8节间钢结构课程设计

1、-10 -10 -目录.2.基本资料.屋架形式及几何尺寸支撑布置四.檩条布置五、杆件截面选择1. 上弦.62. 下弦3. 腹杆.8六、填板设置与尺寸选择七、节点选择1屋脊节点（I处节点）.82.下弦节点（F处节点）.93.上弦节点（C处节点）1112.144, 支座节点5. 其他节点八、参考文献钢结构课程设计计算书一、基本资料题目：某车间芬克式三角型普通钢屋架 设计资料：i=1/2.5 6m 18m 120m1. 车间为单跨厂房。2. 屋面坡度：3. 屋架间距：4. 屋架跨度：5. 屋架长度：7. 钢筋混凝土柱子的上柱截面400>400,混凝土强度等级C20。8. 车间内设有一台起重量3

2、0t的中级工作制桥式吊车，吊车轨顶标高为+12.00m。9. 屋面均布活荷载标准值为0.3 kN/m2，雪荷载标准值为0.4 kN/m2，不考虑 地震设防。10. 钢材选用Q235-B,焊条采用E43系列型，手工焊。二、屋架形式及几何尺寸 采用芬克式八节间三角形屋架。目inKt根据所用的屋面材料的排水需要及跨度要求，采用芬克式三角形屋架（上图）。屋面坡度 i=1/2.5 ，屋面倾角 a =21° 48', cos =0.9285，sin =0.3714屋架计算跨度：I 0=18000 400=17600mm 屋架跨中高度：h=17600/5=3520mm上弦长度：L= l o

3、/2cos a=9477.9mm划分为4节间，节间长度为 s=2369.5mm节间水平投影长度为 a 二scos =2369.5 X 0.9285=2200.1mm.三、支撑布置根据厂房长度大于60m跨度l=18m和有桥式吊车，故在房屋两端第二开间 和厂房中间设置三道上弦水平支撑和下弦横向水平支撑，并在跨中设置垂直支 撑。其他屋架只在下线跨中央设一道柔性系杆， 上弦因有檩条克不设系杆。另外, 在第一开间下弦设三道刚性系杆。11IIEixr四、檩条布置 每节间放两根檩条，檩条间距为 789.8mm在檩条跨中设一道拉条。0.20.240.1X 0.7898=0.158kN/mX 0.7898=0.

4、190kN/m kN/m gk=0.448kN/m1、荷载及组合 永久荷载： 波形石棉瓦 木丝板保温层 檩条自重 永久荷载总和 可变荷载： 雪荷载按最不利分布大于活荷载，故按雪荷载算雪荷载qki=0.4 X 0.7898X 0.9285=0.293kN/m檩条均布荷载设计值g+q=1.2X 0.448+1.4X 0.293=0.948kN/m 檩条作用在屋架上弦的集中力Q=2 (g q) 2 - 0.948 6 5.7kN2 2屋架和支撑自重按go=p I估算2go=p I=0.01 X 18=0.18kN/m节点荷载设计值 F=3X 5.7+0.18X 6X 2.2=19.476kN2、内力

5、计算由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，且远小于屋面永久荷载，故永久荷 载和风荷载组合时不会增大杆件内力，因此不需考虑。芬克式屋架在半跨雪荷载 作用下，腹杆内力不变号，固只需按全跨雪荷载和永久荷载组合计算屋架杆件内 力。根据建筑结构静力计算手册查出的内力系数和计算出的内力见下表。杆件名称杆件内力系数内力设计值(kN)AB-9.42-183.46上弦BC-9.05-176.26CD-8.68-169.05DI-8.31-161.85AE8.75170.42下弦EF7.50146.07FG5.0097.38CF-1.86-36.23BE、DH-0.93-18.11腹杆CE、CH1.2524.35FH2

6、.5048.69HI3.7573.04GI0.000.00上弦杆的局部弯矩M0=QL 5.7 2.24.18kN /m33端节点：M1=0.8 M0=3.34 kN - m按弦杆最大内力183.46kN计算，由规范查的中间节点板厚度取 8mm,支座结点板取10mm。(一)、上弦 整个截面米用等截面。取 AC杆段按最大内力Nab= 183.46kN、Nbc=176.26kN 和 M1=3.34kN m、M2= 2.51 kN - m 计算。 选用 2L 100X 10组成 T形截面 A=2X 19.26=38.52cm2 ,i x=3.05cm,i y=4.45cm, W=2X 63.29=12

7、6.58cm3,W=2X 25.06=50.12cm3,Zo=2.84cm 3cm=30m。1、强度验算(按节点B)，183.46 10338.52 102由负弯矩控制N MxAnx2Wix15 N/mm22.弯矩作用平面内的稳定性2.51 103 47.63+41.73=89.36 N/mm2<f=21.2 50.12 103（按 AB杆），由正弯矩M控制。入x= 空西 77.7 入=150（刚度满足），查表的书x=0.702 ix 3.05x=Nex=t 1178.1kN按有端弯矩和横向荷载同时作用使构件产生反向弯矩，取pmx=0.85.NM2 67.85 24.4092.25 f

8、215 N/mm2ANxAx2W1x(1 0.8LNex为防止受拉区发生屈服导致构件失去承载能力按下式验算,N AxW2xmxM x1.25 旦Nex'183.46 10338.52 1020.85 3.34 1061.2 50.12 103 1 1.2518346 101178.110310.98N/2 2mm 215N / mmM控制。在考虑范围内，满足要求。3、弯矩作用平面外的稳定，由负弯矩236.95(0.75A ra CQo.25而6)469.25cmloy=l1(0.750.25 ) =2N1l0yy ly469.254.45105.51500.95 （因弯矩使翼缘受拉）0

9、.0005 y查的y0.520，b 1.0txM x91.59yAbWlx17.74109.33 N / mm2 < f=215 N/mm2满足要求。（二）、下弦 整个下弦采用等截面。按最大内力NAE=+170.42kN计算。屋架平面内计算长度根据最大节间FG,即l0x 369.6cm。屋架平面外计算长度因只在跨中有一道系杆，故l0y880cm。An N 170.42 1 03801.95cm2802cm2215选用2L 75X 50X 5短肢相连,2AnA 2 6.13 12.26cm , ix 1.43cm ,iy3.68cm 。170.42 103Anl0xl0yiy12.2636

10、9.61.438803.76（三）腹杆1、CF 杆NCF=-36.23kN,选用 2L50X4,lpxix151.81.542、Nbel0yiy189.72.43102 139.00258.5234.0 l0x 0.8lN/mm2vf=215 N/mm（满足）350 （满足）350（满足）0.8 189.73151.8cm , lgyI 189.73cm。A=2X 3.9=7.8cm , ix 1.54cm , iy 2.43cm。故98.678.182.6N / mm2BE、DH干18.11kN ,150 （满足要求）。查附表得150 （满足要求）。215N /mm2 （满足）94.7cm,

11、x 0.562。12 -yo选用L 50X 4, A=3.9cm, iyo 0.99cm , 1。0.9l85.2cm。故2鴛时150,查得0.647 。12 -NA 0.647 3.9Ncf24.35kN ,I 255.2cm,选用2L 45 X 4,2A=3.49X 2=6.98cm , ix 1.38cm,iy 2.24cm ,l00.9l229.7cm。故单角钢单面连接计算构件性的强度设计值折减按下式计算:31811 1071.8N /mm20.85 215183N /mm2（满足要求）103、CE CH干r=0.85十翥 258 350单角钢单面连接计算构件稳定性时的强度设计值应与折

12、减，得丫Rf 0.85 215 183N/mm2 （满足）。24.35 1032 69.8N / mm3.494、FHHI杆两根杆米用相同截面，按最大内力NKG=73.04kN 计算。lox 255.2cm ,选用 2L45X4,l0y 2 l 2 255.2cm510.4cm。A=2X 3.49=6.98cm, ix 1.38cm , iy 2.24cm。故l0xix255.21.38184.9350 （满足要求）。l0yiy510.42.24227.9 350 （满足要求）。373.04 106.98 102104.6N/mm2 f 215N/mm2 （满足）N BF56.4kN ,345

13、.6cm，选用L 56X 5,杆件受拉。An56.4 1035.42 102104 f 215N / mm2 （满足）。-10 -5、GI 杆N 0, l 352cm,对连接垂直支撑的屋架，选用2L45X4组成的十字形截面，并按受压支撑 验算其长细比。ioy 1.73cm , l00.9l0.9 352316.8cm。故六、填板设置与尺寸选择h 3168 183.1 200(满足要求)i yo 1.73杆件名称杆件截 面节间杆 件几何 长度(cm)i(cm)40i(压 杆)80i(拉 杆)(cm)实际填板间距(cm)每一节 间填板 数量(块)填板 尺寸 bX tXh(cm)上弦杆2L 100X

14、 10236.93.05122118.451-60 X 8X 120下弦杆AE EF2L 75 X 50 X5长边 外伸255.21.43114.485.072-60X 10X 70FG369.692.403-60 X10X70腹杆IH、HF2L 45X 4255.21.38110.485.072-60 X10X70CF2L 50X 4189.71.5461.663.232-60 X10X70IG2L 45X 4352-60 X10X80七、节点选择1屋脊节点(I处节点)HI杆与节点板的连接焊缝：取肢背和肢尖的焊角尺寸分别为-18 -hf1 5mm, hf24mm ,则杆端所需的焊缝长度为肢背

15、lw1iN2 0.7 hfiffw73 041032hf1 0.7 10 55.65mm 取 60mm2 0.7 5 160肢尖I w2w 2hf2 0.373.04 1032 0.7 hf仰2 0.7 4 1602N8 32.46mm 取 40mm故按构造布置焊缝，取弦杆与节点板连接焊缝受力不大，且连接长度较长, 焊脚尺寸5mm满焊。上弦杆DI杆与节点板连接时所需焊缝长度:肢背lw11N2 0.7 hf1ffw2hf10.7161.85 1032 0.7 5 16010 111.16mm 取120mm肢尖l w22N2 0.7 hf1ffw2hf20.3161.85 1032 0.7 5 1

16、6010 53.35mm 取 60mm取 85mm拼接角钢验算，采用与上弦相同截面的角钢，肢背处割棱采用与上弦相同的 角钢L 100X 10,肢背处割棱，竖肢切去 =t+hf+5=10+5+5=20m。竖肢切口后经 热弯成型对焊。接头一侧需要的焊缝计算长度为：lw w 2hf 81.18mm，4 0.7 hf ff拼接角钢总长度：l 2(lw 10)2 (85 10) 10 200mm 。节点板如图所示:2 IK2、下弦节点(F处节点)由于屋架跨度18m超过运输界限，故将其分成两榀小屋架，在节点F处设置 工地拼接。下弦杆的节点焊缝：受合力为零，按构造焊接，焊缝长度50mmhf=5mm腹杆与节点

17、板连接焊缝受力不大，且连接长度较长，故按构造布置焊缝，取 焊脚尺寸5mmCF杆与节点板连接时所需焊缝长度：肢背lw11N2 0.7 hf1 ffw2hf135mm肢尖I w22Nw 2hf 22 0.7 hf1ffwFH杆与节点板连接时所需焊缝长度:肢背Iw11N2 0.7 hf1 ffw2hf145mm肢尖I w22N2 0.7 hf1ffw 2hf236.23 1032 0.7 5 16036.23 1032 0.7 5 16048.69 1032 0.7 5 16048.69 1032 0.7 5 16010 32.64mm 取0.710 19.70mm 取 25mm0.310 40.4

18、3mm 取0.710 23.04mm 取0.325mm拼接角钢验算，焊脚尺寸=5mm采用与下弦相同的角钢L 75X 50X 5,竖肢 切去 =t+hf+5=5+5+5=15m。竖肢切口后经热弯成型对焊。焊缝长度Afw . c _- w4 0.7 hf ff12.24 215 102117mm,取 120mm拼接角钢总长度:上弦板、腹板与节点板的焊缝尺寸均取 hf 5mmI 2(lw 10) a 2 (120 10) 10270mm。4 0.7160-19CE CH杆与节点板的焊缝尺寸:肢背lw11N2 0.7 hf1ffw2hf10.724.35 1032 0.7 5 1601025.22mm

19、取 30mm肢尖I w22N2 0.7 hf1ffw2hf20.324.35 1032 0.7 5 1601016.52mm取 25mm19 -CF杆与节点板的焊缝尺寸:肢背lw11N2 0.7 hf1ffw2hf10.736.23 1032 0.7 5 1601032.64mm取 35mm肢尖l w22N2 0.7 hf1ffw2hf20.336.23 1032 0.7 5 1601019.70mm取 25mm确定节点板尺寸为400mrK 400mm节点板缩入深度为中荷载Q计算。hf1 %6mm肢背塞焊缝按集4mm。Qf(20.7hf1lw1)1.06N / mm2 ffw 160N / m

20、m2 (满足要求)。N 176.26 169.05 7.21kN，偏心距 e=70mm,169.05 7.21kN，偏心距 e=70mm,肢间焊缝承受弦杆的内力差 故按构造布置焊缝，不作计算。如下图示肢间焊缝承受弦杆的内力差N 176.26故按构造布置焊缝，不作计算。4、支座节点1）、下弦杆与节点板焊缝计算：因Nae170.42kN，故-10 -肢背lw11N2 0.7 hf1ffw2hf10.73170.42 1010 116.51mm 取2 0.7 5 160120mm肢尖I w22NW 2hf 22 0.7 hf1ffW0.3170 42 10310 55.65mm 取 60mm2 0.

21、7 5 1602）、上弦杆与节点板焊缝计算:N AB183.46kN，肢背为塞焊缝，肢背、肢尖均按节点板满焊,hf 5mm，焊缝长度仅考虑节点中心右边板长的焊缝长lw 47.5/cos21.8o1 50cm承受荷载为N183.46kN,M183.46 (10 3)1284.22kNg3m取 hf =5mmri2182.461284.22 62J()123.7N /mmV 1.222 0.7 0.5 502 0.7 0.5 50fW 160N / mm23）、底板计算：支座反力 R=4F=4X 19.476=77.9kN根据构造要求，取底板尺寸250mrhC 250mm锚栓采用M24并用U形缺口

22、。 fc 9.5N/mm2，柱顶混凝土的压应力为：C20混凝土,77.9 103250 250 3.14 252 2 55 50磁®2"9.5N/mm2(满b1a1無 0.5，得 0 058-26 -pa20.058 1.42 1772 2580Ngmm2所需底板厚度：tJ6 誥0 8.69mm，取 t=15mm4）、加劲肋计算加劲肋厚度取10mm焊脚尺寸hf 6mm。19.5kNM Ve 19.5罗 1217.2kNgmm3 219.5 1032 0.7 6 150lw 2a 2(b t 2c)2 250 2 (250 10 2 15) 60860mmf f 0.7 hflw77.9 1031.220.7 6 860 17'68mm<f160N/mm2 (满6 1217.2 103q 1.22 2 0.7 6 150235.25N / mm2 f 7160N / mm2 (满足要求)5）、加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计