钢结构课程设计计算书

1、钢结构课程设计计算书一、设计资料某厂房总长90m，跨度21m屋盖体系采用1.5 X 6.0预应力混凝土屋板1、 结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为 C30, 屋面坡度为i=1：10 ； L为屋架跨度。地区计算温度高于-20 C,无侵蚀性介质， 地震设防烈度为8度。2、屋架及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数节点荷载 P=1.0作用下杆件的内力如附表图所示。屋架采用的钢材为Q345钢，焊条为E50型。3屋盖荷载标准值：见下表荷载类型何载名称荷载标准值KN/m2永久荷载三毡四油上铺绿豆沙防水层0.4水泥砂浆找平层P0.4保温层0.55一毡二油隔气层0.05水泥砂浆找平层0.3预

2、应力混凝土屋面板1.45屋架自重0.12+0.11x21=0.351可变荷载屋面活何载标准值0.7积灰何载1.0雪荷载0.35、屋架尺寸及几何形式：如下列图三、荷载计算1.永久荷载各项标准值为三毡四油上铺绿豆沙防水层 0.4 KN/m2水泥砂浆找平层0.4 KN/m2保温层0.55 KN/m2一毡二油隔气层0.05 KN/m2水泥砂浆找平层0.3 KN/m2预应力混凝土屋面板1.45 KN/m2屋架自重0.12+0.11x21=0.351 KN/m2那么永久荷载标准值为：3.501 KN/rri2.可变荷载各项标准值为屋面活荷载标准值：0.7 KN/m2积灰荷载：1.0 KN/m2雪荷载：0.

3、35 KN/m2那么活荷载标准值为：0.7+1.0=1.7 KN/m 2(活载与雪载冋时出现，两者中取较大者)3. 荷载组合：设计时，考虑三种荷载组合：(1) 全跨永久荷载+左半跨可变荷载(2) 全跨永久荷载+右半跨可变荷载(3) 全跨永久荷载+全跨可变荷载在此题中设计时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比， 不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载设计值：按照可变荷载效应控制的组合：Fd = 1.2 3.501 1.4 0.7 1.4 0.9 1.01.5 6 = 57.97KN其中，永久荷载，荷载分项系数rq =1.2 ；屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数r

4、Q =1.4 ；组合系数-0.7 ；积灰荷载，rQ2 =1.4,* 2 =0.9；按照永久荷载效应控制的组合：Fd = 1.35 3.501 1.4 0.7 0.7 1.4 0.9 1.0 1.5 6 =60.093KN其中，永久荷载，荷载分项系数rq =1.35 ；屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数rQ =1.4 ；组合系数二=0.7 ；积灰荷载，rQ2 =1.42 =0.9；故节点荷载取60.093 KN4.内力计算用图解法或数乘法皆可解出在全跨荷载作用下屋架杆件的内力，屋架杆件 内力图和内力表如下：507 GD.M706,1584,7B3000/ 己4辺 P 长度mmaceggeca屋架几

5、何尺寸及内力图屋架杆件内力表注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件杆件轴线长度MM单位何载 内力KN何载作用 内力KN杆件轴线长度MM单位何载 内力KN何载作 用内力KN上弦杆AB142700下弦杆ac28504.1246BD3014-7.472-48.4ce30009.744584.7DF3014-11.262-675.8eg300011.962717.8FH3014-12.18-730.9gg300011.768706.1斜腹杆Be26135.808348.5竖 杆Aa1999-0.5-30cD2864-4.409-264.6Cc2290-1.0-60De28642.79216

6、7.6Ee2590-1.0-60eF3124-1.572-94.32Gg2890-1.0-60Fg31240.32819.65端 斜 杆aB2530-7.684-461gH33900.71342.85.杆件设计腹杆的最大内力值为461KN查课本表7.4，得出中间节点板厚度为10mm 支座节点板厚度为12mm1上弦杆整个上弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是 FH杆，N=-730.9KNlox=150.8cm loy=300cm选用：2L125x80x10 短肢相并A=39.4cm2ix=2.26cmiy=6.11cm两角钢之间加10mm厚填板。验算长细比：、lox 1

7、5Q8 ix2.26.，厂空，迴二49.0满足长细比的要求iy6.11由于x大于y，热轧不等边角钢短肢组合将绕x轴失稳，故由x查表得:= 0.6827309000.682 3940272 N/ mm 彳 <310N/ mm满足要求填板每个节间放一块满足l范围内不少于两块l=75.4cm<40i=402.26=90.4cm。2下弦杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是 eg 杆，N=717.8KN lox=300cm loy=1500cm连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm可不考虑螺栓孔削弱。选用：2L100x80x8 短肢相并2A=2

8、7.8 cm ix=2.37cmiy=4.73cmlox=x 3002.37-126.5 :： ' =350r loy 1500, y317.1 ： = 350iy 4.73-=N = 71780° = 258.2 N mm2 : 310N 2满足要求A 2780mm填板每个节间放一块满足 l范围内不少于两块l=150cm<80i=802.37=189.6cm。(3) 端斜杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢长肢组合，其中设计内力最选用：2L 100x80x8 长肢相并2A=27.8 cm ix=3.15cmiy=3.49cm大的是 aB杆，杆长 L=2530mm,

9、 N=-461KN lox=L=253cm loy=L=253 cmloxix2533.15= 80.3 ： =150loy 253iy - 3.49由于x大于y，热轧不等边角钢长肢组合将绕二 72.5 ： =150x轴失稳，故由x查表4.2得：=0.572"恰。鳥噥。二289.9 N/ mm2 <310 N/佶满足要求填板放两块，la = 84.3cm ： 40i = 40 2.37 二 94.8cm(4) 斜腹杆6 .节点设计肢背和肢尖均为8mm，那么所需焊缝长度0.7N0.7 444040lw = +8mm =+ 8mm = 209.3 mm2hef2汉 0.7域6如60

10、210mmlw"' =oa444040 + 8mm = 96.15 mm 取2heffw2 汉 0.7 疋 6 汉 160100mm设cD杆的焊角尺寸肢背和肢尖均为 6mm，所需的焊缝长度为lw竺 8mm = °7 351100 8mm = 200.8 mm2hef2 0.7 6 160210mmlw0.3N2heffw8mm0.3 3511002 0.7 6 1608mm = 86.37mm90mmCc杆受力较小，按构造焊就可以了，焊角尺寸选 6mm根据以上焊角尺寸，并考虑间隙和误差，选取节点板尺寸为:- 一 一 ".'一r. ' &qu

11、ot; - ' -445mmx 390mm一节点板左右的下弦杆内力差 肢背处剪应力为：(N =744150迢05270=4；/ /38880N2 t f = 90.4N / mm2 <160 N/ mm2 0.7 6 (445 -12) 故接点板设计满足要求。2 >上弦节点B ,上弦节点B0.75 438880Bc杆焊缝长度和c节点的相同设aB杆焊角尺寸肢背和肢尖均为 8 mm，所需的焊缝长度为:lw :=吧 8mm 二 °.7 572470 8mm =231.6 mm2heffw2 0.7 8 160取240mmIw0.3 N c0.3 5724708m m2h

12、effw2 0.7 8 1608m m = 103 .8mm110mm设计节点板的尺寸为：470mm x490m节点荷载由槽焊承当，两斜杆内力差由角焊逢承当，槽焊强度不用验算, 验算角焊缝：N2 -N12 0.7 hf lw572470112.5N/mm2<160 N/ mm2 0.7 8 45466M6 64.7 10n n oo2 0.7hf|w 2 0.7 8 4542= 158.1N /mm<160 N/ mm(f)2(二 f/1.22)2 = ；112.52(158.1/1.22)2 =140.85N / mm2<160 N/ mm故节点板设计满足要求(3)屋脊节点

13、I屋脊节点I弦杆一般采用同号角钢进行拼接。为使拼接角钢与弦杆之间能够密合， 并便于施焊需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一局部宽度一般为 t+ Hf+ 5 mm 。拼角钢的这局部削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝 长度按弦杆内力计算。设焊缝hf =10 mm，那么所需要焊缝计算长度为一条焊缝：9494070.7 10 160二 848mm共四条焊缝，认为平均受力，每条的实际长度lw =2lw 20=484mm拼接角钢长度取5 50mm故节点板的设计满足要求4柱角节点a1. 底板计算支反力Rd = 645KN ,混凝土强度C20 , f9.6N MM 2，所需底版净面积：A.二 645

14、10 二 67188 mm29.6锚栓直接取d=25mm,锚栓孔直径为50mm，那么所需底板毛面积：A = An Ao =671.88 2 5 4 3.14 52 1731.5CM 2按照构造要求采用底板面积为面 a >4=28疋8=784731.5 cm2 ,垫板采用-100 X10疋0，孔径26mm。实际底板净积：An =784 -2 4 5 -3.14 521724.4cm2底板实际应力：3M 2645 10q2 = 8.9724.4 1014上上卜18.9cm、2丿I 2丿1.413 4b1 =13.39.43cm18.9：=鲁°.5，查表得P =0.056,那么:M = -qa2 =0.056 8.9 1892 = 17803 N MM所需底板厚度:丄 6M 6 17803t22.8mm 用 t=24mm,F205那么底板的尺寸为-280疋80疋4。2、加劲肋的计算加劲肋连接焊缝传递的力V上=竺-161.3KN44M 二VE =161.3 6.65 =1072.6KN 6mm,节加劲肋高度厚度取与中间节点板相同即-405 X140 X12采用hf验算焊缝应力；161.3X032 0.7 6495-12= 39.8N/mm2<160 N/ mm= 32.8N/mm2&