.17-212.18-191.50-212.183-4-7.91-104.65-36.62-4.74-21.95-176.85-156.30-176.854-5-6.32-83.61-29.26-3.16-14.63-141.30-120.82-141.30下 弦 杆1-610.5138.9248.627.534.73234.76215.31234.766-710.5138.9248.62627.78234.76205.

7、59234.767-89.0119.0741.674.520.84201.22172.05201.228-97.599.2334.73313.89167.69138.52167.69竖 直 腹 杆2-600.000.0000.000.000.000.003-70.56.622.320.52.3211.1811.1811.184-81.013.234.6314.6322.3622.3622.365-93.039.6913.891.56.9567.0757.3567.07斜 腹 杆2-7-1.58-20.90-7.32-1.58-7.32-35.33-35.33-35.333-8-1.8-23.8

8、1-8.33-1.8-8.33-40.24-40.24-40.244-9-2.12-28.05-9.82-2.12-9.82-47.40-47.40-47.40表一16.内力组合内力组合见表一1屋架杆件内力组合表7.截面的选择屋架杆件的选择验算表表-2杆件选择杆件内号截面截面几何(mm长算(mm长度长度(mm半径 )(m长径m)长细长细稳无稳定容许J长细设计值b/t0.58y*t)上弦234-24-17(7.500)x13f6093).5 46 76.2101.101.10.55116.6150 215 908 11.2299.6252L500x1386093层5s9753().5 46 76

9、.2151.651.00.55&.3 150 215 9o8 11.244!9.5(00下弦16232760x8 27808812022!05s6i1527'.64,.779.9158.684.4350 215竖腹260L56X8 837 735661.5735 16).82-539.4 26.70.0350 2153711d56x8 83714701：层3147016).82-578.8 53.513.4350 215杆4822x8 167422!O517642：051().82-510.213.4350 21559672L56x8 167429)4023爲22()4016)

10、.82-514(.006.94(.1350 215斜腹27-35L53x8 837 23层5092.2312516).82-5124.684.584.60.4986.1 150 215 564 '422-1.20)738-402246x8 167426>502*2026i5O16).82-5126.296.496.4 0.406(.1 150 215 564 '427-l.46ie49-472456x8 16743'18494.411816).82-'.5143.5113.413.414169.1 150 215 564 '432：8.节点设计表-

11、38.1杆件焊缝尺寸的计算杆件名称杆件 编号截面规格(mm)杆件内 力(kN)肢背焊缝 尺寸hpifmni)肢背焊角 长度Kv(nim)肢尖焊角 尺寸h 已(mm)肢尖焊缝 长度lUnim上弦杆1-22L100X10-247.56150680下弦 杆1-62L90X8234.766150680竖腹杆2-6L56X805604403-7L56X811.185604404-82L56X822.365604405-92L56X867.07560440斜腹 杆2-7L56X8-35.335604403-82L56X8-40.245604404-92L56X8-47.4560440注：表中焊缝的计算长度

12、Kv L + 2hf 不小于3山和40mm其中较小值。屋架杆件的焊缝计算8.2形心距离的确定屋架各杆件的角钢背面的距离Z；如图表-4,表中陷为杆件重心线至角钢背面的距离。杆件名称杆件截面重心距离Z 成 Him)轴线距离ZflCmm)备注上弦杆2L100X1028.430下弦杆2L90X825.225腹杆2-7L56X816.8153-8L56X816.8154-92L56X816.8155-102L56X816.8156-112L56X816.8152-8L56X816.8153-92L56X816.8154-102L56X816.8155-112L56X816.815屋架各杆件的角钢背面的距

13、离Z；表-48.3节点的设计8.3.1支座节点1屮'|.T_21,冀H 一 1/- -1 1 L -I -< * 1=一f丨图5支座节点”(1)上弦杆的节点连接计算A.支座底板的计算支座反力 K= 4rP = ix 22.36KN = S9.44rKN设 a,b 取 12cm则 眄=vX 12 = 16.9cnijl3.i = ¥ =£底板的承压面积A=24：<24-t:2' 2X4X5 = S23cm底板下的应力saaxij=6<毗=层箸=8NE底板的最大弯矩2 13 Q si,由于6帀1 = 05取0 = 0.06,则M = 0.C6

14、X 1.71 X 169 = 2930.36N mm支座厚度t = J¥ =扯毎=92 呂 mnt 取 12mmB.加劲肋计算加劲肋厚度取与节点相同。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算: 假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一，即扣 39.44 = 2236kN焊缝受剪力¥=2236 kN,弯矩M = 2236= 1341.6 kN-mm,设焊缝4hf=Snini,焊缝计算长度:*”= 221-2D X 2-2hf= 221-40 一 10 = 171mnL由焊缝的应力公式得(Z¥ + (S2VSMXtt,7X U.2XS：X17r_ Z £2,35X10

15、'_ f 6X1341QhP=v W117X5XL? 1 /甘込=37.2创/mm? <$ = 160N/nimC.支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力= 57.90kN,设焊缝hf=Snim，支座底板的连接焊缝的长度为:SL,v = 2X(240- 2hf + 4X (120 - 5 -10 - 2hf)=2X C240-2XS)-|-4X (120-5-10-2 X 8)=804mni由公式得， R152H/nim"，满足要求。总:爲=仏<塔-。円5 X 160 =D.上弦杆与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝：节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，

16、假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载 P = 22.36kN .节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦的内力差AN。节点1的槽焊缝h他=砧5= 5nim,其中口为节点板的厚度Lw = 740-2hf=740-2 X5 = 730mm_ Tskdlpmsxjsq由公式C 宰=3 95160 =152N/mm ,可见塞焊缝一般不控制，仅需验算肢尖焊缝。角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸 如=5mm,计算长度孔=740 一 2faf = 730mni上弦杆的内力差 N=-247.5KN,偏心距M = Ne, e = 65mm,则由公式得,tjf =崔五-=“*x：b = 25.88 N/mni* axOJ

17、TXhfaXl 2X0,7XSS73tt*'升=壬空丄= 43.43 N少品他' IxOLxtfgXlw 2x017x5x730他J（备）2 + 详=J（詈）2 + 朝第£ = 52.87< 肾=0.95 X 160152N/Tnni可见,肢尖焊缝满足要求。(2)上弦弦间节点板的计算为便于上弦节点搁置屋面板，节点板的上边缘缩进肢背10mm，采用 塞焊缝，按2条角焊缝计算。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定 集中荷载与上弦垂直。对于上弦节点”4”IIn ，' - 一 -l'i图6上弦节点”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝节点板与上弦角钢肢背采用

18、塞焊缝连接，假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P- 22.36kPJ。节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承担上弦的内力差AN。节点1的槽焊缝 = a5E = 4mm,其中G为节点板的厚度。= 290- 2hf= 290-2 X 4= 282mm由公式2X0-7X4X332町= 14A6N/m <=0.95 X160 =152N/nLm可见塞焊缝一般不控制。B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝角焊缝的焊角尺寸蛇=Slum,计算长度= 290 2hf= ZSOmni上弦杆的内力差N=-35.53KN,偏心距M = Ne, e = 65mm,则由公式得,吟=乂心如啄=:加嘗=2百N百N蚀屏升=

19、= g诃=13.13 N/mn?' ixOi 卑2x 017x5x280152NZmmJ（詈y + 1圮132 = 27.SlN/mm" < 軒=095 X 160 =可见,肢尖焊缝满足要求。A.下弦杆与节点板的连接焊缝对于其他2,3上弦节点，由于节点板的尺寸长均不小于"4"号节点，而其所受的节点 集中力和弦杆轴向内力差都相等，故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处 采用满焊即可。下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm,h= 5nim,内力差N=-33.53KN受力较大的肢背处焊缝应力为0.7 X 33.53 X 10匸“=皿®的一则=&

20、amp;萌晞曲宅曙=诚N%曲故按构造满焊即可。由于下弦节点6,7的节点板尺寸长均不小于"8"号节点板，故其所受的弦杆 轴向力内力差都相等，故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用 满焊即可。（4）上弦节点”图8上弦节点”5”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝：节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接，假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载 P = 2236kN。节点1的塞焊缝hft - &N 4nini,其中5为节点板的厚度。孔=146 2hf= 146 2 X 4 = 13宕mm由公式SJCtLTMdMlSE町=20.33Nyf =0,95 X160

21、=152N/nrun可见塞焊缝一般不控制。B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝肢尖角焊缝的焊角尺寸k（i = 5mm,计算长度L = 146 2hj= 136mni上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。内力差N= 141.3 X 15%21JKN,偏心距M = Ne, e = 6Snini,则由公式得:升=w：” = 盘九=曲 N/mn?153 N Ann?2+ 32272 = 56.88N/mm" < 罕= 0.95 X 160 =可见,肢尖焊缝满足要求。C.上弦拼接杆的计算141.3 XW上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为= 4X辭打声率4

22、馮=衣篇:;置戲+2 X 5 = 76.4mm取80mm.则角钢长度为L- = B0 X2 + 10+10 = ISOmm。考虑到拼接节点的刚度，拼接角钢的长度取为600mm。为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊，需将拼接角钢的棱角铲去,把竖向肢切去A=t + hf+S= 8 + 5+ 5= ISmm ,t为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱，由节点板来补偿。(5) 下弦节点”9”/图9下弦节点”9”A.下弦杆拼接焊缝计算拼接角钢与下弦杆用相同的规格，选用LEO X 7,下弦杆与拼接角钢之间的角焊缝的焊角尺寸采用hf=Sniiiio根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为,A

23、f常+NhF167左 9 X 1(P0.7X 5160X0.95 + ? % 5 - S0.8iiira取145mm,拼接角钢的长度为= 300mm。为使拼接角钢与弦杆之间密合，并便于是施焊，需将拼接角钢的尖角切除， 且截取垂直肢的一部分宽度A= t + hf + 5 = 8 + 5 + 5 = ISmin .拼接角钢的这部削弱，可靠节点板来补偿。B.下弦杆与节点板的连接焊缝按杆件内力的15%计算，设肢背处的焊角尺寸为hj=5mm,则需要的焊缝长度= D-7W为：h =耐 xifiP 讯切仇+ 2x5 =4：a.7 3ftifXfF 4a.73fSxa.9Sxl6O13.27mm,取潇焊即可。+ 2x5 =设肢尖