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1、精选优质文档-倾情为你奉上高等教育自学考试钢结构课程设计 准考证号：2 姓名: 冯桀铭1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m，2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400400，混凝土强度等级为C30。3）屋面采用1.56m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考虑作为支撑用）。4）该车间所属地区为郑州市5）采用梯形钢屋架考虑静载：1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2）、二毡三油加绿豆沙、20mm厚水泥砂浆找平层（0.4KN/m） 支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43型。2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大
2、型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=（30401990）/10500=1/10；屋架计算跨度L02400030023700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示：图1：24米跨屋架几何尺寸 3、支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下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，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）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：荷载计算表荷载名称标准值(KN/m2)预应力钢筋混
3、泥土屋面板1.4二毡三油加绿豆沙0.4找平层cm厚0.4屋架及支撑重量0.12+0.01124=0.384永久荷载总和2.58屋面活载（大于雪荷载）0.7可变荷载总和0.7计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载）节点荷载 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载Q21.4，20.9，则节点荷载设计值为F（1.22.584+1.40.70+1.40.90.80）1.5645.7992kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9，则节点荷载设计值
4、为F（1.352.584+1.40.70.70+1.40.90.80）1.56046.593 kN2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载Q21.4，20.9 全垮节点永久荷载F1=（1.22.584）1.5627.9072kN半垮节点可变荷载F2（1.40.70+1.40.90.80）1.5617.892kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9全垮节点永久荷载F1=（1.352.55）1.5631.347 kN半垮节点可变荷载F2（
5、1.40.70.70+1.40.90.80）1.5631.347kN故应取P46.23kN3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载Q21.4，20.9全跨屋架和支撑自重F3=1.20.3841.564.4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷载F4（1.21.4+0.71.4）1.5623.94kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载Q21.4，20.9 全跨屋架和支撑自重F31.350.3841.564.617kN
6、半跨屋面板自重及半跨活荷载F4（1.351.4+1.40.70.7）1.5623.184kN5屋架杆件内力计算见附表16选择杆件截面按腹杆最大内力N=-413.28KN,查表7.6，选中间节点板厚度为8mm，支座节点板厚度10mm。1） 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力N=-711.01KN计算在屋架平面内：为节间轴线长度，即 l=l。=150.8cm, l=301.6cm 0.659AN/f/(0.659310100)=34.803cm假定70i=l/150.8/702.54cm il/301.6/705.08cm由附表9选2 1258010，短肢相并，如下图所示，A219.7139.
7、42 cm 、i=2.26cm、i=6.04cm截面验算：l/ i150.8/2.26=66.7150(满足) l/ i=301.6/6.04=49.90.56 l/ b=0.56301.6/12.5=13.51,则：3.7 *b/t（1+ l/52.7 b1）=3.714（1+301.60.8/52.712.5）=54.1故由66.7查附表1.2得0.686由N/A=711.011000/(0.68639.42100)262.93N/ f(满足)故上弦杆采用2 1258010截面形式2） 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=706.82KN计算l300cm l=2370/2=1185c
8、m,A=N/f=706.821000/(310100)=22.80 cm由附表9选2 125807短肢相并A214.128.2 cm，i 2.3cm ，i5.97cm=706.82103/(28.2102)= 250.65N/ f(满足)l/ i300/2.3=130.43350(满足)l/ i=1185/5.97=198.49350(满足)故下弦杆采用2 125807短肢相并3）腹杆、aB杆N413.28KN，l= ll=253.5cm选用2 110708长肢相并查附表9得：A213.94=27.88 cm, i 3.51cm ，i2.85cml/ i253.5/3.51=72.2150(满
9、足)l/ i=253.5/2.85=88.9150(满足)因为b/t=7/0.8=8.75,由查附表1.2得0.472则413.281000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ f(满足)故Ab杆采用2 110708长肢相并、Bc杆N320.56KN, l=0.8L0.8*260.8=208.6cm, l=L=260.8cm选用2 758A211.523 cm，i 2.28cm ，i3.42cml/ i208.6/2.28=91.51350(满足)l/ i=260.8/3.42=76.26350(满足)=320.561000/(23100)= 139.37 N/ f(满足
10、)、cD杆N253.47KN,l=0.8L0.8285.9=228.72cm, l=L=285.9cm选用2 758A211.523 cm，i 2.28cm ，i3.42cml/ i228.72/2.28=100.32150(满足)l/ i=285.9/3.42=83.60150(满足)因为b/t=75/8=9.375 ,则由查附表1.2得=0.430=253.471000/(0.411*23100)= 268.14 N/ f(满足)、De杆N172.39KN, l=0.8L0.8*285.9=228.72cm, l=L=285.9cm选用2 56*5A25.4210.84 cm，i 1.72
11、cm ，i2.62cml/ i228.7/1.72=132.98350(满足)l/ i=285.9/2.62=109.12350(满足)=172.391000/(10.84100)=159.03 N/ f(满足)、eF杆 -114.62 N 按压杆进行计算： 5.1l=0.8L0.8312.9=250.3cm, l=L=312.9cm选用2 758A211.523 cm，i 2.28cm ，i3.42cml/ i250.3/2.28=109.79150(满足)l/ i=312.9/3.42=91.49150(满足)因为b/t=75/8=9.375 ,则由查附表1.2得=0.375=114.62
12、103/(0.37523102)=132.89 N/ f(满足)=5.1103/(23102)=2.22 N/ f(满足)、Fg杆 + 58.58KN 按压杆进行计算： N l=0.8L0.8311.9=249.5cm, l=L=311.9cm-5.31KN 选用2 565A25.4210.84 cm，i 1.72cm ，i2.62cml/ i249.5/1.72=145.1150(满足)l/ i=311.9/2.62=119.05150(满足)因为b/t=5.6/0.5=11.2 ,则由查附表1.2得=0.235=58.581000/(10.84100)=54.04N/ f(满足)=5.31
13、1000/(0.235*10.84100)=20.84N/ f(满足)、gH杆 +36.03KN 按压杆进行计算： N l=0.8L0.8339.6=271.7cm, l=L=339.6cm-35.38KN 选用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i271.7/1.94=140.1150(满足)l/ i=339.6/2.89=117.51150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6 ,则由查附表1.2得=0.250=36.031000/(12.28100)=29.34 N/ f(满足)=35.381000/(0.2512.28100)=115.
14、24N/ f(满足)由于N上的力都不大，选用的2 635可以满足力的要求、Hi杆 -71.51KN 按压杆进行计算： N l=0.8L0.8337=269.6cm, l=L=337cm27.24KN 选用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i269.6/1.94=138.97150(满足)l/ i=337/2.89=116.61150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6 ,则由查附表1.2得=0.253=27.241000/(12.28100)=22.18N/ f(满足)=71.511000/(0.253*12.28100)=243.04N/
15、 f(满足)4）竖杆、Aa杆NAa=-23.3KN ，l=l=L=200.5cm选用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i200.5/1.94=103.35150(满足)l/ i=200.5/2.89=69.38150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6 ,则由查附表1.2得=0.411，则：=23.3103/(0.41112.28102)=46.17N/ f(满足)Cc.Ee.GgN= N= N=-46.59KN内力大小相同，选用长细比较大的竖杆Gg进行设计，可保证其他竖杆的安全。则：l=0.8L0.8289=231.2cm, l=L=28
16、9cm选用2 635A26.1412.28 cm，i 1.94cm ，i2.89cml/ i231.2/1.94=119.18150(满足)l/ i=289/2.89=100150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6 ,则由查附表1.2得=0.328，则：=46.59103/(0.32812.28102)=115.67 N/ f(满足)Ii杆N136.52KN，L=0.9L=0.9319=287.1cm选用2 635如图所示十字相连，查附表8得：A12.28 cm，=2.45=287.1/2.45=117.2350(满足)=136.52103/(12.28102)=111.17 N/
17、f(满足)7、节点设计在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为：角钢肢背所需焊缝长度：角钢肢尖所需焊缝长度：如腹杆aB，设计杆力N-413.28 kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf18mm，hf26mm。因aB杆系不等边，角钢与长肢相连，故K10.65，K20.35。则：l1(0.65413.28103)/(20.78200)=119.9mm 取l1130mml2(0.35413.28103)/(20.76200)=86.09,取l2100mm其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取肢背
18、与肢尖的焊脚尺寸各为hf16mm，hf25mm，l1l28hf+1060 mm腹杆焊缝尺寸：杆件 名称设计内力（kN）肢背焊缝肢尖焊缝l1（mm）ht（mm）l2（mm）ht（mm）aB-413.281308100 6Bc320.56120 8706cD-253.4790860 6De172.39906605表中1l、12为取整后数值、下弦节点“c” （见附图）先计算腹板与节点板的连接焊缝：B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度：肢背：Lw1=0.7/(20.78200)=100.175mm 用120mm肢尖：Lw2=0.3/(20.76200)=57.
19、243mm 用100mm腹杆D-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：hf1=8mm, lw1取90mm hf2=6mm, lw2取60mmC-c杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm。其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差N=537.22-220.38=316.84KN。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为305cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为8mm，则计算长度lw=305-16=289cm。肢背焊缝应力为：附图 下弦“c”节点、上弦“B”节点（见附图）同样先计算腹杆B-a、B-c的杆端焊缝，方法同上。“Bc”杆的与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“Ba”杆的肢背和肢尖焊缝和肢背
20、：，取肢尖：，取上弦肢背的槽焊缝内的应力由下面计算得到：上弦与节点板间焊缝长度为都满足要求。附图 上弦“B”节点、屋脊节点（见附图）上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅受屋面板传来的集中荷载，一般可不作验算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力N的15%进行计算，即其产生的偏心弯矩为。节点板尺寸如下图所示：设肢尖焊角尺寸，则焊缝的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，热弯成形。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受的内力计算。设角焊缝焊脚尺寸。则接头一侧需要的焊缝计算长度为：拼接角钢的总长度为： 取拼接角钢竖肢需切去的高度为：取，即竖肢余留高度为。、支座节点（见附图）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，高度与节点板相同也为。底板计算支座反力根据构造需要，取底板尺寸为。锚栓采用，并用图示U形缺口。柱采用的C30混凝土。作用于底板的压应力为：（满足）底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板，故应计算底板单位宽度上的最大弯矩：查表得需要的底板厚度：取加劲肋计算设，取焊缝最大计算长度，加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算，取。（满足） 专心-专注-专业