钢结构课程设计

目录设计资料 0屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 0荷载和内力计算 2荷载计算 2荷载组合 3内力计算 3杆件截面选择 3上弦杆 4下弦杆 4腹杆 5节点设计 12下弦节点 12上弦节点 13屋脊节点 14支座节点 15梯形屋架施工图： 17设计资料某车间（或厂房）1.5m×6mC30，永久荷载（屋面标准值（屋面无挡风板），即为0.75kN/m2，跨度屋架端部高度2.0m，屋架坡度1:15。屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置屋架的计算跨度： L021000215020700mm端部高度： h02000mm跨中高度：H h

L i2000 20700 1 2690 2700 mm00 2 2 150屋架高跨比： H 2700 1 ,

1 1

符合要求L 20700 7.70

10 7.7 63m1支撑布置如图2所示：上弦水平支撑布置图下弦水平支撑布置图1-12-2图2根据建造地区的计算温度和荷载性质，刚材采用Q235B 。焊条采用E43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆。且本设计为无檩条设计。荷载和内力计算荷载计算屋架及支撑自（经验估计式： 0.12+0.011L=0.12+0.011×21=0.351kN/m2屋面永久荷载标准值： 2.5kN/m2恒荷载总和： 2.85kN/m2屋面活荷载标准（不与雪荷载同时考虑： 0.5kN/m2雪荷载： 0.65kN/m2积灰荷载： 0.1kN/m2可变荷载总和 2.15kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响较小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。荷载组合全跨可变荷载：按可变荷载效应控制的组合F2.851.40.651.40.91.01.5650.54kNd其中，永久荷载分项系数 ，屋面活荷载或雪荷载分项系数 ，积灰荷载分项G 系数 ，组合值系数为 0.9。Q2 2按永久荷载效应控制的组合F1.40.651.40.91.01.56d其中，永久荷载，荷载分项系数 1.35，屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数 ，G Q21组合值 0.7，积灰荷载，荷载分项系数 1.4，组合系 。1Q2 2按最不利组合，取节点荷载设计值F51.70kN，支座反力R7F361.90kN51.70kNRd

7Fd

361.90kN。内力计算杆件内力：图3 屋架内力图杆件截面选择腹杆最大内力415.5kN（压力），由屋架节点板厚度参考表可知中间节点板厚度取t10mm，支座节点板取b12mm。上弦杆整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算：N ，

loy300cm（l1取俩块屋面板宽度。max ox选用2L12510，A48.74cm2，i 3.85cm，i 。x y对此截面进行如下验算：l lx ix

150.43.85

39.06[]150l ly ix

300.05.59

53.67[]150TbQ235钢的稳定系数表查得双角钢T型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比λyzb

0.58l0y

0.58300t 1 b 故应按(4.15)式下计算 ：yz

0.47512.54)53.67)yz y

l2t2oy

300212y

，故取yz

，按b4.20.805 215N／mm2A 0.80548.74102填板每个节间放一块（满足l范围不少于两块）l 75.20cm40i403.85154cm1 a下弦杆下弦亦不改变截面，按最大内力计算；N 782.2kN，l

，l

2100105cm（因为跨中有通长系杆。连接支撑max

ox oy 2的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。N 712.1103所需截面面积为：A f 215

3312.09mm2选用2L1258010（短肢相并）A39.4cm2，i 2.26cm，l 6.19cmx yA39.4cm233.13cm2计算长细比：l lx ixl

300132.75[]3502.261050 0y iy

6.19

350 N782.2103

198.52N/mm2215N/mm2A 39.4100填板每个节间放一块，l 150cm＜80i803.98318.4cma腹杆斜腹杆)斜腹杆B—aN399.57kN,l l ,选用2L16010010（长肢相并i 2.85cm，ox oy xi ，A50.6cm2y对此截面进行如下验算：l lx ix

249.787.6[]1502.85l ly ix

249.762.74[]1503.98b10t 1

10

0.48l0yb2

0.48249.710

11.99故应按(4.17)式下计算 ：yz yz y

1.09b42l2t2oy

)62.74

1.09104249.72

)73.71y

，由yz

按b4.2N 399.57103A

108.47N／mm2＜f215N／mm20.72850.6100填板放3块，l 40a斜腹杆B—cN,l 0.8258.1206.48cm ,l 选用2L808，ox 0 oyi 2.44cm，ix

3.77cm，A24.60cm2对截面进行如下验算：llx ixl

206.482.44258.1

84.6[]150 0y iy

3.77

150b 8 10

0.58l0y

0.58258.118.71t 0.8 b 8故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4

0.47584 λ1 68.461

71.58yz y

l2t2 0y

0.82y

，由yz

71.58按b4.20.748N 286.76103A

0.74824.6100

156.38N／mm2＜f215N／mm2填板放2块，l 68.83cm＜80i802.44195.2cma斜腹杆D—cN,l 0.8274.6219.68cm ,l 274.6cm 选用2L808，ox 0 oyi 2.44cm，i 3.77cm，A24.60cm2x y对截面进行如下验算：llx ix

219.682.44

90.03[]150 l0y

274.6

150y i 3.77yb 8

0.58274.6t 0.8

10 0b

19.98故应按(4.15)式下计算yz

0.475b4

0.47584 λλ1

72.841

75.78yz y

l2t2 0y

274.620.82y

，由yz

75.78按b4.20.716N 277.741030.71624.6100157.68N／mm2＜f215N／mm2填板放2块，l 73.23cm＜40i402.4497.6cma斜腹杆D—eN217.93kN ,l 0.8274.6219.68cm ,l 274.6cm 选用2L708 ，ox 0 oyi 2.13cm，i 3.38cm，A21.34cm2x y对截面进行如下验算：llx ixl

219.682.13274.6

103.14[]150 0y iy

3.38

150b 7t 0.8

8.75

0.58l0yb

0.58274.67

22.75故应按(4.15)式下计算yz

0.475b4 0.47574 λλ1

81.251

83.16yz y

l2t2 0y

274.620.82y

，由yz

按b4.20.667NA

217.931030.66721.34100

153.10N／mm2＜f215N／mm22la

73.23cm＜80i802.13170.4cm斜腹杆F—eN91.68kN ,l 0.8291.6233.28cm ,l 291.6cm 选用2L568 ，ox 0 oyi 1.68cm，ix

，A16.74cm2对截面进行如下验算：llx ixl

233.281.68291.6

138.86[]1500yy iy

2.83

103.04＜[λ]150b5.6

7

0.58l0y

0.58291.630.2t 0.8 b 5.6故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4

0.4755.64λ1 103.41

yz y

l2t2 0y

291.620.82y

，由yz

103.92按b4.20.529N 91.68103A

0.52916.74100

103.52N／mm2＜f215N／mm23la

58.32cm＜40i401.6867.7cm斜腹杆F—gN37.26kN,l 0.8291.6233.28cm,l 291.6cm选用2L5681.68cm，ox 0 oy xi ，A16.74cm2y对截面进行如下验算：llx ixl

233.281.68291.6

138.86[]1500yy iy

2.83

103.04＜[λ]150b5.67

0.58l0y

0.58291.630.2t 0.8 b 5.6故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4

0.4755.64λ1 103.41

yz y

l2t2 0y

291.620.82y

，由yz

103.92按b4.20.529N 37.26103A

0.52916.74100

42.075N／mm2＜f215N／mm22la

77.76cm＜80i801.68134.4cm斜腹杆H—gN176.28kN ,l 0.8308.9247.12cm ,l 308.9cm 选用2L638，ox 0 oyi 1.90cm，i 3.10cm，A19.02cm2x y对截面进行如下验算：llx ixl

247.121.90308.9

130.06[]150 0y iy

3.10

150b6.3

7.9

0.58l0y

0.58308.928.44t 0.8 b 6.3故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4

0.4756.34λ1 99.651

yz y

l2t2 0y

308.920.82y

，由yz

100.87按b4.20.550N 176.28103A

0.55019.02100

168.51N／mm2＜f215N／mm22la

82.37cm＜80i801.90152cm腹杆竖腹杆)竖杆G—gN 51.70kN ,l 0.8l0.8260208cm,l 260cm ，选取2L568 ，eI ox oyi 1.68cm，ix

2.67cm，A16.74cm2。对截面进行如下验算：llx ixl

2081.68260

123.8[]150 0y iy

2.67

150b5.6

7

0.58l0y

0.5826026.9t 0.8 b 5.6故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4 0.4755.64λλ1

93.41

94.4yz y

l2t2 0y

26020.82y

，由yz

按b4.20.591N 51.70103A

0.59116.74100

52.25N／mm2＜f215N／mm2，满足要求。填板放3块，l 75.1cm＜40i401.9477.6cma竖杆A—aN 25.85kN ,l l 200cm，选取2L568，i 1.68cm，i 2.67cm，eI ox oy x yA16.74cm2。对截面进行如下验算：llx ix

2001.68

119.1[]150 l0y

200

150y i 2.67yb5.67

0.58l0y

0.58200

20.7t 0.8 b 5.6故应按(4.15)式下计算yz 0.475b4 0.4755.64λ1

74.91

76.3yyz

l2t2 0y

20020.82y

，由yz

按b4.20.714N 25.85103A求。

0.71416.74100

21.627N／mm2＜f215N／mm2，满足要填板放2块，l 66.7cm＜40i401.6867.2cma其余截面选择见表1计算长度(cm)杆件计算长度(cm)杆件杆件号内力设计值KN所用截面面积A计算应力容许长细比名称ll截面oxoy(cm2)杆件端部的角钢肢背和肢间焊缝填板数上弦杆H-F-697.99150.4300.02L1251048.74177.89150每节间1下弦杆h-g782.2300.010502L1251039.4198.52350 每节间1A-a-25.852002002L56816.7421.627150--2腹B-a-399.57249.7249.72L160100×1050.6108.471508-1306-902B-c286.76206.5258.12L80824.60156.383508-1306-902杆C-c-51.70176220杆C-c-51.701762202L56816.7421.627150D-c-277.74219.7274.62L80824.60157.68150D-e217.93219.7274.62L70821.34153.10350E-e-51.701922402L56816.7421.627150F-e-91.68233.3291.62L56816.74103.52150F-g37.26233.3291.62L56816.7442.075350G-g-51.702082602L56816.7452.25150H-g-176.28247.1308.92L63819.02168.513508-13026-906-13025-7536-7535-506-9025-6036-8025-604节点设计下弦节点“c4）（E43fw160N/mm2 4fB-c杆焊缝B-c杆肢尖和肢背的焊角尺寸均取hf1陷）

hf2

6mm，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺1肢背：l N1

2/3286.7610328122.68mm,130mm20.7h ff1 f

f1 20.78160肢尖：l 2

1/3286.761032683.12mm,取90mm20.7h ff2 f

f2 20.76160D-cC-cC-c下弦杆与节点板焊接内力差NN Nec ac

534.4216.03378.37kN。由斜腹杆决定节点板尺寸，按比例绘出节点详图，量得节点板长度是35cm，角焊缝计算长度l 351.233.8cm，采用h 6mm。w f2/3318.37103肢背焊缝应力为：求。

20.76338

74.75N/mm2f

w160N/mm2焊缝强度满足要fB（）图5腹杆B-b，B-a塞焊缝计算焊缝，承受节点荷载Q51.70kNhft/25mmlw1lw238137cm 51.7010320.75

19.96N/mm2f

fw1.22160195.2N/mm2f肢尖焊缝承担弦杆内力差N373.720373.72kN，偏心距e12.53.59cm，偏心力矩MNe373.72933.63kNM，采用h 10mm，则f2373.72103对N： f

20.78

90.18N/mm2满足要求。对M:

6M 633.63106 105.28N/mm2满足要求。f 2hl2 20.7103702则焊缝强的为： 2

ew105.282 f 2

90.182124.82N/mm2160N/mm2满足要求。 f

1.22 屋脊节点“（）图6腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求解决焊缝尺寸，2L12510外，坚肢需切去th 51010525mm ，取30mm。并按上弦坡度热弯。f拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度：（设h 10mm ）fl w

N0.7h ff f

697.991030.710160

623.20mm，可取：625mm。lw

6254

210176.25mm，可取：180mm。拼接角钢总长度为，l2lw

2hf

218020380mm，取拼接角钢长度为600mm。支座节点“a"（7）图7杆端焊缝计算从略。以下给出底板等的计算。底板计算支反力R 361.90kN，混凝土强度C30，f 14.3N/mm2，所需底板净面积：d c361.90103A n 14.3

25307.69mm2253cm2锚栓直径取d25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积：3.1452AAAn

253.1245

312.725cm2，4ab2828784cm2312.725cm2，10010020，孔径26mm实际底板净面积为：

垫板采用A 784245

3.1452

724.4cm2n 4底板实际应力：

361.90103q724.4102

4.996N／mm22a(14010/