某单跨单层厂房钢屋盖设计计算书整理版

1、 钢结构设计 姓名：李均 入学时间：学号：专业：土木工程目录题目 .3设计资料 .3屋架形式及几何尺寸.3支撑布置3檩条设计.4屋架设计.6杆件截面设计.15节点连接设计.21（一）题目某单跨单层厂房钢屋盖设计。（二）设计资料1、钢材为Q235-B，焊条E43型。2、屋架支承于钢筋混凝土柱子上，屋架节点采用焊接方式连接。3、钢筋混凝土柱高为8m。5、厂房内有中级工作制桥式吊车，起重量为Q。6、屋面均布活荷载（不与雪何在同时考虑）为:：轻型屋面取0.30kN/；但计算负荷面积不超过60时，取0.5kN/。7、屋架形式：三角形钢屋架。7-1长尺压型钢板屋面，屋面坡度为i=1/3，槽钢檩条（坡向间距

2、750850mm）。7-2屋架间距：6m。7-3屋架跨度：15m。7-4基本风压为0.35 kN/。7-5基本雪压为0.33 kN/。（三）屋架形式及几何尺寸采用三角形屋架（芬克式），坡度为i=1/3，计算跨度为21m-0.3m=20.7m。跨中起拱为L/500=21000/500=42mm，H=L/6=3450mm，屋面材料采用压型钢板。屋架形式及几何尺寸如图所示。（四）支撑布置1、根据车间长度为72m，而支撑间距不宜大于60m，因此宜在沿长度方向第二柱间起布置上弦横向支撑，这样就避免了支撑间距大于60m的问题，一共两道上下弦横向支撑。具体布置如图示。2、跨度为21m>18m，应设置2

3、道垂直支撑，但是为了与上下弦的横向支撑布置在同一柱间，因此只在第二柱间起开始布置垂直支撑，为使支撑交叉杆满足45度的角度要求，在一个柱间布置两个交叉杆作为一道垂直支撑。具体布置如图示。3、屋架上弦不再设置刚性系杆，由檩条兼作刚性系杆，屋架下弦沿跨中和约1/3处设置2道柔性系杆。（五）檩条设计1、荷载汇总屋架自重（包括支撑）估算公式=×L=0.01×21=0.21 kN/,可变荷载：檩条坡向间距取728mm,可计算得水平间距为700mm，因此可得受荷面积S=0.728×6=4.428<60，取可变荷载为0.5 kN/，暂不考虑风荷载。假设檩条自重为0.13 k

4、N/,即0.176 kN/m。2、内力计算 2-1檩条线荷载 =0.728×0.1760.210.5×0.728=0.71 kN/m，=1.2(0.728×0.1760.21)1.4×0.5×0.728=0.925 kN/m,=×sin18.43·=0.292 kN/m，= kN/m。2-2弯矩设计值 =×/8=0.878×/8=3.951 kN/m， =×/8=0.878×/8=0.329 kN/m。2-3截面初选及强度验算=24.79选用【10，自重为0.098 kN/m，小于假设

5、值，加上拉条重量认为与假设值相等，查表得=39.7，=16.8，=7.8，=198，=3.95cm, =1.41cm,由于计算截面有孔眼削弱，考虑0.9的折减系数，则可得净截面模量为=35.73，=15.12，=7.02，屋面能阻止檩条失稳和扭转，塑性截面发展系数=1.05，=1.2截面a点和b点强度为=144.37 Mpa <f=215Mpa=123.45Mpa <f=215Mpa2-4挠度计算V=×=24.71mm>=40mm2-5构造要求=6000/39.5=151.9<200 满足要求y方向有系杆，可不推算，即也满足要求此檩条可兼作屋架平面内支撑竖杆或

6、刚性系杆（六）屋架设计1、荷载计算1-1永久荷载（对水平投影面） 屋面板 0.2kN/ 檩条自重 0.13kN/ 屋架及支撑重 0.21kN/ 合计 0.54kN/1-2可变荷载 1-2-1屋面荷载：此屋架仅受一可变荷载作用且受荷面积为6×21=126>60,取为0.3 kN/，与雪荷载相同，因此取屋面活载为0.3 kN/。 b.风荷载：基本风压为0.35 kN/1-3荷载组合a.恒载活载b.恒载半跨活载 c.恒载风载1-4上弦节点荷载上弦节点恒载标准值为P1=0.54×6×0.728=2.39kN下弦节点恒载标准值为P2=0.3×6×0

7、.728=1.33kN假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值1.2×2.391.4×1.33=4.73kN假定基本组合由恒载荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为1.35×2.391.4×0.7×1.33=3.55kN综上所述，本工程的屋面荷载组合由可变荷载组合控制上弦节点恒荷载集中荷载（P表示恒荷载） 上弦节点活荷载集中荷载（P表示活荷载）上弦集中荷载及节点荷载汇总表 荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）P（kN）节点荷载（设计值） 3P（kN）备注恒荷载2.7228.166P=1.2×0.54×0.7×

8、;6=2.722kN活荷载1.7645.292P=1.4×0.3×0.7×6=1.764kN恒荷载+活荷载4.48613.458P=2.722+1.764=4.486kN1-5风荷载设计值因为钢筋混凝土柱高为8m，故取风压高度变化系数为=1上弦节点风荷载计算简图风载体形系数背风面= 0.5 迎风面=0.328 坡度i=1/3 即=计算主要承重结构 迎风面W1=1.4×0.328×1×0.35=0.161 kN/ 方向垂直屋面，为风吸力；迎风面W2=1.4×0.5×1×0.35=0.245 kN/ 方向垂直

9、屋面，为风吸力。W1与W2垂直于水平面，分力均小于永久荷载（荷载分项系数取1.2）所以永久荷载与风荷载联合作用不致使杆件内力变号，因此，风荷载影响可不考虑。1-6屋架上弦在檩条处集中荷载设计值为Q=（1.2×0.541.4×0.35）×0.700×6=4.486kN2、内力计算与内力组合 上弦杆因有节间荷载故为压弯杆件，将轴力与弯矩的计算分开进行，计算杆件轴力时，取屋架上弦节点处集中荷载为3Q，将3Q乘以内力图中的内力系数即得各杆件的轴力。跨度中央每侧各两根腹杆按照压杆控制其长细比，因此可不考虑半跨荷载作用的情况，只计算全跨满载时的杆件内力。2-1轴力计

10、算 将以上结果与结构力学求解器的结果进行对照，误差较小，故可视为计算正确。标题:三角形钢屋架内力计算内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -44.0164487 0.78298482 -0.00000000 -44.0164487 0.78298482 569.483545 2 -43.6162992 0.01491336 569.483545 -43.6162992 0.01491336 580.330386 3 -43.0905972 -0.79789818 580.330386 -43.0905972 -0.7978

11、9818 0.00000000 4 -42.9415526 1.04114021 0.00000000 -42.9415526 1.04114021 757.246116 5 -43.0160749 -0.09077537 757.246116 -43.0160749 -0.09077537 691.223023 6 -42.6100565 -0.95036484 691.223023 -42.6100565 -0.95036484 0.00000000 7 -35.4191026 0.98220771 -0.00000000 -35.4191026 0.98220771 714.383104

12、 8 -35.2131590 -0.03268682 714.383104 -35.2131590 -0.03268682 690.609202 9 -34.6135064 -0.94952089 690.609202 -34.6135064 -0.94952089 0.00000000 10 -41.2148302 0.95821255 -0.00000000 -41.2148302 0.95821255 696.930850 11 -40.8152524 -0.01235528 696.930850 -40.8152524 -0.01235528 687.944559 12 -40.441

13、2679 -0.94585727 687.944559 -40.4412679 -0.94585727 0.00000000 13 -39.7887136 0.97013545 0.00000000 -39.7887136 0.97013545 705.602665 14 -39.6148038 -0.02245903 705.602665 -39.6148038 -0.02245903 689.267675 15 -39.3369184 -0.94767642 689.267675 -39.3369184 -0.94767642 0.00000000 16 -39.0679324 0.845

14、30558 0.00000000 -39.0679324 0.84530558 614.810921 17 -39.2146543 0.09797009 614.810921 -39.2146543 0.09797009 686.066904 18 -39.8989111 -0.94327567 686.066904 -39.8989111 -0.94327567 0.00000000 19 -40.1309956 0.81208461 -0.00000000 -40.1309956 0.81208461 590.648515 20 -40.6151777 0.05369551 590.648

15、515 -40.6151777 0.05369551 629.702540 21 -41.0983329 -0.86578012 629.702540 -41.0983329 -0.86578012 -0.00000000 22 -34.5299290 0.90510132 -0.00000000 -34.5299290 0.90510132 658.301789 23 -35.4132337 0.04022665 658.301789 -35.4132337 0.04022665 687.559592 24 -35.2244599 -0.94532797 687.559592 -35.224

16、4599 -0.94532797 0.00000000 25 -42.4045497 0.98220771 -0.00000000 -42.4045497 0.98220771 714.383104 26 -42.6159254 -0.03268682 714.383104 -42.6159254 -0.03268682 690.609202 27 -43.1441176 -0.94952089 690.609202 -43.1441176 -0.94952089 -0.00000000 28 -43.0881069 0.84530558 0.00000000 -43.0881069 0.84

17、530558 614.810921 29 -44.0164487 0.09797009 614.810921 -44.0164487 0.09797009 686.066904 30 -44.4165983 -0.94327567 686.066904 -44.4165983 -0.94327567 -0.00000000 31 9.75418833 0.00000000 -0.00000000 9.75418833 0.00000000 -0.00000000 32 5.27047313 -0.00000000 -0.00000000 5.27047313 -0.00000000 0.000

18、00000 33 -8.67679565 0.00000000 -0.00000000 -8.67679565 0.00000000 0.00000000 34 -8.67679565 -0.00000000 -0.00000000 -8.67679565 -0.00000000 0.00000000 35 5.04637892 0.00000000 -0.00000000 5.04637892 0.00000000 -0.00000000 36 9.47771619 -0.00000000 0.00000000 9.47771619 -0.00000000 0.00000000 37 -2.

19、84670191 0.00000000 -0.00000000 -2.84670191 0.00000000 0.00000000 38 4.45043734 -0.00000000 0.00000000 4.45043734 -0.00000000 -0.00000000 39 -5.11956521 -0.00000000 0.00000000 -5.11956521 -0.00000000 -0.00000000 40 4.66952028 -0.00000000 0.00000000 4.66952028 -0.00000000 -0.00000000 41 18.6060582 0.

20、00000000 -0.00000000 18.6060582 0.00000000 0.00000000 42 13.9560485 0.00000000 0.00000000 13.9560485 0.00000000 0.00000000 43 -5.10771002 -0.00000000 0.00000000 -5.10771002 -0.00000000 -0.00000000 44 0.00375040 0.00000000 -0.00000000 0.00375040 0.00000000 0.00000000 45 -4.92927927 -0.00000000 0.0000

21、0000 -4.92927927 -0.00000000 -0.00000000 46 -5.18012139 0.00000000 -0.00000000 -5.18012139 0.00000000 0.00000000 47 4.44389620 -0.00000000 0.00000000 4.44389620 -0.00000000 -0.00000000 48 -2.79503655 0.00000000 -0.00000000 -2.79503655 0.00000000 0.00000000 49 13.5997942 0.00000000 -0.00000000 13.599

22、7942 0.00000000 0.00000000 50 17.9444367 0.00000000 -0.00000000 17.9444367 0.00000000 0.00000000 51 4.26336045 -0.00000000 0.00000000 4.26336045 -0.00000000 -0.00000000 52 -2.76766730 0.00000000 -0.00000000 -2.76766730 0.00000000 0.00000000 53 -2.87677472 -0.00000000 0.00000000 -2.87677472 -0.000000

23、00 -0.000000002-2弯矩计算 端部第一节间跨度1/3处正弯矩为0.8=0.8×3.10=2.48其他节间跨中1/3处正弯矩以及节点处的负弯矩为0.6=0.6×3.10=1.86（七）杆件截面设计选择原则，一般情况下杆件截面的最小厚度为5mm，角钢杆件或者T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm，由表查得桁架节点板的厚度取8mm。1、上弦杆计算长度 上弦杆不改变截面，按照最大内力设计=191.55kN =2.48 =1.86选用截面，其截面几何特征为截面面积 A=21.274（）截面抵抗矩 回转半径 长细比 属于b类截面 取 查表即得欧拉力稳定系数 a.平面内稳定性计算

24、此端节点弦杆相当于两端支撑杆件，其上作用有段弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数。用跨中最大正弯矩验算 =对于这种组合T形截面杆件，在弯矩效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致杆件失稳，因此，还应验算截面的另一侧显然另一侧不控制平面内失稳，故平面内稳定得以保证。b.平面外稳定性验算关于梁的整体稳定性系数，由于，因所考虑构件内有端弯矩和横向荷载同时作用，且使构件产生反向曲率，因此取用跨中最大正弯矩根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支撑得以保证其不发生平面外失稳，课不必验算节点处的平面外稳定，只需要验算其强度。c.强度验算上弦杆节点“2”处的弯矩较大，且又比较

25、小，因此按照截面上无翼缘一边的强度进行验算。2、下弦杆下弦杆不改变截面，按照最大内力设计，取=181.683kN，计算长度 选用截面 截面几何特征： 截面面积： 回转半径： 长细比： 强度验算： 3、腹杆 节点板的厚度取6mm。a.杆件2-7，5-9：截面选择 两根杆的内力相同，计算长度基本相同，选取同一种截面L45×4，其截面几何特性为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截面因此取，查表可得当计算截面连接的是单角钢杆件时，钢材的强度设计值应进行折减，其中，按照轴心受力构件计算强度时，强度折减系数为0.85。强度验算： b.杆件4-9，3-7：截面选择 两根杆的内力相同，计算长

26、度基本相同，选取同一种截面2L45×4，其截面几何特性为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截面因此取，查表可得强度验算： c.杆件4-8，3-8：截面选择取最大内力N= 两根杆的内力基本相同，计算长度基本相同，选取同一种截面2L45×4，其截面几何特性为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截面因此取，查表可得强度验算： d.杆件6-9：截面选择内力为N=78.51kN 选取截面2L50×6，其截面几何特性为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截面因此取，查表可得强度验算： e.杆件8-9：截面选择内力为N=53.32kN 选取截面2L50

27、15;6，其截面几何特性为截面面积： 回转半径： 长细比： 属于b类截面因此取，查表可得强度验算： f.杆件6-10：截面选择连接垂直支撑的竖向腹杆，其计算长度=0.9×3450=3105mm，查看钢结构设计手册中表19-8可知，选择2L50×5十字形相连即符合要求，可不必再进行验算。 将所选择截面的杆件布置总结在下表中杆件截面选择表杆件内力kN截面规格截面积计算长度mm回转半径cm长细比容许长细比稳定系数应力Mpa名称编号上弦杆节点1-5-191.6等边双肢90×621.274218521852.793.9878.366.71500.770.887154.76下

28、弦杆节点6-8181.7不等边双肢100×80×621.2744600103502.44.61191.7224.535085.4腹杆2-75-9-12.79等边单肢45×42.5695827281.42.1441.662.21500.79660.48杆件4-93-720.23等边双肢45×45.318184023001.42.14131.4111.93500.38199.84杆件3-84-8-22.34等边双肢45×45.318169621201.42.14121.1103.81500.43197.47杆件6-978.51等边双肢50×

29、;611.38184023001.522.4121.197.3350159.75杆件8-953.32等边双肢50×611.38276034501.522.4181.6144.8350212.08杆件6-100等边十字交叉50×59.609（八）连接节点设计1、一般杆件连接焊接焊缝设计构造要求：焊缝最小尺寸为，这里，我们取t=8mm>6， ，因此取。杆件1-2所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件2-3所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件3-4所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件4-5所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件5-6所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件6-10所需焊缝长度：杆件内力，因此焊缝长度只需要符合构造要求，取。杆件1-7所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件7-8所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件8-10所需焊缝长度：肢背：肢尖：杆件8-9所需焊缝长度：肢背：肢尖：双角钢杆件的填板设置：由双角钢组成的T字形或十字形截面杆件是