钢筋结构课程设计报告

1、下载可编辑设计资料 ：北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。厂房长度为72m，跨度为 27m ，柱距 6m ，厂房高度为 15.7m 。车间内设有两台 200/50kN 中级工作制吊车 ，计算温度高于 -20 。 采用三毡四油 ，上铺小石子防水屋面 ，水泥砂浆找平层 ，厚泡沫混凝土保温层 ，1.5m*6m 预应力混凝土大型屋面板 。屋面积灰荷载 0.3kN/m 2，屋面活荷载 0.3kN/m 2，雪荷载为 0.4kN/m 2 ，风荷载为 0.45kN/m 2 。屋架铰支在钢筋混凝土柱上 ，上柱截面为 400mm*400mm ，混凝土标号为 C20。要求设计钢屋架并绘制施工图。一、

2、钢材及焊条1、钢材选用（1）结构的重要性对于重型工业建筑结构 、大跨度结构 、高层或超高层民用建筑结构和重级工作制吊车梁等都是重要的一级结构 。（ 2）荷载的性质结构构件承受的为静力荷载（ 3）连接方法为焊接类型 ，结构不可避免地会产生残余应力 、残余变形及各种焊接缺陷，有导致结构产生裂纹或脆性断裂的危险 。（ 4）工作环境计算温度高于 -20 。.专业 .整理 .下载可编辑综上：结构构件承受的为静力荷载在 -20 ，焊接结构 ，选择 Q235B 2、 焊条选用对 Q235B 型钢焊件用 E43 系列型焊条 。二、 钢屋架的外形和几何尺寸1、屋架外形选用梯形屋架 、平行弦2、几何尺寸（1）屋架

3、计算跨度 l0l215027000-2*150=26700mm（ 2）屋架的高跨比 H/l 应在经济范围内 ，选择 i =1/10 。（ 3）腹杆体系采用节间为 3m 的人字形式（ 4）屋架跨中起拱取 fl/50027m 轴线处两端高度 h0 取 1990 mm, 则屋架 26.7m 处，两端高度取 h0h0l =l02012.36m 。屋架跨中起拱高度f 按 l/500 考虑，取 53.4mm 。三、 屋架的支撑布置.专业 .整理 .下载可编辑图表1 屋架单跨尺寸图表2图表3 屋架上弦支撑构件.专业 .整理 .下载可编辑图表4 屋架下弦支撑构件四、 荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算

4、时 ，取较大的雪荷载与积灰荷载同时考虑 。则活荷载 0.4kN/m2 进行计算 。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式g k (0.12 0.0 1l1)kN / m2 计算，跨度单位为米 （m ）。标准值荷载计算表设计值（kN/m2)（ kN/m2)荷载名称原值*1.2*1.35*1.4 *1.4*0.7预应力混凝土大型屋面板1.41.681.89三毡四油防水层0.40.480.54找平层0.40.480.54.专业 .整理 .下载可编辑泡沫混凝土保温层0.10.120.135找平层0.50.60.675屋架和支撑自重0.41370.496440.558495永久荷载总和3.2

5、1373.856444.338495屋面活荷载0.40.560.392积灰荷载 (永久控制时乘 1.00.30.420.42可变荷载总和0.70.980.812因为 ，3.85444+0.98<4.338495+0.812，所以永久荷载起到控制作用，则设计屋架时 ，应考虑以下三种荷载组合 。1、 全跨永久荷载 + 全跨可变荷载F(4.3380.812)1.5646.35446kN2、全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载 ：F14.3381.5639.04646 kN半跨节点可变荷载 ：F20.8121.567.308 kN3、全跨屋架 （包括支撑）自重 + 半跨屋面板自重 +

6、半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重 ：F30.5581.565.026455 kN半跨节点屋面板自重及活荷载.专业 .整理 .下载可编辑F4(1.890.392)1.5620.538 kN五、 内力计算图表5 各杆编号图图表6 全跨内力图.专业 .整理 .下载可编辑图表7 左跨内力图图表8 右跨内力图根据 sap84 计算屋架构件内力组合表如下：.专业 .整理 .下载可编辑计算杆件内内力系数第一第二种组合第三种组合力（kN)种组左右最杆件名称全合F1*(1)半半F1*(1)+F3*(1)+F3*(1)+大最大跨F*(1F2*(2)+F2*(F4*(2)F4*(3)跨跨拉压力(1)3)(2)(3)力

7、0.00.00.00.0AB0.000.000.000.000.000.000000BC/C-9.9-7.5-3.-46-412.3-444.-444.49-204.20-65.75上D80102.62449弦DE/E-16.-11.-5.-75-681.1-726.F/FG3990639.75-726.942-326.79-198.0194GH/-19.-12.-8.-88-810.4-839.HI/IJ1740488.61-839.149-351.03-270.5214ab5.34.11.5248.239.48220.79111.5759.0559.0562655下13.9.74.4616

8、.616157.6弦bc591.21551.99267.85157.62318298.982cd18.12.7.5845.801.29767.65342.04247.50845.专业 .整理 .下载可编辑2419951.5117.9.99.9825.825de767.79767.79292.91292.91810057.57aB-10.-7.7-2.-46-449.69-414.6-209.38-111.00-449.073946.798697.95.82.6367.367Bb352.17328.93159.3994.0832459.59-6.4-4.4-2.-30-253.0-285.bD-

9、285.47-123.76-84.9484550.382474.62.82.2213.213Dc200.15196.0680.8369.33斜01523.23腹-3.5-1.3-2.-16-157.3-157.cf10772.70-146.520-44.24-74.5330杆-2.7-0.4-2.-12-125.6-125.fG-109.01-23.64-70.4609775.167670.70.71.833.399.Gd57.0199.9618.8241.412448961.12.9-2. 53.766.-39.3dg66.5629.2265.60-39.3561207565gJ1.93.6

10、-2.88.0216.71-11.7184.51-35.63 216-35.6.专业 .整理 .下载可编辑05207.7130.70.70.033.833.fE33.8428.5018.663.67330484-1.0-1.00.0-46.-46.3fF-46.35-39.05-25.56-5.030003550.60.60.031.031.gH31.0626.1617.133.37770606-1.0-1.00.0-46.-39.0gI-39.05-39.05-25.56-5.03000355-0.5-0.50.0-23.-23.1Aa-23.18-19.52-12.78-2.5100018

11、8-1.0-1.00.0-46.-46.3bC-46.35-39.05-25.56-5.03000355竖-1.5-1.50.0-69.-58.5cE-58.57-58.57-38.35-7.54杆000537-1.5-1.50.0-69.-58.5dH-58.57-58.57-38.35-7.540005370.00.00.01.6eJ0.460.980.981.691.691889.专业 .整理 .下载可编辑六、 杆件设计1 、上弦杆 GH/HI/IJ整个上弦杆采用等截面，按 GH/HI/IJ 杆件的最大设计内力设计 ，即N -888.61kN上弦杆长度 ：在屋架平面内 ，为节间轴线长度

12、，即l 0 xl 0150.8cm在屋架平面外 ：本屋架为无檩体系 ，并且认为大型屋面板只起刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况 ，取 l 0 y 为支撑点间的距离 ，即l 0 y 3 l 0 x 452.4cm根据腹杆的最大内力N aB -463.54 kN ， 查表2.8 得屋架节点板厚度为t 12mm 。屋架支座厚度 t14mm 。假定60， 0.807NA888610=4723.5mm 2f =（0.875 215）l 0 xi xi y选用 2L160 10012 短肢相并 ，2.513cml oy7.54cmA=60.2cm2,i x=2.82cm,i y=8.76cm验算，.

13、专业 .整理 .下载可编辑l 0xyl 0 yx=150,i y =452.4/8.76=34.43<=15i x =150.8/2.82=53.48<0。x 0.808 ，N / A88610/(0.808*6020)=182.69 N / m2< f =215 N / m22 、下弦杆 de整个下弦 杆采用等 截面，按下弦杆 的最大 应力 Ned =- 845.51kN计算。l0 x285cm ， l0 y3000002 150 =29700/2=14850mm2则所需截面积为N845510/215=3932.60mm2=39.32cm 2Af选 用2L140 9010短

14、肢相接， A=44.5cm 2 >39.32cm 2,ix =2.56cm, i y =6.84cml 0 xxi x=300/2.56=117<350l0 yy3 、端斜杆 aB NaB=-466.79kNi y=1485/6.84=217<350l 0xl 0 y253.5cm, 选用 2L100 10 ,A=44.6cm 2 , ix =2.56, i y =6.84验算：l 0 xxi x =253.5/3.08=83.11<150,.专业 .整理 .下载可编辑l 0 yyx 0.681i y=253.5/4.56=55.11<150N / A466790

15、/(0.662*4460)=182.67N/mm2<219N/mm 2。4 、腹斜杆 dg-gJ此杆为再分式桁架腹杆 ，在 g 节点处不断开 ，两段内力不同 ：最大拉力 ：Ndg =66.56kNN gJ=100.86kN最大压力 ：Ndg =39.35kNN gJ=35.63kN在桁架平面内 ，l0x=224.9cm 。在平面外 ，则按公式 l 0 y l10.75 0.25N 2计算：N1l0 y l1 0.750.25N 2 = l0 y 449.8 0.750.25 35.63 =337.35cmN139.35选用 2L636 ,A=11.44cm 2, i x 1.93cm,

16、i y 3.06。验算；l 0 xxi xl 0 yyi y=224.9/1.93=116.53<150=337.35/3.06=110.25<150y0.386N =39350/(0.386*1144)=89.12N/mm2<215N/mm 2mA5 、竖杆 dHN dH =-58.57kN, l 0x 0.8*304=243.2cm,l 0 y 304cm, 内 力 较 小 。 故应 当 选 用2L635,A=12.28cm 2, i x 1.94cm ， i y3.04cm 。.专业 .整理 .下载可编辑验算；x l 0 x =243.2/1.94=125.36<

17、150i xy l 0 y =400.11/3.04=100<150i yx 0.413N =58570/(0.413*1228)=115.48N/mm2<215N/mm 2mA6 、竖杆 aAN aA=-23.18kN ，因为是支座坚杆 ，所以l 0 xl 0 y201.24cm ，因为内力较小 ，所 以 按选 取 。 则 ， i xi y 201.24/150=1.34cm, 按 其 查 表 ， 2L45 6 ,A=10.16cm 2 , i x1.36, i y2.36其他各杆的截面设计 ：计算长度回转半容2*长细比(cm)径 cm许截长稳计算内力面名杆件截面形式细定应力（k

18、面称编号和规格比系N/mN)loxloy积ixiy八 x八 ycm（数m2八2）上GH/-888150.301.2L160*160.2.8.53.434.4 1500.8182.专业 .整理 .下载可编辑弦 HI/IJ.61806000*12208276830869下845.285.14852L140*944.2.6.111.217.189.de3501弦5100.000*10605684331158aB-466253.253.2L100*138.3.4.83.155.11500.6182.795506056116267Bb367.208.260.2L90*621.2.4.74.763.135

19、01173.5964802079138539bD-300229.286.2L100*623.3.4.74.063.61500.7173.385290801051412684213.228.285.13.2.3.105.86.3155.Dc2L70*53501斜23729074163189719腹-162208.313.21.2.4.74.875.80.7106.cG2L90*6150杆.7070052079130025941.5260.325.12.1.3.134.106.33.8Gd2L63*535016081028940406944100.dJ86224.337.2L63*614.1.3.

20、116.110.1500.460.6-39.9035589306532545535fE33.8150.188.2L50*59.61.2.98.474.4350135.2.专业 .整理 .下载可编辑464300535363531.0162.202.9.61.2.105.80.132.3gH2L50*5350161670053539925-23.201.201.10.1.2.146.85.20.369.7Aa2L45*6150182424163736897276-46.183.229.10.1.2.133.97.00.3122.bC2L63*51503520001637367237332-69.2

21、07.259.12.1.3.106.85.20.5109.cE2L63*51505320002894048001673竖-69.243.304.12.1.3.125.100.0.4137.dH2L63*5150杆53200028940436001310267.334.12.1.3.137.109.0.3eJ1.692L63*51503.872000289404738756-46.103.129.10.1.2.75.654.80.763.6fF2L45*615035605016373627173-46.121.152.10.1.2.88.764.40.672.0gI2L45*6150356000

22、16373661338七、 节点设计1、下弦节点 b 的设计.专业 .整理 .下载可编辑由腹杆内力计算腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即 h f 和l w ，然后根据 l w 的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝 。用 E43 型焊条角焊缝的抗拉 、抗压和抗剪强度设计值 f fw =160MPa 。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝 h f =8mm 和 6mm ，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）肢背： l w =0.7Nw =0.7*367590/(2*0.7*8*160)=143.59 ，取 150mm2h f f f肢尖： l

23、 w=0.3N=0.3*367590/(2*0.7*6*160)=82.05，取90mm2hf f fw设“bD ”杆的肢背和肢尖焊缝=8mm 和 6mm ，则所需的焊缝长度为肢背： l w =0.7Nw =0.7*300380/(2*0.7*8*160)=117.33 ，取 120mm2h f f f肢尖：=0.3N=0.3*300380/(2*0.7*6*160)=67.05，取90mm2hf f fw.专业 .整理 .下载可编辑图表 9 下弦杆节点b“Cb”杆的内力很小 ，焊缝尺寸可按构造确定，取 h f =5mm 。根据上面求得的的焊缝长度 ，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差

24、，按比例给出节点详图 （如图表 9），从而确定节点板尺寸为350mm*445mm 。下弦与节点板连接的焊缝长度为44.5cm ， h f =6mm 。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差为N =616.98-248.55=368.43kN,受力较大的肢背处的焊缝应力为f =0.75*368430/ （2*0.7*6*(445-12) ）=70.91MPa<160MPa该焊缝满足强度要求 。2、上弦节点 B 的设计“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“aB”杆节点板的焊缝尺.专业 .整理 .下载可编辑寸按上述同样方法计算得N aB =-466.79kN设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝

25、h f =10mm和 6mm ，则所需的焊缝长度为。l w =0.7 Nw =0.7*466790/(2*0.7*10*160)= 145.87mm ，取 150mm2h f f fl w =0.3Nw =0.7*466790/(2*0.7*6*160)=104.19mm ，取 120mm2h f f f为了方便在上弦搁置大型屋面板，节点板的上边缘可缩进肢背8mm ，用塞焊缝连接 ，此时，图表 10上弦 B 节点设计图h f1节点板厚度=2=t*0.5=12*0.5=6mm，.专业 .整理 .下载可编辑l w = l w = l 2hf=460-10=450mm。承受的集中力为 P=46.35

26、kN 。P46350wf =12.26N/mm 2< f f =160kN/mm20.762 0.7 h f l w 2450肢尖焊缝承担的弦杆内力差，N =462620-0=462620kN ， 偏 心 距e=10-3=7cm ，则偏心弯矩为MN e=462620*72=33308457.18N/mm2，设 h f =8mm ，则f=Nh f l w=462620=89.79N/mm 2< f fw =160 N/mm 220.720.78 460fM = 33308457.18 62= 84.33N/mm 2< f fw =160 N/mm 2Ww 20.7846022f

27、f2=84.3389.79 2=113.32 N/mm 2< f fw =160 N/mm 2f1.22满足要求 。3、上弦跨中拼接点J 的设计弦杆的拼接 ，采用拼接角钢 。为了使拼接角钢在拼接处能紧贴被连接的弦杆和便于施焊。需将拼接角钢削棱切肢。 设焊缝高度为 h f =8mm ，（ thf5)=12+8+5=25mm 。拼接角钢与弦杆的连接焊缝按被连接弦杆的最大=内力计算 ，= -888.61kN ，每条焊缝按以下算法 ：NIJl w =Nf fw =888610=247.94mm ，取 250mm40.7hf40.7 8160拼接角钢总长度L=2*lw+20=520mm。=hf5)

28、= 12+8+5=25mm，按上弦坡度热弯 。（ t.专业 .整理 .下载可编辑计算屋脊处弦杆与节点板的连接焊缝，取 h f =5mm ，则需要的焊缝长度为：l w = 2N sinwP = 2888610sin646350 =31.12mm8 0.7hff f8 0.75160按图布置节点板长度 。图表 11上弦中跨节点设计图4、下弦跨中拼接点 e 的设计将 拼 接 角 钢 削 棱 切 肢 。 设 焊 缝 高 度 为 h f =8mm，=hf5)=12+8+5=25mm 。 拼接角钢与弦杆的连接焊缝按被连接弦杆的最大（ t内力计算 ，Ned = -845.51kN ，每条焊缝按以下算法 ：l

29、 w =N845510=235.91mm ，取 240mmw =4 0.78 16040.7hf f f拼接 角钢总长 度L=2*lw+50=530mm,=.专业 .整理 .下载可编辑（ th f5) =12+8+5=25mm。弦杆较大内力为N ed= -845.51kN ，则根据弦杆与节点连接一侧的焊缝强度按正式计算肢背焊缝lw0.15K1 N maxw= 0.150.7845510 =79.27mm ，取 85mm 。2 0.7h f f f20.75 160肢尖焊缝lw0.15K 2 N maxw= 0.150.3845510 =33.97mm ，取 40mm 。2 0.7h f f f20.75 160节点板长度 ： L=85*2+50=220mm，取 300 。如下图布置 ：图表12 下弦中跨节点设计图5、支座节点 a 的设计为了便于施焊 ，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160mm 。在节点中心线上设置加劲肋 ，加劲肋的高度与节点板的高度