钢结构计算书

1、星外N大羊课程设计课程名称：钢结构设计设计题目：昆明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：指导教师：日期：教务处制及刃理工夫考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：课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计课程设计主要内容：（一）设计资料昆明地区某工厂金工车间，长度90ml柱距6m,车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用x6m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400x400mm混凝土C20,屋面活荷载kN/m

2、2,屋面积灰荷载kN/m2,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)21m24m(1)L0=L(2)L0=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）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、荷载及内力计算(1)屋面恒载

3、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内力。(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内力图计算杆力。(7)确定各杆最不利内力(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)设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计

4、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)要在计算书内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内力，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

5、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.荷载何内力计算1）荷载标准值永久荷载标准值：220mmi水泥砂3找平层：kN/m三毡四油防水层：kN/m222x 21)= kN/m预应力钢筋混凝土大型屋面板：kN/m屋架和支撑自重：+0.011L）=+可变荷载标准值：屋面活荷载：kN/m2屋面积灰荷载：kN/m22）节点荷载计算全跨屋面永久荷载作用下P=(+)x6X=x6X=(kN)全跨可变荷载作用下P=X6X+XX6X=(+X)X6X=(kN)当基本组合由可变荷载效应控

6、制时，上弦节点荷载设计值为Spx+x(+x)x6X=x+x=(kN)当当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为Spx+x(x+x)x6X=+=(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=(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：R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由部分永久荷载(屋面板重)和可变荷载(屋面活荷载)换

7、换算得的节点集中荷载。则：P1=X=(kN)P2=x(x+x)x6X=(kN)P3=xx6x=(kN)P4=(X+X)x6X=(kN)内力计算杆力组合表杆件编号杆件内力系数杆件内力1计名P=1第一组组合第二组组合第三组组合算杆称左右全（Pi+P2）Pi+F2P3+P4力（KN）AB0000000上BD弦DFFHab+下bc+弦cd+de+aBBb+斜bD腹Dc+杆cFFd+dH+竖Aa0腹Cb0杆Ec0Gd0He0000000（彳i3.杆件截面选择1）上弦杆（选用两根不等边角钢短肢相并）NFH=（最大）lox=150.8cmloy=301.6cm愎杆Nmax=,查表得节点板t=10mm支座节点

8、板厚度t=12mm田、aclaN529169cc/ccc2取TE入=60,（）=,A3049.88mmf0.807215lox150.8.loy301.6x2.15cm,iy5.02cm6060选用2L125X80X8短肢相并，A=cm2ix=2.28cm,iv=6.07cmxy验算:l ox150.82.2866,14 < =150l oyiy301.66.0749,69 < =150因为b1B15.62>生0,56301613.51t8h1252222所以lyz31（1工）45（1迎7）60,4<150t52.7b14852.71254由表查得x 0.773,NxA

9、5291690.773 3197.8=214N /mm2215N /mm(2)下弦杆Ncd= lox =300 cm ,loy=1050cm ,节点板t=10mm支座节点板t=12mm 入=60,5199540.807 215 22996.77mml ox300 5cm , 60iyloy 1050 广广17.5cm60选用2L125X80X8短肢相并A=cm2ix=2.28cm,iy=6.07cm验算：xlox300loyiy2.2810506.07131,58<=350172,98<=35012515.62>0.56loy0.5610504.704125所以lyzl2t2

10、1oyi52.7b143.71251050282（1）58,13<35052,712542215N /mmN5199542-=N/mm<fA3197.8(3)端斜腹杆aBNaB=,lox=loy=270.9cm,t=10mm,入=60,4=3189930.80721521838.52mmlox270.9604.52cm,loy270.9604.52cm选用2L100X80X7长肢相并，A=cm2ix=2.39cm,iy=4.71cm验算：x应270113.35<=150ix2.39l oy iy270.94.7157.52 < =150因为牛与1,42噤0.48 270

11、98016.25所以lyzy(11.09 804 )27092 7257.52 1.124 64.65查表得yz0.788N 318993A 0.788 1931.2=N /mm2 < f 215N / mm2Bd,bD,Dc同aB,计算长度l0x=l°y(4)斜杆cFNcf=,lox=258.08cm,l°y=322.6cm,t=10mm,入=60,4=l ox688890.807 215ccr2397 mm258.08604.30cm ,iyoy322.6605.38cm选用2L75X50X5,A=12.25cm20长肢相并ix=2.39cm,iyxy=2.20c

12、m验算lox258.08107.98<1=1502.39loyiy322.6146.64<=1502.20因为bt35050.84loy10.00yba0.4832265030.97所以lyzy(1410950-1.092502)146.641.02632265150.45由lyz查表的yz0.306215N/2 mmL68889=N/mm2<fA0.3061225FddH同cF计算长度lox=loy(5)竖杆GdNGd=,lox=240cm,10y=300cm内力小，按入选择ix 辰 240 1.6cm150l oy3002cm150选择 2L50X5A=9.606cm2i

13、x= 1.6cmiy=2.45cmEC, Cb 同 GdI = l lox oyAa也同Gdlox = loy屋架杆件截面选择表名称杆件编号内力(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N/mim端部焊缝Hf-LcoLoxLoyixiy入x入y肢背肢尖上FH2L125X150214弦80X8短肢相并下弦cd15010502L125X80X8短肢相并350斜腹杆aB2L100X80X7长肢相b2L100X80X7长肢相并3508一1206-80bD2L100X80X7长肢相并150890670Dc2L100X

14、80X7长肢相并350860660cF2L75X50X5长肢相并150550450Fd2L75X50X5长肢相并150550450dH+2L75X50X5长肢相并3505-505-50竖腹杆Aa2102102L50X51505-505-50Cb1922402L50X51505-505-50Ec2162702L50X51505-505-50Gd2403002L50X51505-505-50He0l00.9l2L70X5十字形截面max115.05_4.节点板计算(1)上弦节点"B'。节点板尺寸为-对aB杆,NBa-318.993kN,NBb250.543kN,只要计算Ba杆即可

15、。肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm和6mm则所需焊缝长度为:肢背：lwkN0.7htftw0.65318993H6mm,取140mm20.78160肢尖：lWk2N20.7htftw0.35318993皿“八83mm取100mm20.76160对bB杆,肢背：l w20.7 htk2Nftw2 0.7 8 1600.3525054320.7 htftw2 0.76 160k1N65mm,取 80mm肢尖：lW0.65 250543可91mm ,取 110mm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,这时hf - 5mm 2承受集中力P=lw lw 370 10 360

16、mmPf 2 0.7 hf lw43873 17.4N/mm2<ftw2 0.7 5 360160N /mm2肢尖焊缝承担弦杆内力差 N=318993N偏心矩e=6.1cmM=N - e=318993X 61=N mm hf 8mm ,则318993N _2 0.7 hflw 2 0.7 8 33086.308N / mm2 < ftw-2160N/mmM 6 194585732M - 2 95.723N /mmWw 2 0.7 8 330肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm和6mm则所需焊缝长度为:（1.22）2.92.042（95723）N0.35 190869 50mm,取 70m

17、m 0.7 ht ftw 2 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:i20.944N/mm2<ftw160N/mm21.22上弦节点"D'。节点板尺寸为-NDb190.869kN,NDc121.542kN只要计算Db杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm和6mm则所需焊缝长度为:肢背：l wkN2 0.7 htftw0.65 1908692 0.7 8 16069mm,取 90mm肢尖：l肢背：lwkN20.7htftw0.6512154220.7816044mm,取60mm肢尖：lwk2N2 0.7 htftw0.

18、3512154232mm,取60mm20.76160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,lwlw30010290mm承受集中力P二f 2 0.7 hf lw438732 0.7 5 29021.612N/mm2 < ftw 160N/mm2肢尖焊缝承担弦杆内力差N=190869N偏心矩e=6.1cmM=N-e=190869X61=Nmmhf8mm,贝UN T2 0.7 hflw1908692 0.7 8 29058.765N/mm2 < ftw160N /mm2M(1.22)2M 6 11643009Ww2 0.7 8 2902

19、74.166N/mm2.58.7652 (74.166)21.2285.552N /mm2 < ftw-2160N /mm上弦节点“ F”O节点板尺寸为-肢背：l wk1N0.7 htftw肢尖：lwk2N2 0.7 htftw0.35 226709mm ,取 50mm2 0.7 4 160NFc68.889kN,NFd22.67kN只要计算Fc杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf5mm和4mm则所需焊缝长度为:0.6568889口40mm取60mm20.75160对Db杆,Pf2 0.7 hf lw438732 0.7 5 25025.07N/mm2 < ftw 160N /m

20、m2肢背肢尖焊缝分别采用hf5mm和4mm则所需焊缝长度为:肢背：lw50肢尖：lw50节点板上边缘可缩进肢背8mml用塞缝连接，这时hf-5mm,2.'."_lwlw26010250mm承受集中力P二肢尖焊缝承担弦杆内力差N=68889N偏心矩e=6.1cm8mm,则M=AN-e=68889X61=4202229Nmmhf68889NL-Z20.7hflw20.7825024.603N/mm2<ftw160N/mm264202229M-Z2Ww20.78250236.019N/mm22M2N()1.2224.6032(36.019)238.431N/mm2<ft

21、w160N/mm21.22对于节点“C，“e”G,所受内力较小，杆件Aa,Cb,Ec,Gd采用焊缝脚寸hf5,最小焊缝长度lw50mm0(2)下弦节点板b设计：角焊缝强度设计值ffw160N/mm2Bb杆的肢背和肢尖焊缝分别采用Hf8mmHf6mm肢背：lwK1N肢尖：lw0.7250543w97.8mm取120mm20.7hfft20.78160K2N0.3250543255.9mm取80mm20.7hfftw20.76160Db杆同理计算K1N0.7190869w74.5mm取90mm20.7hfftw20.78160,K2N0.3190869lw42.6mm取60mm20.7hfft20

22、.76160Cb杆内力很小，Hf5mm,根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为290x265mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为290mmHf6mmN426.055212.370213.685kNK2Nf20.7hfftw0.75213685261.14N/mm20.76(29010)2<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ffw160N/mm2Dc杆的肢背和肢尖焊缝分别采用Hf8mmHf6mm肢背lwKiN肢尖：lw2 0.7 hfftw2°77ni0 47.48mm 取60mmK2N2 0.7 hf ftw0 3 12154527.13mm取 4

23、0mm2 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杆内力很小，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160mmHf 6mmN 519.954 426.055 93.899mmK2 N2 0.7 hf ftw0.75 9389955.89mm2 0.7 6 (160 10)22(N / mm ) <160( N

24、 /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 40mmGd杆内力很小，H f5mm,根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为140X180mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为140mmHf6mmK2 N2 0.7 hf ftwN519.954511.6188.336mm5.72mm0.75633620.76(16010)22(N/mm)<160(N/mm)满足强度要求(3)支座节点板“a”计算支座反力R=R307111fcc14.3221476.3m