鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書

1、 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書1、 設(shè)計資料 某廠房總長度90米，跨度。冬季計算溫度高于-20，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為8度。屋架下弦標高為18米，廠房內(nèi)橋式吊車為2臺150/30t（中級工作制）。 根據(jù)荷載性質(zhì)，鋼材采用，要求保證屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎試驗及碳、硫、磷含量合格。屋架連接方法采用焊接，焊條選用型，手工焊。二、屋架形式和幾何尺寸因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡度故宜采用梯形屋架。屋架計算跨度 屋架端部高度 屋架中部高度 屋架跨中起拱L500 ，可取50mm。屋架的幾何尺寸如下圖所示 三、支撐布置根據(jù)車間長度，屋架跨度荷載情況以及吊車布置情況宜設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐?？紤]

2、到柱網(wǎng)的布置情況，因為第一柱間間距小于6，因此廠房兩端的橫向水平支撐設(shè)在第二柱間。在第一柱間的上弦設(shè)置剛性系桿保證安裝時上弦的穩(wěn)定，下弦設(shè)置剛性系桿以傳遞風荷載。在設(shè)置水平支撐的柱間，在屋架跨中及兩端，兩屋架間共設(shè)置三道垂直支撐。屋脊節(jié)點以及屋架支座處沿廠房通常設(shè)置剛性系桿，屋架下弦跨中通長設(shè)置一道柔性系桿。四、荷載和內(nèi)力計算1、荷載計算永久荷載標準值： 三氈四油(上鋪綠豆砂)防水層 水泥沙漿找平層 保溫層 /一氈二油隔氣層 水泥沙漿找平層 預(yù)應(yīng)力砼屋面板 屋架及支撐自重 /合計 / 可變荷載標準值：屋面活荷載 積灰荷載 / 合計 /屋面活荷載與雪載一般不會同時出現(xiàn)，取其中較大者進行計算。荷載

3、計算中，因屋面坡度較小，風荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計算。2、荷載組合荷載組合按全跨永久荷載和全跨可變荷載并根據(jù) 和計算。對跨中的部分斜腹桿因半跨荷載可能產(chǎn)生的內(nèi)力變號，采 取將跨度中央每側(cè)的各3跟斜腹桿（圖一中的eF、Fg、gH）均按壓桿控制細長比，故不再考慮半跨 荷載作用的組合。按由可變荷載效應(yīng)控制的組合計算：取永久荷載=1.2，屋面活荷載=1.4，屋面積灰荷載=1.4、=0.9，則節(jié)點荷載設(shè)計值為按由可變荷載效應(yīng)控制的組合計算：取永久荷載=1.35，屋面活荷載=1.4、=0.7，屋面積灰荷載=1.4、=0.9，則節(jié)點荷載設(shè)計值為故應(yīng)取節(jié)點荷載設(shè)計值F=

4、3、內(nèi)力計算內(nèi)力設(shè)計值如圖二所示：設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種組合：組合一 全跨永久荷載+全跨可變荷載屋架上弦節(jié)點荷載F=(3.351KN/m2+1.7KN/m2) ×1.5×7m=53kN組合二 全跨永久荷載+半跨可變荷載屋架上弦節(jié)點荷載F1=3.351KN/m2×1.5×7=35kNF2=1.7KN/m2×1.5×=18kN組合三 全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載屋架上弦節(jié)點荷載F3=(0.12+0.11×21m)×1.2×1.5×7=4.4KNF4=(1.4×1

5、.2+0.70×1.4)×1.5×7=27.9kN內(nèi)力組合見下圖三所示：桿件名 稱桿內(nèi)力系數(shù)（P=1）組合一組合二組合三 計算內(nèi)力全 垮左半跨右半跨N(左)=F1×+F2×N（右）=F1×+F2×N(左)=F3×+F4×N（右）=F3×F4×上弦桿AB0.00.00.00.00.00.00.0BD-7.472-5.310-2.162-396.016-357.1-300-181-93.2-396.016DF-11.262-7.339-3.923-596.886-526.3-4464.8-

6、254-159-596.886FH-12.18-6.861-5.319-645.54-549.8-522-245-202-645.54下弦桿ac4.1003.0101.090217.3197.68163.1210248.45217.3ce9.7446.6633.081516.43460.97396.5228.8128.8516.43eg11.9627.3264.636633.99550.5502257182633.99gh11.7685.8845.884623.7518518216216623.7斜腹桿aB-7.684-5.641-2.043-407.3-307.5-305.7-191.2-9

7、0.8-407.3Bc5.8083.9601.84830827523713677308cD-4.409-2.633-1.776-234-202-186-93-69-234De2.7921.2221.570148119.71264656148eF-1.572-0.047-1.525-83-56-82-8-49-83Fg0.328-1.0391.36717-736-174040-17gH0.7131.913-1.20038593.457-3059-30豎桿aA-0.5-0.50-26.5-26.5-17.5-16-2.2-26.5cC-1.0-1.00-53-53-53-32.3-4.4-53eE

8、-1.0-1.00-53-53-53-32.3-4.4-53gG-1.0-1.00-58.69-58.69-32.3-4.4-53五、桿件截面設(shè)計 按腹桿最大內(nèi)力，節(jié)點板厚度選用，支座節(jié)點板厚度選用。5.1 上弦桿整個上弦采用同一截面，按最大內(nèi)力計算上弦桿計算長度：在屋架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度；在屋架平面內(nèi)，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況取。因為，故截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。設(shè)，按Q345號鋼軸心受壓構(gòu)件屬b類截面。查表得 。需要截面面積： 需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)查角鋼規(guī)格表選用， 。按所選角鋼進行驗算：（滿足要求） （滿足要求）雙角鋼T型截面繞對稱軸（y軸）應(yīng)按彎扭屈曲計算換算長細比，由

9、，查表得 （滿足要求）yyxx1107010110105.2 下弦桿 整個下弦不改變截面，按最大內(nèi)力設(shè)計。按下弦支撐布置情況：，因為，故截面宜選用兩個不等肢角鋼短肢相并。計算所需下弦截面凈面積： 選用（短肢相并），截面如圖5-2所示。 驗算：如果連接的螺栓孔中心至節(jié)點板邊緣距離不小于，螺栓孔對下弦截面的消弱可不考慮，所以. （滿足） （滿足） （滿足）10110863xxyy1105.3 端斜桿aB ，。如選用（長肢相并），則，。驗算： （滿足）（滿足） 由，查表得 <f=310（滿足）8080125107yyxx5.4 端斜桿Bc ,幾何長度： 所需截面面積： 選用 ,則 驗算：<

10、;f=310（滿足）（滿足）（滿足）105636363yyxx5.5斜腹桿cD ，初選用，則驗算：（滿足）（滿足）（滿足）5.6斜腹桿De，選用驗算： （滿足） （滿足） （滿足）5.7斜腹桿eF ，初選用驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.8斜腹桿Fg,， 所需 選用，則，對所選角鋼進行驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.9 斜腹桿gH,， 選用，則，對所選角鋼進行驗算： （滿足） （滿足）由于，只需求，查表得 （滿足）5.10豎桿aA、cC、eE、gG其最大內(nèi)力為，選用長細比較大的豎桿進行設(shè)計，則可保證其它豎桿的安全可靠性。內(nèi)力較小，按各桿允

11、許長細比選擇角鋼，所需回轉(zhuǎn)半徑為：， 選用,則 （滿足） （滿足）由于，只需求，查表4.2得（滿足）根據(jù)布置螺栓的要求，端豎桿及中間桿最小應(yīng)當選用的角鋼，采用十字形截面，端豎桿aA: 查表得 ，中間豎桿Ii: 由角鋼，（滿足要求） 架各桿件的截面匯總?cè)缦卤硭?9 / 19文檔可自由編輯打印桿 件桿內(nèi)力（kN）計算長度截面形式及角鋼規(guī)格截面積回轉(zhuǎn)半徑長細比容許系數(shù)長細比上弦-645.541507.53015短肢相并21107010343319.654.576.9155.321500.832225.98下弦633.9930006000短肢相并2100638251717.749.7169.4912

12、0.72250-251.9 aaB-407.325302530長肢相并2125807281940.232.5 6377.81500.646223.64BBcc3082090.426132635122819.429.6107.7588.28350-250ccD-2342291.228642505960615.324.614975116.42150-24306DDe1482291.228642505960615.324.6149.75116.42150-154.07eeF-832499.231242755148223.334.5107.2690.551500.508110.25FFg402499.

13、231242565108317.226.9145.3116.11500.326113.296ggH59271233902635122919.429.6139.79114.531500.345139.15豎桿aaA-26.5179117912635122917.226.9 150 0.749 28.788ccC-53183222902564108317.326.7133.64108.241500.372162.27eeE-53207225902564108317.326.7134.4107.41500.437162.27ggG-53231228902564108317.326.7134.4107

14、.41500.372162.27 六、節(jié)點設(shè)計6.1 下弦節(jié)點c用焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值。設(shè)cB桿的肢背和肢尖焊縫，所需焊縫長度為：肢背：，取肢尖：，取 設(shè)cD桿的肢背與肢尖的焊縫為肢背：，取 肢尖：，取ac桿的內(nèi)力很小，焊縫尺存可按構(gòu)造確定取 根據(jù)以上取得的焊縫長度，并考慮桿尖之間應(yīng)有的間隙以及制作、裝配等誤差，從而確定節(jié)點板尺寸為。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為，所受的力為左右下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為 焊縫強度滿足要求。6.2 上弦節(jié)點 Bc桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點c相同，aB桿與節(jié)點板的焊縫尺寸按上述方法計算。肢背：，實際取肢尖：，實際取為了便于擱置

15、屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣縮進上弦肢背，上弦角鋼與節(jié)點板間用槽焊連接，計算時可略去屋架上弦坡度的影響，認為集中力與上弦垂直。根據(jù)斜桿焊縫長度確定節(jié)點板尺寸，置得節(jié)點板長度，焊縫計算長度，則肢背焊縫應(yīng)力為： 肢尖焊縫承受弦桿內(nèi)力差，偏心距 偏心力矩 采用，則 6.3 屋脊節(jié)點H 設(shè)焊縫高度，則所需焊縫計算長度為：,取 拼接角鋼長度取 上弦肢尖與節(jié)點板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15計算。設(shè)肢尖焊縫，節(jié)點一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為 ：焊縫應(yīng)力為： 焊縫強度滿足要求。6.4支座節(jié)點為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取。在節(jié)點中心線上設(shè)置加勁肋。加勁肋取，節(jié)點板取的鋼板。6.4.1 支座底板的計算支座反力按構(gòu)造要求采用底板面積為如僅考慮加勁肋部分底板承受支座反力，則承壓面積為:驗算拄頂砼的抗壓強度： （滿足要求）底板的厚度按屋架反力作用下的彎距計算，節(jié)點板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支撐，而另兩相鄰邊自由的板，每塊板單位寬度的最大彎距位： 式中：-底板下的平均應(yīng)力，-兩支承邊之間的對角線長度，-系數(shù)，由 故