钢筋结构计算书

1、.一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料1）某工业厂房市：梯形钢屋架跨度为21m，长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩系统，屋面板采用100mm厚彩钢复合板外侧基板厚度0.5mm，侧基板厚度0.4mm，夹芯资料采用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20kN/m2计算，檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400400mm。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条与支撑自重标准值按0.40kN/m2计算。根本雪压取0.4kN/m2，根本风压取0.45kN/m2。（2）屋架计算跨度：l021m20.15m20.7m（3）跨

2、中与端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h01.990m，h01.9975。三、结构形式与部署屋架形式与几何尺寸以以下列图依照厂房长度90m、跨度与荷载情况，设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用关闭联合，厂房两头的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同样。在全部柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的牢固，在柱间下弦平面的跨中与端部设置了柔性系杆，以传达山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两头各设置一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑部署如图2所示。1/15.桁架上弦支撑部署图桁架下弦支撑部署图垂直支撑22梯形钢

3、屋架支撑部署图SC上弦支撑；XC下弦支撑：CC垂直支撑；GG刚性系杆；LG柔性系杆四、荷载计算与力组合荷载计算屋面活荷载为0.6kN/m2，雪荷载为0.4kN/m2,计算时取两者最大值。故取屋面活荷载0.6kN/m2进展计算。风荷载：根本风压为0.45kN/m2，查表可知，风压高度变化系数为1.0，当屋面夹角2.86小于15时，迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面体形系数为-0.5，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值垂直屋面为迎风面：1=1.40.61.000.450.378kN/m2背风面：22=1.4.0.51.000.450.315kN/m关于轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能

4、大于屋面永远荷载，腹杆中的力可能变号，必定考虑风荷载组合，但此处风荷载小于永远荷载，可不考虑风荷载的组合。由于均小于屋面永远荷载0.65荷载分项系数取1.0，因此可知，风吸力较小而且在截面选择时，对力可能变号的腹杆，不论在荷载作用下是拉杆仍是压杆，均控制其长细比不大于150。设计屋架时，应试虑以下三种荷载组合。荷载计算表2/15.荷载名称标准值（）设计值（）彩钢复合板0.250.25*1.2=0.3（100mm）屋架、檩条、拉条及支0.40.4*1.2=0.48撑自重永远荷载总0.650.78和屋面活荷载0.50.5*1.4=0.7可变荷载总0.50.7和全跨永远荷载全跨可变荷载全跨永远荷载与

5、可变荷载：F(0.780.7)1.757.519.43kN全跨永远荷载半跨可变荷载：全跨节点永远荷载：F10.781.757.510.24kN半跨节点可变荷载F20.71.757.59.2kN全跨屋架包括支撑自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重F30.481.757.56.3kN半跨节点屋面板自重与屋面活荷载F4(0.30.84)1.757.514.96kN左跨力求和右跨力求3/15.全跨力求力表内力系数（F=1）第一种组合第二种组合第三种组合杆件种类杆件编号全跨左半跨右半跨F*F1*+F2*F1*+F2*F3*+F4*F3*+F4*计算杆件内力AB000000000BC-8.3-

6、5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3CD-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3DE-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7EF-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7上弦FG-13.8-6.1-6.1-268.1-197.4-197.4-167.0-167.0-268.1ab4.63.11.189.475.657.269.743.489.4bc11.06.83.4213.717

7、5.2143.9158.6113.9213.7下弦cd13.77.05.2266.2204.7188.1178.2154.6266.2Ba-7.5-5.0-1.9-145.7-122.8-94.0-112.9-71.8-145.7Bb5.93.61.8114.693.577.084.460.8114.6Db-4.4-2.2-1.7-85.5-65.3-60.7-56.6-50.0-65.3Dc2.90.81.656.337.144.428.839.356.3Fc-1.60.4-1.6-31.1-12.4-31.1-4.4-31.1-31.1斜腹杆Fd0.3-1.61.45.2-12.015.6

8、-19.320.120.1Aa-0.5-0.50.0-9.7-9.7-5.1-9.7-3.2-9.7Cb-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4Ec-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4竖腹杆Gd0.40.10.17.85.05.03.83.87.8五、杆件设计上弦杆4/15.整个上弦采用等截面，按EF杆件的最大设计力设计，即N-268.1kN上弦杆计算长度在屋架平面：为节间轴线长度，即loxl01.752m在屋架平面外，本屋架为有檩系统，且认为檩条与支撑的穿插点不连结，依照部署和力情况，取loy为支撑之间的距离

9、，即loy3.504m依照屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面采用两个不等肢角钢短肢相拼，腹杆最鼎力N145.7kN，查表2.8，节点板t6mm，支座节点板厚度t8mm假定80，查Q235钢的牢固系数表，可得0.688由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类，那么需要的截面积为：AN303.631032052.7mm2f0.688215需要的展转半径：ixlox1752mloy3504m43.8mm21.9mmiy8080依照需要A,ix，iy查角钢规格表，采用2100806，肢背距离6mm，那么：A2120mm2，ix24mm，iy45.4mm按所选角钢进展验算：xl0 x175273ix24

10、yl0y350477.2iy45.4知足长细比150的要求。由于b1/t100/616.70.56l0y/b10.563504/10019.6，所以yzy77.2由于yx，只要要求x。查表X0.707，那么5/15N268.1103.MPa178.87MPa215MPayA0.7072120故所选截面合适。下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最鼎力所在的杆件计算。N266.2kNlox3500mm，loy20700210350mm因跨中有通长系杆，所需截面积为AN266.21031238mm212.38cm2f215采用275506，由于l0yl0 x，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距6mm，A

11、14.52cm212.38cm2，ix1.42cm，iy3.63cm2xl0 x350246.5350ix1.42yl0y1035285.1350iy3.63由于b1/t75/612.50.56l0y/b10.5610350/7577.28，所以yzy285.1350，知足要求。端斜杆aB杆件轴力：N-145.7kN计算长度：l0 xl0y2625mm2假定假定80，查Q235钢的牢固系数表，可得0.688由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类，那么需要的截面积为：AN145.7103985mm2f0.688215需要的展转半径：ixlox262532.8mmiyloy262532.8mm80

12、80依照需要A,ix，iy查角钢规格表，采用290567，肢背间距6mm，那么6/15.A19.76cm2，ix2.86cm，iy2.26cm2xl0 x262.691.8150ix2.86yl0y262.6116.2150iy2.26由于b2/t56/780.48l0y/b20.482626/5622.5，所以y11.09b2411.09564119.9yzl2t2116.226262720y由于xyz，只要求yz，查表得yz0.437，那么N145.7103215MPayA0.437168.7MPa1976，截面合适。斜腹杆Fd最大拉力N22.6kN最大压力N-22.2kN计算长度在屋架平

13、面l0 x2396.8mm在屋架平面外l0yl2996mm采用2704，肢背间距6mm，查角钢规格表得A11.14cm2，ix2.18cm，iy3.14cmxl0 x239.6109.9150ix2.18yl0y239.676.3150iy3.14b/t=70/4=17.50.58l0y/b=0.58yzy10.475b424.810.47570426.8l02yt229962422996/70=24.87/15.由于yzx，只要求x，查表得x0.493，那么压应力：N22.610341.15MPa215MPaxA0.4931114N22.2103A19.3MPa215MPa拉应力：1114竖

14、杆cEN-21.3kN计算长度：l0 x187.5cm，l0yl234.4cm由于杆件力较小，按150选择，需要的展转半径为l0 x187.5ix1.25cm150l0y234.4iy1.56cm150查型钢表，采用2504，肢背间距8mm，其几何尺寸为A7.8cm2，ix1.54cm，iy2.35cmxl0 x187.5121.8150ix1.54yl0y234.499.6150iy2.35由于b/t50/412.50.58l0y/b0.582344/5027.2，所以yzy10.475b499.610.475504103l2t223442420y又由于yzx，只要求x，查表得x0.426，

15、那么N21.310364.1MPa215MPaxA0.426780斜腹杆Bb最大拉力N114.6kN8/15.计算长度在屋架平面l0 x2175.2mm在屋架平面外l0yl2719mm采用2805，肢背间距6mm，查角钢规格表得A15.82cm2，ix2.48cm，iy3.49cmxl0 x217.5287.8150ix2.48yl0y271.977.9150iy3.49b/t=80/5=160.58l0y/b=0.58yzy10.475b424.810.47580427.42719/80=19.7l02yt22719252由于yzx，只要求x，查表得x0.635，那么N114.6103114

16、MPa215MPaxA0.6351582截面形式和规格截面面积/cm2展转半径长细比计算应力杆件种类杆件型号内力ix/mmiyxy(yz)同意长细比/MPaAB021.221.943.87377.21500BC-161.321.221.943.87377.2150-7.60703CD-161.321.221.943.87377.2150-7.60703DE-248.721.221.943.87377.2150-11.7313EF-248.721.221.943.87377.2150-11.7313上弦FG-268.110080621.221.943.87377.2150-12.6478ab89

17、.414.5214.236.3246.5285.13506.15551bc213.714.5214.236.3246.5285.135014.7197下弦cd266.27550614.5214.236.3246.5285.135018.33271Ba-145.79056719.7628.622.691.8116.2150-7.37475Bb114.680515.8224.834.987.877.91507.246334Db-65.39056719.7628.622.691.8116.2150-3.30445Dc56.380515.8224.834.987.877.91503.561757Fc-

18、31.19056719.7628.622.691.8116.2150-1.57328斜腹杆Fd20.170411.1421.831.4109.976.31501.802783Aa-9.75047.815.423.5121.899.6150-1.24615Cb-19.45047.815.423.5121.899.6150-2.49231Ec-19.45047.815.423.5121.899.6150-2.49231竖腹杆Gd7.880515.8224.834.987.877.91500.4912779/15.六、节点设计下弦节点b各杆件的力由表查得。设计步骤：由腹杆力计算腹杆与节点板连结焊缝的

19、尺寸，即hflw，和尔后依照lw的大小按比率绘出节点板的形状的尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连结焊缝。用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw160MPa。设“Bb杆的肢背和肢尖焊缝hf4mm，那么所需的焊缝长度为按等肢角钢连结的角焊缝力分派系数计算0.7N0.711460089.5mmlw2heffw20.74160肢背：，取90mm。lw0.3N0.311460038.4mm肢尖：2heffw20.74160，取40mm。设“bD杆的肢背和肢尖焊缝hf6mm，那么所需的焊缝长度为0.7N0.765300lw2heffw20.7416051mm肢背：，取60mm。lw0.3N0

20、.36530022mm肢尖：2heffw20.74160，取30mm。“Cb杆的力很小，焊缝尺寸可按结构确定，取hf4mm。依照上边求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的空隙与制作和装置等误差，按比率绘出节点详图，进而确定节点板尺寸为310220下弦与节点板连结的焊缝长度为310mm，hf6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的力差N213.9-89.7124.2kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为0.7512420037.2MPa160MPa20.76(31012)焊缝强度知足要求。10/15.上弦节点“B“Bb杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b同样。“aB杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算得NaB

21、-145.7kN设“aB杆的肢背和肢尖焊缝hf5mm，那么所需的焊缝长度为按等肢角钢连结的角焊缝力分派系数计算0.7N0.714570091mmlw2heffw20.75160肢背：，取100mm。lw0.3N0.314570039mm肢尖：2heffw20.75160，取40mm。为了便于在上弦上放置屋面板，节点板的上边沿可缩进上弦肢背6mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连结起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦槽焊缝所需长度可由下面计算得hf1163mm,hf4mm2节点板厚度2lwp1940021.7mm20.7hfffw20.74

22、160上弦与节点板间焊缝长度为330mm，那么角钢肢背与节点板角焊缝所受应力为11/15.22k1N1N222P0.751613002194001.2221.2220.7hflw20.74330867.4MPa0.8ffw128MPa依照上边求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的空隙与制作和装置等误差，按比率绘出节点详图，进而确定节点板尺寸为330190屋脊节点“G1弦杆和拼接角钢连结焊缝计算:弦杆一般都采用同军号钢进展拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够严实联合，并便于施工，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thf5mm。拼接角钢的这局部削弱，能够靠节点板来补偿，接头一边的焊

23、缝长度按弦杆力计算。设拼接角钢与弦杆之间的角焊缝hf6mm，那么所需焊缝计算长度为一条焊缝lw26810099.7mm0.764160拼接角钢总长度ls2lw2hfb(b为弦杆杆端空隙=299.72620243.4mm，所以拼接角钢长度取250mm2弦杆和节点板的连结焊缝计算：上弦肢背与节点板之间的的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B处槽焊缝验算方法近似，此处验算过程略。上弦肢尖与节点板的连结焊缝，应按上弦力的15%计算，N268.10.1540.2kN，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf6mm，取节点板长度350mm，那么节点一侧弦杆焊缝的计算长度为lw3502720148mm，焊缝

24、应力为12/15.N4020032.3MPaf20.76148M6402004660.3MPaf20.761482M22N2f32.3260.3f1.2259MPa160MPa1.22中竖杆与节点板的连结焊缝计算：N20.1kN，力较小，焊缝尺寸可按结构确定，取焊脚尺寸为hf4mm，焊缝长度40mm下弦跨中节点d弦杆与拼接角钢连结焊缝计算拼接角钢和下弦杆截面同样，传达弦杆力N266.2kN，设肢尖肢背焊脚尺寸均为6mm，lwN26620040.7hfffw499mm那么需焊缝长度0.76160，那么拼接角钢长度ls2lw2hfb=2992620242mm,取250mm弦杆和节点板的连结焊缝计算:按下弦杆力的15%计算，N0.15266.240kN，设肢背，肢尖焊缝hf4mm，那么节点一侧所需焊缝长度为：lw0.75N0.754000033.5mm2heffw20.74160肢背：0.25N0.254000011.2mmlw2heffw20.74160肢尖：3腹杆和节点板的连结焊缝计算，由于腹杆受力较小，其连结焊缝可按结构确定。13/15.支座节点“A为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底