鋼筋結(jié)構(gòu)課程設(shè)計報告

1、下載可編輯設(shè)計資料 ：北京地區(qū)某金工車間。采用無檁屋蓋體系，梯形鋼屋架。廠房長度為72m，跨度為 27m ，柱距 6m ，廠房高度為 15.7m 。車間內(nèi)設(shè)有兩臺 200/50kN 中級工作制吊車 ，計算溫度高于 -20 。 采用三氈四油 ，上鋪小石子防水屋面 ，水泥砂漿找平層 ，厚泡沫混凝土保溫層 ，1.5m*6m 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 。屋面積灰荷載 0.3kN/m 2，屋面活荷載 0.3kN/m 2，雪荷載為 0.4kN/m 2 ，風(fēng)荷載為 0.45kN/m 2 。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上 ，上柱截面為 400mm*400mm ，混凝土標(biāo)號為 C20。要求設(shè)計鋼屋架并繪制施工圖。一、

2、鋼材及焊條1、鋼材選用（1）結(jié)構(gòu)的重要性對于重型工業(yè)建筑結(jié)構(gòu) 、大跨度結(jié)構(gòu) 、高層或超高層民用建筑結(jié)構(gòu)和重級工作制吊車梁等都是重要的一級結(jié)構(gòu) 。（ 2）荷載的性質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受的為靜力荷載（ 3）連接方法為焊接類型 ，結(jié)構(gòu)不可避免地會產(chǎn)生殘余應(yīng)力 、殘余變形及各種焊接缺陷，有導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋或脆性斷裂的危險 。（ 4）工作環(huán)境計算溫度高于 -20 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯綜上：結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受的為靜力荷載在 -20 ，焊接結(jié)構(gòu) ，選擇 Q235B 2、 焊條選用對 Q235B 型鋼焊件用 E43 系列型焊條 。二、 鋼屋架的外形和幾何尺寸1、屋架外形選用梯形屋架 、平行弦2、幾何尺寸（1）屋架

3、計算跨度 l0l215027000-2*150=26700mm（ 2）屋架的高跨比 H/l 應(yīng)在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi) ，選擇 i =1/10 。（ 3）腹桿體系采用節(jié)間為 3m 的人字形式（ 4）屋架跨中起拱取 fl/50027m 軸線處兩端高度 h0 取 1990 mm, 則屋架 26.7m 處，兩端高度取 h0h0l =l02012.36m 。屋架跨中起拱高度f 按 l/500 考慮，取 53.4mm 。三、 屋架的支撐布置.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖表1 屋架單跨尺寸圖表2圖表3 屋架上弦支撐構(gòu)件.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖表4 屋架下弦支撐構(gòu)件四、 荷載計算屋面荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算

4、時 ，取較大的雪荷載與積灰荷載同時考慮 。則活荷載 0.4kN/m2 進(jìn)行計算 。屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗公式g k (0.12 0.0 1l1)kN / m2 計算，跨度單位為米 （m ）。標(biāo)準(zhǔn)值荷載計算表設(shè)計值（kN/m2)（ kN/m2)荷載名稱原值*1.2*1.35*1.4 *1.4*0.7預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.681.89三氈四油防水層0.40.480.54找平層0.40.480.54.專業(yè) .整理 .下載可編輯泡沫混凝土保溫層0.10.120.135找平層0.50.60.675屋架和支撐自重0.41370.496440.558495永久荷載總和3.2

5、1373.856444.338495屋面活荷載0.40.560.392積灰荷載 (永久控制時乘 1.00.30.420.42可變荷載總和0.70.980.812因為 ，3.85444+0.98<4.338495+0.812，所以永久荷載起到控制作用，則設(shè)計屋架時 ，應(yīng)考慮以下三種荷載組合 。1、 全跨永久荷載 + 全跨可變荷載F(4.3380.812)1.5646.35446kN2、全跨永久荷載 + 半跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載 ：F14.3381.5639.04646 kN半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載 ：F20.8121.567.308 kN3、全跨屋架 （包括支撐）自重 + 半跨屋面板自重 +

6、半跨屋面活荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重 ：F30.5581.565.026455 kN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載.專業(yè) .整理 .下載可編輯F4(1.890.392)1.5620.538 kN五、 內(nèi)力計算圖表5 各桿編號圖圖表6 全跨內(nèi)力圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖表7 左跨內(nèi)力圖圖表8 右跨內(nèi)力圖根據(jù) sap84 計算屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表如下：.專業(yè) .整理 .下載可編輯計算桿件內(nèi)內(nèi)力系數(shù)第一第二種組合第三種組合力（kN)種組左右最桿件名稱全合F1*(1)半半F1*(1)+F3*(1)+F3*(1)+大最大跨F*(1F2*(2)+F2*(F4*(2)F4*(3)跨跨拉壓力(1)3)(2)(3)力

7、0.00.00.00.0AB0.000.000.000.000.000.000000BC/C-9.9-7.5-3.-46-412.3-444.-444.49-204.20-65.75上D80102.62449弦DE/E-16.-11.-5.-75-681.1-726.F/FG3990639.75-726.942-326.79-198.0194GH/-19.-12.-8.-88-810.4-839.HI/IJ1740488.61-839.149-351.03-270.5214ab5.34.11.5248.239.48220.79111.5759.0559.0562655下13.9.74.4616

8、.616157.6弦bc591.21551.99267.85157.62318298.982cd18.12.7.5845.801.29767.65342.04247.50845.專業(yè) .整理 .下載可編輯2419951.5117.9.99.9825.825de767.79767.79292.91292.91810057.57aB-10.-7.7-2.-46-449.69-414.6-209.38-111.00-449.073946.798697.95.82.6367.367Bb352.17328.93159.3994.0832459.59-6.4-4.4-2.-30-253.0-285.bD-

9、285.47-123.76-84.9484550.382474.62.82.2213.213Dc200.15196.0680.8369.33斜01523.23腹-3.5-1.3-2.-16-157.3-157.cf10772.70-146.520-44.24-74.5330桿-2.7-0.4-2.-12-125.6-125.fG-109.01-23.64-70.4609775.167670.70.71.833.399.Gd57.0199.9618.8241.412448961.12.9-2. 53.766.-39.3dg66.5629.2265.60-39.3561207565gJ1.93.6

10、-2.88.0216.71-11.7184.51-35.63 216-35.6.專業(yè) .整理 .下載可編輯05207.7130.70.70.033.833.fE33.8428.5018.663.67330484-1.0-1.00.0-46.-46.3fF-46.35-39.05-25.56-5.030003550.60.60.031.031.gH31.0626.1617.133.37770606-1.0-1.00.0-46.-39.0gI-39.05-39.05-25.56-5.03000355-0.5-0.50.0-23.-23.1Aa-23.18-19.52-12.78-2.5100018

11、8-1.0-1.00.0-46.-46.3bC-46.35-39.05-25.56-5.03000355豎-1.5-1.50.0-69.-58.5cE-58.57-58.57-38.35-7.54桿000537-1.5-1.50.0-69.-58.5dH-58.57-58.57-38.35-7.540005370.00.00.01.6eJ0.460.980.981.691.691889.專業(yè) .整理 .下載可編輯六、 桿件設(shè)計1 、上弦桿 GH/HI/IJ整個上弦桿采用等截面，按 GH/HI/IJ 桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計 ，即N -888.61kN上弦桿長度 ：在屋架平面內(nèi) ，為節(jié)間軸線長度

12、，即l 0 xl 0150.8cm在屋架平面外 ：本屋架為無檁體系 ，并且認(rèn)為大型屋面板只起剛性系桿作用，根據(jù)支持布置和內(nèi)力變化情況 ，取 l 0 y 為支撐點(diǎn)間的距離 ，即l 0 y 3 l 0 x 452.4cm根據(jù)腹桿的最大內(nèi)力N aB -463.54 kN ， 查表2.8 得屋架節(jié)點(diǎn)板厚度為t 12mm 。屋架支座厚度 t14mm 。假定60， 0.807NA888610=4723.5mm 2f =（0.875 215）l 0 xi xi y選用 2L160 10012 短肢相并 ，2.513cml oy7.54cmA=60.2cm2,i x=2.82cm,i y=8.76cm驗算，.

13、專業(yè) .整理 .下載可編輯l 0xyl 0 yx=150,i y =452.4/8.76=34.43<=15i x =150.8/2.82=53.48<0。x 0.808 ，N / A88610/(0.808*6020)=182.69 N / m2< f =215 N / m22 、下弦桿 de整個下弦 桿采用等 截面，按下弦桿 的最大 應(yīng)力 Ned =- 845.51kN計算。l0 x285cm ， l0 y3000002 150 =29700/2=14850mm2則所需截面積為N845510/215=3932.60mm2=39.32cm 2Af選 用2L140 9010短

14、肢相接， A=44.5cm 2 >39.32cm 2,ix =2.56cm, i y =6.84cml 0 xxi x=300/2.56=117<350l0 yy3 、端斜桿 aB NaB=-466.79kNi y=1485/6.84=217<350l 0xl 0 y253.5cm, 選用 2L100 10 ,A=44.6cm 2 , ix =2.56, i y =6.84驗算：l 0 xxi x =253.5/3.08=83.11<150,.專業(yè) .整理 .下載可編輯l 0 yyx 0.681i y=253.5/4.56=55.11<150N / A466790

15、/(0.662*4460)=182.67N/mm2<219N/mm 2。4 、腹斜桿 dg-gJ此桿為再分式桁架腹桿 ，在 g 節(jié)點(diǎn)處不斷開 ，兩段內(nèi)力不同 ：最大拉力 ：Ndg =66.56kNN gJ=100.86kN最大壓力 ：Ndg =39.35kNN gJ=35.63kN在桁架平面內(nèi) ，l0x=224.9cm 。在平面外 ，則按公式 l 0 y l10.75 0.25N 2計算：N1l0 y l1 0.750.25N 2 = l0 y 449.8 0.750.25 35.63 =337.35cmN139.35選用 2L636 ,A=11.44cm 2, i x 1.93cm,

16、i y 3.06。驗算；l 0 xxi xl 0 yyi y=224.9/1.93=116.53<150=337.35/3.06=110.25<150y0.386N =39350/(0.386*1144)=89.12N/mm2<215N/mm 2mA5 、豎桿 dHN dH =-58.57kN, l 0x 0.8*304=243.2cm,l 0 y 304cm, 內(nèi) 力 較 小 。 故應(yīng) 當(dāng) 選 用2L635,A=12.28cm 2, i x 1.94cm ， i y3.04cm 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯驗算；x l 0 x =243.2/1.94=125.36<

17、150i xy l 0 y =400.11/3.04=100<150i yx 0.413N =58570/(0.413*1228)=115.48N/mm2<215N/mm 2mA6 、豎桿 aAN aA=-23.18kN ，因為是支座堅桿 ，所以l 0 xl 0 y201.24cm ，因為內(nèi)力較小 ，所 以 按選 取 。 則 ， i xi y 201.24/150=1.34cm, 按 其 查 表 ， 2L45 6 ,A=10.16cm 2 , i x1.36, i y2.36其他各桿的截面設(shè)計 ：計算長度回轉(zhuǎn)半容2*長細(xì)比(cm)徑 cm許截長穩(wěn)計算內(nèi)力面名桿件截面形式細(xì)定應(yīng)力（k

18、面稱編號和規(guī)格比系N/mN)loxloy積ixiy八 x八 ycm（數(shù)m2八2）上GH/-888150.301.2L160*160.2.8.53.434.4 1500.8182.專業(yè) .整理 .下載可編輯弦 HI/IJ.61806000*12208276830869下845.285.14852L140*944.2.6.111.217.189.de3501弦5100.000*10605684331158aB-466253.253.2L100*138.3.4.83.155.11500.6182.795506056116267Bb367.208.260.2L90*621.2.4.74.763.135

19、01173.5964802079138539bD-300229.286.2L100*623.3.4.74.063.61500.7173.385290801051412684213.228.285.13.2.3.105.86.3155.Dc2L70*53501斜23729074163189719腹-162208.313.21.2.4.74.875.80.7106.cG2L90*6150桿.7070052079130025941.5260.325.12.1.3.134.106.33.8Gd2L63*535016081028940406944100.dJ86224.337.2L63*614.1.3.

20、116.110.1500.460.6-39.9035589306532545535fE33.8150.188.2L50*59.61.2.98.474.4350135.2.專業(yè) .整理 .下載可編輯464300535363531.0162.202.9.61.2.105.80.132.3gH2L50*5350161670053539925-23.201.201.10.1.2.146.85.20.369.7Aa2L45*6150182424163736897276-46.183.229.10.1.2.133.97.00.3122.bC2L63*51503520001637367237332-69.2

21、07.259.12.1.3.106.85.20.5109.cE2L63*51505320002894048001673豎-69.243.304.12.1.3.125.100.0.4137.dH2L63*5150桿53200028940436001310267.334.12.1.3.137.109.0.3eJ1.692L63*51503.872000289404738756-46.103.129.10.1.2.75.654.80.763.6fF2L45*615035605016373627173-46.121.152.10.1.2.88.764.40.672.0gI2L45*6150356000

22、16373661338七、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計1、下弦節(jié)點(diǎn) b 的設(shè)計.專業(yè) .整理 .下載可編輯由腹桿內(nèi)力計算腹桿內(nèi)力計算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸，即 h f 和l w ，然后根據(jù) l w 的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后驗算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫 。用 E43 型焊條角焊縫的抗拉 、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值 f fw =160MPa 。設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫 h f =8mm 和 6mm ，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）肢背： l w =0.7Nw =0.7*367590/(2*0.7*8*160)=143.59 ，取 150mm2h f f f肢尖： l

23、 w=0.3N=0.3*367590/(2*0.7*6*160)=82.05，取90mm2hf f fw設(shè)“bD ”桿的肢背和肢尖焊縫=8mm 和 6mm ，則所需的焊縫長度為肢背： l w =0.7Nw =0.7*300380/(2*0.7*8*160)=117.33 ，取 120mm2h f f f肢尖：=0.3N=0.3*300380/(2*0.7*6*160)=67.05，取90mm2hf f fw.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖表 9 下弦桿節(jié)點(diǎn)b“Cb”桿的內(nèi)力很小 ，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取 h f =5mm 。根據(jù)上面求得的的焊縫長度 ，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差

24、，按比例給出節(jié)點(diǎn)詳圖 （如圖表 9），從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為350mm*445mm 。下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為44.5cm ， h f =6mm 。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差為N =616.98-248.55=368.43kN,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為f =0.75*368430/ （2*0.7*6*(445-12) ）=70.91MPa<160MPa該焊縫滿足強(qiáng)度要求 。2、上弦節(jié)點(diǎn) B 的設(shè)計“Bb ”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同?！癮B”桿節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺.專業(yè) .整理 .下載可編輯寸按上述同樣方法計算得N aB =-466.79kN設(shè)“aB”桿的肢背和肢尖焊縫

25、h f =10mm和 6mm ，則所需的焊縫長度為。l w =0.7 Nw =0.7*466790/(2*0.7*10*160)= 145.87mm ，取 150mm2h f f fl w =0.3Nw =0.7*466790/(2*0.7*6*160)=104.19mm ，取 120mm2h f f f為了方便在上弦擱置大型屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)肢背8mm ，用塞焊縫連接 ，此時，圖表 10上弦 B 節(jié)點(diǎn)設(shè)計圖h f1節(jié)點(diǎn)板厚度=2=t*0.5=12*0.5=6mm，.專業(yè) .整理 .下載可編輯l w = l w = l 2hf=460-10=450mm。承受的集中力為 P=46.35

26、kN 。P46350wf =12.26N/mm 2< f f =160kN/mm20.762 0.7 h f l w 2450肢尖焊縫承擔(dān)的弦桿內(nèi)力差，N =462620-0=462620kN ， 偏 心 距e=10-3=7cm ，則偏心彎矩為MN e=462620*72=33308457.18N/mm2，設(shè) h f =8mm ，則f=Nh f l w=462620=89.79N/mm 2< f fw =160 N/mm 220.720.78 460fM = 33308457.18 62= 84.33N/mm 2< f fw =160 N/mm 2Ww 20.7846022f

27、f2=84.3389.79 2=113.32 N/mm 2< f fw =160 N/mm 2f1.22滿足要求 。3、上弦跨中拼接點(diǎn)J 的設(shè)計弦桿的拼接 ，采用拼接角鋼 。為了使拼接角鋼在拼接處能緊貼被連接的弦桿和便于施焊。需將拼接角鋼削棱切肢。 設(shè)焊縫高度為 h f =8mm ，（ thf5)=12+8+5=25mm 。拼接角鋼與弦桿的連接焊縫按被連接弦桿的最大=內(nèi)力計算 ，= -888.61kN ，每條焊縫按以下算法 ：NIJl w =Nf fw =888610=247.94mm ，取 250mm40.7hf40.7 8160拼接角鋼總長度L=2*lw+20=520mm。=hf5)

28、= 12+8+5=25mm，按上弦坡度熱彎 。（ t.專業(yè) .整理 .下載可編輯計算屋脊處弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，取 h f =5mm ，則需要的焊縫長度為：l w = 2N sinwP = 2888610sin646350 =31.12mm8 0.7hff f8 0.75160按圖布置節(jié)點(diǎn)板長度 。圖表 11上弦中跨節(jié)點(diǎn)設(shè)計圖4、下弦跨中拼接點(diǎn) e 的設(shè)計將 拼 接 角 鋼 削 棱 切 肢 。 設(shè) 焊 縫 高 度 為 h f =8mm，=hf5)=12+8+5=25mm 。 拼接角鋼與弦桿的連接焊縫按被連接弦桿的最大（ t內(nèi)力計算 ，Ned = -845.51kN ，每條焊縫按以下算法 ：l

29、 w =N845510=235.91mm ，取 240mmw =4 0.78 16040.7hf f f拼接 角鋼總長 度L=2*lw+50=530mm,=.專業(yè) .整理 .下載可編輯（ th f5) =12+8+5=25mm。弦桿較大內(nèi)力為N ed= -845.51kN ，則根據(jù)弦桿與節(jié)點(diǎn)連接一側(cè)的焊縫強(qiáng)度按正式計算肢背焊縫lw0.15K1 N maxw= 0.150.7845510 =79.27mm ，取 85mm 。2 0.7h f f f20.75 160肢尖焊縫lw0.15K 2 N maxw= 0.150.3845510 =33.97mm ，取 40mm 。2 0.7h f f f20.75 160節(jié)點(diǎn)板長度 ： L=85*2+50=220mm，取 300 。如下圖布置 ：圖表12 下弦中跨節(jié)點(diǎn)設(shè)計圖5、支座節(jié)點(diǎn) a 的設(shè)計為了便于施焊 ，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取 160mm 。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋 ，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度