钢结构课程设计 3.docx

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钢结构课程设计3

钢结构课程设计计算书

1.设计资料

某厂房总长度90m，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。

纵向柱距6m。

1.结构形式：

钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。

柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。

地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。

2.屋架形式及荷载：

屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。

屋架采用的钢材、焊条为：

用Q235钢，焊条为E43型。

3.屋盖结构及荷载

（1）无檩体系：

采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）

荷　　载：

①屋架及支撑自重：

按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位；

②屋面活荷载：

施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准　值为S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载根据不同学号按附表取。

③屋面各构造层的荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.45kN/m2

水泥砂浆找平层0.7kN/m2

保温层kN/m2（按附表取）

预应力混凝土屋面板1.45kN/m2

2.屋架形势和几何尺寸

屋面材料采用大型屋面板1.5×6.0m预应力混凝土屋板，故采用无檩体系平坡梯形屋架。

屋架跨度为每端支座中线缩进150，则屋架的计算跨度。

屋架各杆件的几何尺寸如图所示。

3.支撑布置.

厂房长度为，故仅在房屋两端部开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余为柔性系杆。

4.屋架节点荷载

屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算（风荷载为风吸力，且本设计为重屋盖，故不考虑）：

永久荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层

水泥砂浆找平层

保温层

预应力混凝土屋面板

屋架和支撑自重0.12+0.011×18=0.318

合计

可变荷载：

施工活荷载标准值

雪荷载标准值

屋面积灰荷载

荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。

对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能

产生的内力变号，采取将跨度中央每侧各两斜腹杆（图中杆）均按压杆控制长细比，故不再考虑半跨荷载作用的组合。

由可变荷载效应控制的内力组合计算：

取永久荷载，屋面活荷载，屋面积灰荷载，则节点荷载设计值为：

由永久荷载效应控制的内力组合计算：

取永久荷载，屋面活荷载，屋面积灰荷载，则节点荷载设计值为：

故应取节点荷载设计值

全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨永久荷载

半跨可变荷载

5.屋架杆件内力.

内力设计值如下表1:

6.杆件截面选择.

按腹杆最大内力，查表钢，选中间节点板厚度为，支座节点板厚度为。

6.1上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大内力计算。

，。

假定，查附表4.2，，

则

，

由附表7.6选用2L125×80×10，短肢相并。

，，。

截面验算：

满足

满足

双角钢T形截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算换算长细比

，则

故取，查附表4.2，

满足

填板每个节间放一块满足

6.2下弦杆

整个下弦杆采用等截面，按最大内力计算。

，。

由附表7.6选用2L125×80×8，短肢相并。

，，

满足

满足

满足

填板每个节间放一块

6.3腹杆

6.3.1杆：

，。

假定，查附表4.2，

由附表7.6选用2L125×80×10长肢相并。

，，

满足

满足

故由，查附表4.2，得

满足

填板每个节间放两块

6.3.2杆：

，

。

选用2∟，查附表7.5，，

，。

满足

满足

满足

填板每个节间放两块

6.3.3杆：

，

，。

假定，查附表1.2，

选用2∟63×10，查附表7.5

，，

满足

满足

故由，查附表4.2，得

满足

填板每个节间放三块

6.3.4杆：

，

，。

选用∟，则，，

满足

满足

满足

填板每个节间放两块

6.3.5杆：

，

假定，查附表4.2，

选用2∟，查附表7.5，

，，。

满足

满足

故由，查附表4.2，得

满足

填板每个节间放四块

6.3.6Fg杆

假定，查附表4.2，

选用2∟，查附表7.5，，，。

满足

满足

故由，查附表4.2，得

满足

填板每个节间放四块

6.3.6gG杆

选用2∟十字相连，查附表7.5，，

满足

满足

填板每个节间放一块

6.3.7、杆：

其内力值大小相同，选用长细比较大的竖杆进行设计，则可保证其它竖杆的安全可靠性。

，内力较小，

选用∟，则，，。

满足

满足

故由，查附表1.2，得

满足

eE杆填板每个节间放三块

cC杆填板每个节间放三块

6.3.8aA杆

根据布置螺栓的要求，端竖杆最小应当选用∟的角钢，采用十字行截面，

，。

端竖杆：

满足

故，查附表1.2，得

满足

填板每个节间放两块

表2：

七、节点设计

1）下弦节点“c”

先算腹杆与节点板的连接焊缝：

B-c杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取，，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）

肢背取130mm

肢尖取90mm

腹杆C-c杆内力较小，焊缝按构造采用，

D-c杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）

肢背取100mm

肢尖取70mm

其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差

由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是：

30.2cm角焊缝计算长度采用肢背焊缝应力为：

<=160

2）上弦节点“B”

先算腹杆与节点板的连接焊缝：

B-a杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取，，则所需焊缝长度

肢背取140mm

肢尖取120mm

验算上弦与节点板的连接焊缝：

节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝。

承受节点荷载Q=61.8KN

<

肢尖焊缝承担弦杆内力差偏心距

偏心力矩

采用则对:

对M:

则焊缝强度为:

3）屋脊节点

竖杆gG杆端焊缝按构造取和为和。

上弦与节点板的连接缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅承受屋面板传来的集中荷载，一般可不作计算。

角钢肢尖焊缝应取上弦内力的进行计算，即。

其产生的偏心矩

现取节点板尺寸如图所示。

设肢尖焊脚尺寸则焊缝计算长度验算肢尖焊缝强度：

满足

拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成型。

拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。

设角焊缝焊脚尺寸

则接头一侧需要的焊缝计算长度：

拼接角钢的总长度：

，取

拼接角钢竖肢需切去的高度：

，取，即坚肢余留高度为45mm。

4）下弦拼接节点

拼接角钢采用与下弦相同的截面，拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强设计。

设角焊缝焊脚尺寸，则接头一侧需要的焊缝计算长度为

拼接角钢的总长度：

取。

拼接角钢水平肢较宽，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加焊缝长度。

水平肢上的安装螺栓孔，待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。

竖肢因切肢后余留高度较小，不设安装螺栓。

拼接角钢竖肢需切去的高度：

取，即坚肢余留高度为55mm。

取两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm，竖杆杆端至节点中心的距离为100mm。

节点板按布置腹杆杆端焊缝需要。

5）支座节点

根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用。

为便于施焊，取底板上表面至下弦轴线的距离为。

且在支座中线处设加劲肋—90×10，高度与节点板相同，亦为。

1底板计算

支座反力

柱采用C30混凝土，，

所需底板净面积：

锚栓直径取锚栓孔直径为50mm，

则所需底板面积：

按构造要求采用底板面积为：

垫板采用，孔径26mm，

实际底板净面积为：

作用于板底的压应力为：

，查表4.8得

则底板单位宽度上的最大弯矩

取（按厚度取值）

则需要底板厚度：

，取底板尺寸为：

②加劲肋计算

一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取

加劲肋高度，厚度取与中间节点板相同（即—）

采用

对V：

对M：

满足

③加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算

焊缝的总计算长度：

满足

8.屋架施工图（见附图）