钢结构计算书

钢结构课程设计计算书一、屋架形式由例题可知，采用梯形钢屋架，屋架几何结构尺寸见施工图中几何尺寸图。二、屋架内力计算荷载计算和布置见例题，结构内力计算根据模型输入，具体计算通过PKPM电算求得。结构内力见施工图中各杆件内力。三、屋架构件选择根据内力和构造要求，以及工程经济原则。截面构件选择如下：1上下弦杆：不等边角钢短肢相并2∟90×56×5，肢间距离6mm。2腹杆：除中间竖直腹杆外，其余腹杆取等边角钢T型组合2∟70×5，肢间距离6mm。中间竖直腹杆采用等边角钢十字型组合2∟90×6，肢间距离6mm。3节点板：各节点板一律采用6mm厚的钢板。四节点设计根据构造要求，由于角钢和钢板厚度分别为5mm和6mm，因此，角钢肢背最大焊脚尺寸为6mm，肢尖最大为5mm。为了施焊方便，因此在本屋架连接角焊缝中除特殊说明外统一取5mm。弦杆与节点板塞焊缝6mm可以等效为两个3mm的角焊缝，上弦杆节点板缩进10mm，下弦杆节点板伸出10mm。半屋架简图如下：1上弦节点板计算上弦B节点节点B上弦内力差最大，ΔN=-97.7-0.4=-98.1KN。节点板与上弦角钢肢背塞焊缝连接，假定塞焊缝只承受屋面集中荷载P，P=1.2×4.5+1.4×2.7=9.18KN。节点板与上弦角钢肢尖采用双面贴角焊缝连接，承担上弦内力差ΔN。由于一般塞焊缝不起控制作用，因此先计算肢尖焊缝，再验算塞焊缝。由肢尖焊缝尺寸hf=5mm，设焊缝长度为lf，焊缝计算长度lw=lf-2弦杆由内力差引起的偏心弯矩：M=ΔN×e=98.1×（43.5+0.5×0.7×5）×0.001=4.44KN·M则肢尖脚焊缝处：бf=6M2×0.7h则折算应力：（бf/β联立解得：lw≧140.9mm，则lf≧lw为了满足一定的强度储备：取矩形节点板长度为310mm此时：бf=42.3N/mm2τf=46.7N/mm2（бf/βf）2再验算塞焊缝：hf1=3mm，lw=310-2则塞焊缝正面角焊缝应力：бf1=P2×0.7hf1lw=根据应力图，已知左斜腹杆轴力86.2KN最大，以此腹杆作为控制杆，由等边角钢肢背和肢尖内力分配系数分别为：α1=0.7，则角钢肢背和肢尖的两面侧焊缝分担的内力：N1=0.7×86.2=60.34KNN2=0.3×86.2=25.86KN可求出需要两侧焊缝的计算长度：lw1=N12×lw2=N22×根据节点板的构造要求：取节点板的宽度为195mm，将角钢与节点板满焊连接，又实际测得两侧焊缝为：lf1=112mm又B节点右斜腹杆轴力64.5KN，而实际焊缝都大于100mm，故能满足强度要求，不在验算。因此采用的节点板：－310×195×6mm满足要求。上弦D节点节点B上弦内力差ΔN=-143.1+97.7=45.8KN，小于B节点内力差。为了便于施工方便，节点板D和B取一样：钢板－310×195×6mm由于节点荷载一样，故肢背塞焊缝不在验算。又左斜腹杆最大轴力为48.2KN，而实际设计焊缝皆大于100mm，由B节点计算可知，腹杆角焊缝长度足够，不必再验算。上弦F节点节点B上弦内力差ΔN=-151.5+143.1=8.4KN,内力差较小。先选用矩形节点钢板：－260×200×6mm由塞焊缝承受的节点荷载一般不起控制作用，不必验算。现在验算上弦杆与节点板肢尖角焊缝：弦杆由内力差引起的偏心弯矩：M=ΔN×e=8.4×（43.5+0.5×0.7×5）×0.001=0.4KN·M焊缝计算长度：lw则肢尖脚焊缝处：бf=6M2×0.7hfτf=ΔN2×折算应力：（бf/βf又节点板和腹杆的连接焊缝均大于100mm，由B节点计算可知，腹杆和节点板连接是可靠的。因此采用的节点板－260×200×6mm满足要求。上弦C、E、G节点根据内力图可知，上弦C、E、G节点弦杆内力差为0，则节点板与上弦肢尖角焊缝可按构造确定。先设节点采用梯形节点板：－190×6mm，长边为240mm，短边为115mm。验算塞焊缝：бf1=P2×0.7hf1l在节点板和腹杆的连接中，连接焊缝均大于100mm，由B节点计算可知，腹杆和节点板连接是可靠的。因此采用的梯形节点板－240×6mm满足要求。上弦A节点由于A节点中，上弦杆轴力、腹杆内力、节点荷载均较小，因此可不计算节点强度，可按构造选择梯形节点板：－190×6mm，长边为200mm，短边为105mm。2下弦节点板计算下弦J节点无集中荷载作用下的下弦中间节点，弦杆与节点板的连接焊缝承受弦杆相邻节点内力差：ΔN=125.1-54.2=70.9KN，其需要的焊缝长度：角钢肢背：lw1≧k1ΔN2角钢肢尖：lw2≧k2Δ可知需要的焊缝长度较短，根据构造要求，选择矩形钢板：－390×260×6mm此钢板与腹杆连接由B节点计算可知均满足要求，不再验算。下弦K、L节点由于K、L节点的弦杆内力差相差不大而且其值不大，由J节点计算可知，根据构造要求，选择矩形钢板：－300×250×6mm此钢板与腹杆连接由B节点计算可知均满足要求，不再验算。2拼接节点板计算屋脊H节点在屋脊节点处，腹杆内力较小，腹杆连接焊缝不再计算。同时弦杆与节点板的受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，选择矩形节点板：－460×380×6mm这里进行拼接计算，上弦杆轴力151.5KN，拼接角钢采用和上弦杆相同截面2∟90×56×5，除倒棱外，竖肢切去Δ=5+5+5=15mm，并按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧总长度。∑lw=N0.7共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：lf拼接角钢总长度：L=2lf实际取拼接角钢长度为：400mm下弦拼接M节点根据等强度原则，拼接角钢采用和上弦杆相同截面2∟90×56×5，竖肢切去Δ=5+5+5=15mm根据公式，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧长度：lw=N4×0.7hff实际取拼接角钢L=400mm＞2×148+10=306mm满足要求下弦杆与节点板的连接焊缝按杆件内力的15%计算，得肢背焊缝长度为：lf=0.15N2×由计算可知，节点板的大小可按构造选择：梯形节点板：－230×6mm，长边为350mm，短边为230mm。3支座节点计算支座节点板与杆端连接由以上计算可知，均可由构造得到保证，根据电算结果取：节点板－330×300×6mm，支座底板－360×280×6mm。下面计算加劲肋与节点板连接：根据电算轴力图，支座反力R=71KN，则一个加劲肋连接焊缝承受的内力V=R/2=35.5KN，M=35.5×0.07=2.5KN·M，加劲肋高度和厚度同节点板，验算焊缝应力：бf=6M2×0.7hflτf=ΔN2×0.7h折算应力：（бf/βf）2五构造要求1填板设计根据《钢结构设计手册》，填板的距离不得超过40i（压杆），为了施工方便，在截面所用杆件中最小回转半径为3