鋼設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)范本

1、建筑鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)天重車間屋蓋設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)內(nèi)容： 建筑鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 土木 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： 目錄1、設(shè)計(jì)資料 32、結(jié)構(gòu)形式與布置 43、荷載計(jì)算 64、內(nèi)力計(jì)算 85、桿件設(shè)計(jì) 116、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 257、參考文獻(xiàn) 398、總結(jié)40 一、設(shè)計(jì)資料1.車間柱網(wǎng)布置圖（LX240m）（如圖） 圖柱網(wǎng)布置圖2.某車間廠房屋架，車間無(wú)吊車、無(wú)天窗、無(wú)振動(dòng)設(shè)備。屋架支承于鋼筋混凝土柱頂，屋面采用1.56m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（屋面板不考慮作為支撐用），跨度30m，長(zhǎng)度240m，柱距6m,屋面坡度i=1/10, 采用梯形鋼屋架。3.鋼屋架選用Q235B鋼，焊條

2、為E43型。4.屋架計(jì)算長(zhǎng)度：l0=3020.15m=29.7m5.屋架端部與跨中高度：屋架跨中高度：3490mm屋架端部高度：1900mm屋架在29.7m處的高度：2005mm起拱按f=L/500，取60mm6. 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不含屋架和屋面板自重）：2.2 kN/ m2；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.5kN/ m2 。二、結(jié)構(gòu)形式與布置1.桁架形式及幾何尺寸如圖所示:圖2 屋架形式及幾何尺寸圖3 屋架內(nèi)力系數(shù)圖2.桁架支撐布置如圖所示 符號(hào)說(shuō)明：SC-上弦支撐 XC-下弦支撐 CC-垂直支撐 GG-剛性系桿 LG-柔性系桿三、荷載計(jì)算屋面活荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故

3、取屋面活荷載計(jì)算。沿屋面斜分布的永久荷載以1/cosa=1.005,換算為水平投影面分布的荷載。桁架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗(yàn)公式（屋架自重120+11L）N/ m2。屋架及支撐自重： 0.12 KN/m2+0.01130 KN/m2=0.45 KN/m2其他恒載： 2.2KN/m2 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值總和： 2.65KN/ m2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值總和： 2.5KN/ m2 設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下荷載組合：（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載按永久荷載效應(yīng)控制控制的組合：F=(1.352.65+0.71.42.5) 1.56=54.25kN按可變荷載效應(yīng)控制控制的組合： F=(1.22.6

4、5+1.42.5) 1.56=60.12kN（2）全跨永久荷載+半跨可變荷載：全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計(jì)值：F1.1=1.352.651.56=32.20kN （按永久荷載為主的組合） F1.2=1.22.651.56=28.62kN （按可變荷載為主的組合）半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載設(shè)計(jì)值：F2.1=0.7x1.4 x2.5 x1.5x6=22.05kN (按永久荷載效應(yīng)控制的組合)F2.2=1.4x2.5x1.5x6=31.5kN (按可變荷載效應(yīng)控制的組合)（3）全跨屋架包括支撐+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載按可變荷載效應(yīng)控制的組合全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重設(shè)計(jì)值：F3.1=1.2x0.45x1.5x6=4.8

5、6kN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載設(shè)計(jì)值：F4.1=（1.2x2.2+1.4x2.5）x1.5x6=55.26KN按永久荷載效應(yīng)控制的組合全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重設(shè)計(jì)值：F3.2=1.35x0.45x1.5x6=5.47kN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及活荷載設(shè)計(jì)值:F4.2=（1.35x2.2+1.4x2.5x0.7）x1.5x6=48.78KN通過(guò)以上比較最不利組合值為：F=60.12KN F1=32.20KN F2= 31.5kN F3= 5.47kN F4=55.26KN注：、為使用階段荷載情況，為施工階段荷載情況。計(jì)算詳圖見圖3。 （a） (b)（c）圖3 屋架計(jì)算圖42 、內(nèi)力計(jì)算 附表1.屋架桿件內(nèi)

6、內(nèi)力組合表構(gòu)件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種組合F*第二種組合第三種組合計(jì)算桿件內(nèi)力（KN）全垮左半跨右半跨F1.1*+F2.1*F1.2*+F2.2*F3.1*+F4.1*F3.2*+F4.2*上弦桿1AB0000000002BC-11.317-8.199-3.118-513.8-444.1-348.6-387.1-178.9-513.8 3CD-11.317-8.199-3.118-513.8 -444.1 -348.6 -387.1 -178.9 -513.8 4DE-19.807-12.158-7.649-899.2 -747.9 -651.6 -588.7 -395.4 -899.2

7、5EF-17.807-12.158-5.649-808.4-688.8 -562.6 -578.9 -309.4 -808.4 6FG-20.686-13.037-7.649-939.1 -785.7 -674.1 -628.5 -400.2 -939.1 7GH-21.454-13.836-7.618-974.0 -819.1 -693.2 -664.6 -403.3 -974.0 8HI-22.282-13.014-9.268-1011.6 - 832.6-752.4 -635.4 -469.7 -1011.6 9IJ-22.748-13.483-9.265-1032.8 -852.7 -

8、764.3 -656.6 -472.1 -1032.8 10JK-22.746-13.482-9.264-1032.7 -852.6 -764.2 -656.6 -472.1 -1032.7 下弦桿11ab6.3444.6881.656288.0250.1193.7 220.7 96.9 288.0 12 bc15.19110.750 4.441689.7 592.6 472.8 509.2 249.8 689.7 13 cd20.09513.4246.671912.3 773.4 640.5 614.3 360.3 912.3 14de22.04313.5868.4571000.8 843.

9、8 724.1 657.4 437.9 1000.8 15ef21.04410.52210.522955.4 726.8 737.6 528.4 510.0 955.4 斜腹桿16Ba-11.404-8.422-2.982-517.7 -449.6 -348.3 -396.5 -174.3 -517.7 17Bb8.8536.2482.605402.1345.1275.9 296.1 146.2 402.1 18Db-7.482-4.935-2.547-339.7 -287.1 -239.8 -236.2 -136.5 -339.7 19Dc5.4873.2422.245249.1205.5

10、182.9 157.9 114.3 249.1 20Fc-4.199-2.015-2.184-190.6 -151.1 -148.8 -102.0 -104.9 -190.6 21Fd2.6620.7131.949120.988.3 103.9 41.8 87.7 120.9 22Hd-1.5040.408-1.912-68.3 -49.9 -74.6 9.2 -79.9 -79.9 23He0.283-1.4411.72412.9-10.839.8 -56.9 66.2 66.2 24Ig0.6470.647029.4 27.816.6 29.3 3.5 29.4 25eg1.6343.67

11、6-2.04274.2 97.3 3.2 156.8 -67.7 156.8 26gK2.3444.391-2.047106.4 127.8 21.3 189.2 -64.0 189.2 豎桿26Aa-0.5-0.50-22.7 -21.45-13.3 -22.7 -2.7 -22.7 27Cb-1-10-45.4 -42.9 -26.5 -45.4 -5.5 -45.4 28Ec-1-10-45.4 -42.9 -26.5 - 45.4-5.5-45.4 29Gd-1-10-45.4 -42.9 -26.5 -45.4 -5.5-45.4 30Ie-1.496-1.4960-67.9 -64

12、.2-67.9 -67.9 -8.2 -67.9 31Jg-1-10-45.4 -42.9 -26.5 -45.4 -5.5 -45.432Kf000000000五、桿件設(shè)計(jì)1.上弦桿（1）整個(gè)上弦采用等截面，按IJ桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即N=1367.610 KN（2）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度：在屋架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長(zhǎng)度：在屋架平面內(nèi)，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，?。海?）截面選擇因?yàn)?故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。Q235鋼f=215N/mm；壓桿=150；短肢相并（如圖所示）,整體穩(wěn)定系數(shù)按b類腹桿最大內(nèi)力N=-685.608 KN, 查表，中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度選

13、用14mm。設(shè)=60，查Q235鋼穩(wěn)定系數(shù)表，可得則需要的截面面積： 需要的回轉(zhuǎn)半徑：cmlicmlioyyoxx54.7604.45251.2608.150=ll根據(jù)需要查角鋼規(guī)格表，選用2L20012514短邊相連，截面特性：A=87.73cm，=3.54cm, =9.66cm, b1/t=200/14=14.29按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算。（4） 截面驗(yàn)算 截面x和y平面皆屬于b類，由于，只需求。由=55.37查附表E-9-2，=0.831。則：故所選截面符合要求。12yyxx2L20012514 上弦截面2.下弦桿（1）確定內(nèi)力及已知條件整個(gè)下弦采用同一截面，按下弦桿de的最大內(nèi)力值計(jì)算，在屋

14、架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度：，屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)所需截面面積為：（2） 截面選擇選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并（如圖所示）根據(jù)需要（A、）查角鋼規(guī)格表，選用2L18011012，截面特性：A=67.42cm2, =3.11cm, =8.75cm （3）截面驗(yàn)算考慮下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦的凈截面面積為：所選截面符合要求。2L18011012yyxx12 下弦截面 3.端斜桿aB桿件軸力：N=685.608 KN=685608N計(jì)算長(zhǎng)度：=253cm截面選擇：根據(jù)需要的A ，因?yàn)?，所以采用不等肢角鋼長(zhǎng)肢相并，使得和相近，故選用2L16010010截面特性： A=50.63cm, =5.14c

15、m, =4.05cm /t=100/10=10截面驗(yàn)算： 由于其連接方式為長(zhǎng)肢相并的不等邊，需驗(yàn)算（） 所以用來(lái)計(jì)算，=0.72422/215/04.1875063724.0685608mmNmmNANy=js滿足要求2L16010010yyxx12端斜桿截面4. 斜腹桿（1） Bb桿計(jì)算內(nèi)力：N=532.242 KN= 532242N計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：A=根據(jù)需要的A 查型鋼表選用2L1008截面特性：A=31.28 =3.08cm =4.55cm， b/t=100/8=12.5截面驗(yàn)算： 符合要求（2）Db桿計(jì)算內(nèi)力：N=-449.818KN=-449818N計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：根據(jù)

16、需要的A 查型鋼表選用2L1008截面特性：A=31.28 =3.08cm =4.55cm， b/t=100/8=12.5截面驗(yàn)算： 由=74.38查附表E-9-2，=0.724 符合要求yyxx122L1008（3） Dc桿計(jì)算內(nèi)力：N=-329.878KN=-329878N計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：A=根據(jù)需要的A 查型鋼表選用2L1008截面特性：A=31.28 =3.08cm =4.55cm， b/t=100/8=12.5截面驗(yàn)算： 符合要求（4） Fc桿計(jì)算內(nèi)力：N=-252.444 KN=-252444N計(jì)算長(zhǎng)度： 選用2L7510等邊角鋼（肢間距12mm）截面特性：A=28.25 =

17、2.26cm =3.61cm， b/t=75/10=7.5截面驗(yàn)算： 由=110.58查附表E-9-2，=0.490 符合要求（5） Fd桿計(jì)算內(nèi)力：N=160.039 KN=160039N計(jì)算長(zhǎng)度： 選用2L455等邊角鋼（肢間距12mm）截面特性：A=8.58 =1.37cm =2.34cm， b/t=45/5=9截面驗(yàn)算： 符合要求（6） Hd桿計(jì)算內(nèi)力：N=-112.967 KN=-112967N計(jì)算長(zhǎng)度： 選用2L7510等邊角鋼（肢間距12mm）截面特性：A=28.25 =2.26cm =3.61cm， b/t=75/10=7.5截面驗(yàn)算： 由=120查附表E-9-2，=0.437

18、 符合要求（7） He桿計(jì)算內(nèi)力：N=96.644 KN=96644N計(jì)算長(zhǎng)度： 選用2L455等邊角鋼（肢間距12mm）截面特性：A=8.58 =1.37cm =2.34cm， b/t=45/5=9截面驗(yàn)算： 符合要求（8） Ig桿計(jì)算內(nèi)力：N=38.898 KN=38898N計(jì)算長(zhǎng)度： 選用2L455等邊角鋼（肢間距12mm）截面特性：A=8.58 =1.37cm =2.34cm， b/t=45/5=9截面驗(yàn)算： 符合要求yyxx122L455（9）腹桿eg-gk 此桿在g點(diǎn)處不斷開，采用通長(zhǎng)桿件最大拉力：Ngk=254.039 kN 另一段Neg=211.077 kN 最大壓力：Ngk=

19、227.015 kN 另一段Neg=188.253 kN再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)點(diǎn)中心距：=230.1cm在桁架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度按下列式子計(jì)算： 截面選擇： 選用2L7510，可知兩等邊角鋼進(jìn)行組合A=28.25 =2.26cm =3.61cm， b/t=75/10=7.5所以用來(lái)計(jì)算，查表得=0.393拉應(yīng)力： 截面所選用的角鋼符合截面要求yyxx122L7510 eggK截面5. 豎桿豎桿IeN=89.940KN=89940N由于內(nèi)力比較小，所以按=150計(jì)算，所求的回轉(zhuǎn)半徑為：查型鋼表，選截面的ix和iy較上述計(jì)算的ix和iy略大些?？芍?L635截面幾何特征

20、：A=12.29 =1.94cm =3.04cm b/t=63/5=12.6b/t=12.62305.2=610.4mm上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的塞焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，可不驗(yàn)算。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，設(shè)肢尖焊縫，節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為600mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為，焊縫應(yīng)力為： 因屋架的跨度較大，需將屋架分為兩個(gè)運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊縫。腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同。 圖3.8 屋脊節(jié)點(diǎn)“K”（9）支座節(jié)點(diǎn) “a”為了便于施焊，下弦焊與

21、支座底板的距離取115mm，在節(jié)點(diǎn)中心設(shè)置加勁肋，加勁肋高度與節(jié)點(diǎn)板高度相等，厚度取14mm。1)弦桿與支座斜桿和豎桿焊縫計(jì)算下弦桿 肢背和肢尖焊縫均為，則所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取180mm肢尖： 取70mm支座斜桿 肢背焊縫長(zhǎng)度為，肢尖焊縫長(zhǎng)度為，則所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取280mm肢尖： 取140mm支座豎桿 肢背和肢尖焊縫均為，則所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 肢尖：2）支座底板的計(jì)算支座反力：R=10F=1060.12KN=601200N支座底板的平面尺寸，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則實(shí)承面積為：驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：式中：混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)C25混凝土，=12.5。底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成4塊。每塊板是兩相鄰為固定支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度最大彎矩為：式中 q底板所受的均布反力，兩支承之間的對(duì)角線長(zhǎng)度，系數(shù)，由查課本表5-6確定，為兩支承邊的相交點(diǎn)到對(duì)角線的垂線距離，由相似三角形的關(guān)系得：查表5-5得底板厚度： 取25mm3)加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的鏈接焊縫計(jì)算與牛腿焊縫相似，假定一個(gè)加勁肋的受力為屋架支座反力的四分之一，即：焊縫受剪力，彎矩：，設(shè)焊縫，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度焊縫應(yīng)力為： 4)節(jié)點(diǎn)板，加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算設(shè)焊縫傳遞全部支座反力R=601200N，其中每塊加加勁肋各