钢结构计算书

1、课程设计课程名称：钢结构设计设计题目：昆明地域某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木匠程学院专业：土木匠程、工程力学年级：姓名：学号：指导教师：日期：教务处制课程设计任务书土木匠程学院学院土木匠程专业年级姓名：学号：课程设计题目：昆明地域某工厂金工车间钢屋架设计课程设计主要内容：（一）设计资料昆明地域某工厂金工车间，长度90m，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6m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。屋架两头铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400400mm，混凝土C20，屋面活荷载kN/m2，屋面积灰荷载kN/m

2、2，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（1）21m（2）24m2、屋面计算跨度（1）L0L（2）L0L-300mm3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层4、屋架端高（1）h0=1.8m（2）h0=1.9m（3）h0=2.0m4）h0=2.1m（二）设计要求1、由结构重要性，荷载特色（静荷），连结方法（焊接）及工作温度采用钢材及焊条。2、合理部署支撑系统，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部署图，并对各榀屋架进行编号3、荷载及内力计算1）屋面恒载计算。2）屋面活荷载与屋面雪荷载不一

3、样样时考虑。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，应试虑三种荷载组合。6）将屋面分布荷载转变成屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力争计算杆力。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构成的T形截面或十字形截面，要依照x=y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尽说明，其他杆件截面选择可按同组内其他同学计算成就一致列表取用。4）杆件截面规格不宜过多，与垂

4、直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L635。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（比率1100），左半跨注明杆件长度，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（轴线比率1：20，杆件、节点比率1：10）。侧面图，剖面图及部件详图。注明全部部件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞地点，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。资料表（一榀屋架的资料用量）。说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未

5、注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。设计指导教师（署名）：授课基层组织负责人（署名）：年代日计算书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：20mm厚水泥砂浆找平层:kN/m2三毡四油防水层：kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板：kN/m2kN/m2屋架和支撑自重：+0.011L)=+21)=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=（+）6=6=（kN）全跨可变荷载作用下P=6+6=（+）6=（kN）当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为Sp+（+）6=+=（kN）当当基本组合由永久荷载效应控制时

6、，上弦节点荷载设计值为Sp+（+）6=+=（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以下三种荷载组合情况：全跨恒荷载+全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：P1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）换换算得的节点集中荷载。则：P1=（kN）P2=（+）6=（kN）P3=6=（kN）P4=（+）6=（kN）内

7、力计算杆力组合表杆杆件内力系数杆件内力计名第一组第二组第三组算件P=1组合组合组合杆编称左右全(P力（KN）号1+P2)P1+P2P3+P4AB0000000上BD弦DFFHab下bc弦cddeaBBb斜bD腹Dc杆cFFddH竖Aa腹Cb杆EcGdHe+000000000003.杆件截面选择(1)上弦杆(采用两根不等边角钢短肢相并)NFH=（最大）lox=150.8cmloy=301.6cm腹杆Nmax=,查表得节点板t=10mm，支座节点板厚度t=12mm假设=60，=，AN5291693049.88mm2f0.807215lox150.8loy301.6ix2.15cm，iy5.02cm

8、6060采用2L125808短肢相并，A=cm2ix2.28cm，iy6.07cm验算：lox150.866.14=150 x2.28ixloy301.649.69b1t8125所以lyz3.7b1(1loy2t2)3.7125(1301.6282)60.4150t52.7b14852.71254由表查得x0.773,N529169=214N/mm2f215N/mm2xA0.7733197.8（2）下弦杆Ncd=，lox=300cm，loy=1050cm，节点板t=10mm,支座节点板t=12mm，=60,=AN5199542996.77mm2f0.807215ixlox300,loy1050

9、5cmiy17.5cm6060采用2L125808短肢相并A=cm2ix2.28cm，iy6.07cm验算：lox300=350 x131.58ix2.28loy1050=350y172.984.704t8b1125所以lyz3.7b1(1loy2t23.7125(11050282)58.13350t4)852.7452.7b1125N519954=N/mm2f215N/mm23197.83）端斜腹杆aBNaB=，lox=loy=270.9cm，t=10mm,=60,=AN3189931838.52mm2f0.807215ixlox270.9loy270.94.52cm，iy4.52cm606

10、0采用2L100807长肢相并，A=cm2ix2.39cm，iy4.71cm验算：lox270.9113.35=150 x2.39ixloy270.957.520.48loy0.48270916.25t7b280所以lyzy(11.09804)57.521.12464.652709272查表得yz0.788N318993=N/mm2f215N/mm2A0.7881931.2Bd,bD,Dc同aB,计算长度lox=loy4）斜杆cFNcF=，lox=258.08cm，loy=322.6cm，t=10mm,=60,=AN68889397mm2f0.807215ixlox258.084.30cm，i

11、yloy322.6605.38cm60采用2L75505，A=12.25c。长肢相并ix2.39cm，iy2.20cm验算lox258.08107.98=150 x2.39ixloy322.6146.64=150y2.20iy因为b3500.84loy0.48322630.97t510.00b350所以lyzy(11.09504)146.641.026150.453226252由lyz查表的yz0.306N68889=N/mm2f215N/mm2A0.3061225FddH同cF计算长度lox=loy(5)竖杆GdNGd=，lox=240cm,loy=300cm内力小，按选择lox2401.6

12、cm，iyloy300ix2cm150150选择2L505A=9.606cix=1.6cmiy=2.45cmEC,Cb同Gdlox=loyAa也同Gdlox=loy屋架杆件截面选择表截容许杆面计算应名件计算长度截面形辗转半径长坚固端部焊缝内力面长细比力（cm）式和规(cm)细系数f称编（）格积比N/mm2号(cm2)LoxLoyxyixiy肢背肢尖上FH2L125150214弦808短肢相并下cd1501052L125350弦0808短肢相并2L1001508-6-aB807140100长肢相并2L10035086-Bb80712080长肢相并2L1001508-6-bD8079070长肢相并

13、斜2L1003508-6-8076060腹Dc长肢相杆并2L75501505-4-cF55050长肢相并2L75501505-4-Fd55050长肢相并dH+2L75503505-5-55050长肢相并Aa2102102L5051505-5-5050竖Cb1922402L5051505-5-5050腹Ec2162702L5051505-5-杆5050Gd2403002L5051505-5-5050He02L705max115.05_l00.9l十字形=截面4.节点板计算(1)上弦节点“B”。节点板尺寸为-NBa-318.993kN,NBb250.543kN，只需计算Ba杆即可。对aB杆，肢背肢

14、尖焊缝分别采用hf8mm和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：lwk1Nw0.65318993116mm，取140mm20.7htft20.78160肢尖：k2N0.35318993mm，取100mm0.7htftw20.761602对bB杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：k1N0.65250543mm，取110mm0.7htftw20.781602肢尖：k2N0.3525054365mm，取80mmlw0.7htftw20.761602为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上面沿可缩进肢背8mm，用塞缝连结，这时hft5mm，lwlw37010360mm2承受集中

15、力P=f0.7P4387317.4N/mm2ftw160N/mm22hflw20.75360肢尖焊缝肩负弦杆内力差N=318993N偏爱矩e=6.1cmM=Ne=31899361=Nmm，hf8mm,则N2N231899386.308N/mm2ftw160N/mm20.7hflw0.78330MM61945857395.723N/mm2Ww20.7833022(M)292.042(95.7232120.944N/mm2w160N/mm2N1.22)ft1.22上弦节点“D”。节点板尺寸为-NDb190.869kN,NDc121.542kN只需计算Db杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm

16、和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：lwk1Nftw0.6519086969mm，取90mm20.7ht20.78160k2N0.3519086950mm，取70mm肢尖：lw0.7htftw20.761602对Dc杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf8mm和6mm，则所需焊缝长度为：k1N0.6512154244mm，取60mm肢背：lw0.7htftw20.781602肢尖：lwk2Nftw0.3512154232mm，取60mm20.7ht20.76160为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上面沿可缩进肢背8mm，用塞缝连结，这时hftmm，ll30010290mm5ww2承受集中力P=fP438

17、7321.612N/mm2ftw160N/mm220.7hflw20.75290肢尖焊缝肩负弦杆内力差N=190869N偏爱矩e=6.1cmM=Ne=19086961=Nmm，hf8mm,则N2N219086958.765N/mm2ftw160N/mm20.7hflw0.78290MM261164300974.166N/mm2Ww0.7829022(M)258.765274.166)22ftw160N/mm2N(85.552N/mm1.221.22上弦节点“F”。节点板尺寸为-NFc68.889kN,NFd22.67kN只需计算Fc杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用hf5mm和4mm，则所需焊

18、缝长度为：肢背：lwk1Nftw0.656888940mm，取60mm20.7ht20.75160k2N0.35226709mm，取50mm肢尖：lw0.7htftw20.741602对Db杆，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节点板上面沿可缩进肢背8mm，用塞缝连结，这时tmm，2lwlw26010250mm承受集中力P=f20.7P4387325.07N/mm2ftw160N/mm2hflw20.75250肢尖焊缝肩负弦杆内力差N=68889N偏爱矩e=6.1cmM=Ne=6888961=4202229Nmm，hf8mm,则NN68889

19、24.603N/mm2ftw160N/mm220.7hflw20.78250MM26420222936.019N/mm2Ww0.7825022(M)224.6032(36.01922ftw160N/mm2N)38.431N/mm1.221.22关于节点“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lw50mm。（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：lwK1N0.7250543取120mm20.7hfftw20.7897.8mm160肢尖：lwK2N0.325054320

20、.7hfftw20.7655.9mm取80mm160Db杆同理计算lwK1Nftw0.719086974.5mm取90mm0.7hf20.781602lwK2Nftw0.319086942.6mm取60mm0.7hf20.761602Cb杆内力很小，Hf5mm，依照结构绘出节点大样图，可知节点板尺寸为290265mm下弦杆与节点板连结的焊缝长度为290mm，Hf6mmN426.055212.370213.685kNfK2N0.7521368510)61.14N/mm220.7hfftw20.76(290160(N/mm2)满足强度要求下弦节点板c设计：角焊缝强度设计值ffw160N/mm2Dc

21、杆的肢背和肢尖焊缝分别采用Hf8mmHf6mm肢背lwK1N0.7121545取60mm0.7hfftw20.7847.48mm2160肢尖：lwK2N0.31215450.7hfftw20.7627.13mm取40mm2160Fc杆同理计算肢背lwK1N0.768889取40mm0.7hfftw20.7826.90mm2160肢尖lwK2N0.368889取40mm0.7hfftw20.7615.37mm2160Ec杆内力很小，Hf5mm，依照结构绘出节点大样图，可知节点板尺寸为160175mm下弦杆与节点板连结的焊缝长度为160mmHf6mmN519.954426.05593.899mmK

22、2N0.7593899lwhfftw20.7655.89mm20.7(16010)(N/mm2)160(N/mm2)满足强度要求下弦节点板d设计：角焊缝强度设计值ffw160N/mm2Fd杆的肢背和肢尖焊缝分别采用Hf8mmHf6mm肢背lwK1N0.722670.88mm取40mm20.7hfftw20.78160肢尖：lwK2Nw0.322670.5mm取40mm20.7hfft20.76160Hd杆同理计算肢背lwK1N0.753682.07mm取40mm20.7hfftw20.78160肢尖lwK2N0.353681.19mm取40mm20.7hfftw20.76160Gd杆内力很小，Hf5mm，依照结构绘出节点大样图，可知节点板尺寸为140180mm下弦杆与节点板连结的焊缝长度为140mmHf6mmN519.954511.6188.336mmlwK2N0.7563360.7hfftw20.765.72mm2(16010)(N/mm2)160(N/mm2)满足强度要求(3)支座节点板“a”计算支座反力R=AnR30711121476.3mm2fcc14.3支座底板取用30cmx20cm。若仅考虑有加筋肋部分的底板