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1、钢结构课程设计1 1 设计资料设计资料某一单层单跨工业长房。厂房总长度为96m，柱距6m，跨度为18m。屋面采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，采用混凝土强度等级为C30，檩条间距1.5m，屋面坡度为i 1/10。柱截面尺寸为400mm400mm，永久荷载标准值为0.3kN/m2，当地基本风压为0.55kN/m2，雪荷载标准值为0.3kN.m2，积灰荷载标准值为0.5kN/m2。2 2 结构形式与布置结构形式与布置屋架的计算跨度：Lo L 300 17700mm，端部高度：h 1990mm（轴线处），屋脊处高度为H 2890mm。屋架几何尺寸及内力见图 1 所示。图 1屋架几何尺寸及屋架
2、内力屋架支撑布置见图 2 和图 3 所示。图 2上弦横向水平支撑-1-钢结构课程设计图 3 下弦横向水平支撑3 3 荷载与内力计算荷载与内力计算3.1 荷载计算屋面永久荷载标准值0.3kN/m2屋架及支撑自重标准值0.12 0.01118 0.32kN/m2Gk 0.62kN/m2可变荷载标准值雪荷载0.3kN/m2积灰荷载0.5kN/m2Qk 0.8kN/m23.2 荷载组合节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合Fd1.0(1.20.621.40.31.40.90.5)1.56 16.15kN按永久荷载效应控制的组合Fd1.0(1.350.621.40.70.31.40.90.5)1.56
3、 15.85kN故节点荷载取为16.15kN，支座反力为96.9kN。3.3 内力计算用图解法或数解法皆可解出全跨荷载作用下屋架杆件的内力。其内力如图 1。-2-钢结构课程设计4 4 杆件截面设计杆件截面设计腹杆最大内力N 105.29kN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取8mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。4.1 上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算：N 147.38kN，lox150.8cm，loy 300cm。选用 2808，A 24.6cm2，ix 2.44cm，iy 3.62cm。xlox150.8 61.8 150ix2.44yloyiy300 82.9 1
4、50y 0.615（b 类）3.62双角钢 T 型截面绕对称轴应按弯扭屈曲计算长细比yz0.58loy0.58300b810 21.75，所以t0.8b8yzy(10.475b4loyt220.47584)82.9(1)85.722300 0.8故由maxyz 85.7，查轴心受力稳定系数表，0.65N147.38103=92.17N mm2f 215N mm2截面满足要求。2A0.6524.610填板每个节间放一块，la 75.4cm 40i 402.44cm 97.6cm。4.2 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算。N=150.24kN，lOx=300cm，lOy=900cm。选
5、用 2 L70456（短肢相并），A=13.28cm2，ix=1.26cm，iy=3.51cm。lox300yloy900 x=256=350238=350，=ix1.26iy3.51-3-钢结构课程设计N150.2410322mmmm=113.13N/215 N/A13.28102填板每个节间放一块，lla150cm 80i 802.22cm 177.6cm4.3 斜腹杆杆件 B-a：已知 N-105.29kN，lOxlOy253.5cmi选用 2 L75508（长肢相连）,A18.94cm2，ix2.35cm，y2.19cmxlox253.5107.9 250ix2.35yloyiy253
6、.5115.8 2502.19由于0.48loy0.48253.5b5 6.25 24.3，2t0.85byzy(11.09b2loyt22)117.7,查轴心受力稳定系数表，0.449N105.29103=123.81N mm2f 215N mm2所选截面合适。2A0.44918.9410填板每个节间放一块，la 63.3cm 40i 401.4cm 56cm。杆件 B-b：N76.74kN，内力不大，按受压杆长细比控制截面lOxlOy=208.6cm，260.8cmi选用 2 L505,A9.6cm2，ix1.53cm，y2.38cmxlox208.6136.3 250ix1.53yloy
7、iy260.8109.6 2502.38填板各放两块，la86.9cm 80i 801.53cm 122.4cm。杆件 c-b：N-16.19kN，lOx=183.2cm，lOy229cm，内力较小可按选择截面。-4-钢结构课程设计ixloylox183.21.22150iy2291.53150i选用 2 L404，A6.18cm2，ix1.22cm，y1.96cm，填板放三块，a=57.25cm，略大于 40i=48.8cm。但实际节点板宽较大，故仍可够用。其余各杆件截面选择计算结果见下。需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度lo 0.9l，其他腹杆除 A-a，B
8、-a 外，lo 0.8l。杆件名称上弦杆下弦杆A-aB-aB-bC-bD-bD-cE-cF-cF-dG-d内力设计值（KN）-147.38150.24-8.1-105.2976.74-16.19-54.7630.51-16.19-11.17-7.4913.14计算长度（m）选用截面LoxLoy2808杆件端部角钢填板22A（cm）（N/mm）肢背肢(块)尖焊缝截面积计算应力24.613.2812.2618.949.66.1811.389.68.5810.8410.8410.8415035015015015015015015015015015015092.17113.139.43123.8179
9、.9385.34156.7431.7562.2828.3818.9312.126-906-906-906-906-405-408-706-506-705-406-505-406-506-406-505-405-1005-906-505-406-405-406-405-40每节间 1每节间 133233233321.5083.0163.0009.0002754561.9901.99024552.5352.5352755082.0862.6081.8322.2902.2952.8592.2872.8592.0722.5902.5033.1292.4953.1192.6012.60125052404
10、2506250524552565256525655 5 节点设计节点设计5.1 斜杆 B-b 与节点的连接焊缝计算-5-钢结构课程设计下弦节点 b 见图 4图 4 下弦节点 b设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm。所需焊缝长度为：276.74103肢背：lw3+12=60.11mm，取lw70mm；20.76160176.74103肢尖：lw3+10=32.84mm，取lw40mm。20.75160腹杆 D-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸取 6mm254.76103肢背：lw3+12=42.43mm，取lw50mm；20.76160154.76103肢尖：lw3+12=34.52mm，
11、取lw40mm。20.76160竖腹杆 c-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 5mm 和 4mm216.19103肢背：lw3+10=19.64mm，取lw40mm；20.75160116.19103肢尖：lw3+8=14.02mm，取lw40mm。20.74160验算下弦杆和节点板焊缝，焊缝承受杆力差N128.956.1872.72kN。斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量的实际节点板长度是19.5cm，角焊缝计算长度为18.3cm，采用hf 6mm，肢背焊缝应力为：-6-钢结构课程设计272.72103=40.13N mm2320.76183fwt160N mm2，满足要求5.2上弦节点 BB-
12、b 杆与节点板的连接焊缝尺寸与节点 b 相同,B-a 杆与节点板的连接焊缝按同样方法计算,这里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=16.2kN，hf 8mm，lw1lw2 22.81.2 21.6cm杆 B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 8mm 和 6mm2105.29103肢背：lw3+16=63.29mm，取lw70mm；20.781601105.29103肢尖：lw3+12=44.73mm，取lw50mm。20.76160杆 B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm276.74103肢背：lw3+12=61.58mm，取lw
13、70mm；20.76160176.74103肢尖：lw3+10=38.44mm，取lw40mm。20.7616016.210311.35N mm2f276216fwf1.22160 195.2N mm2肢 尖 焊 缝 承 担 内 力 差 为N 581.881kN,偏 心 矩e=8-2.5=5.5cm,偏 心 力 矩M Ne 100.731035.5102 5540.15N.m,hf 8mm则100.73103f 52.97N mm220.782166M65540.15103f52.97N mm2220.782162helw(f280.9322)f()52.972 84.89N/mm2，满足强度
14、要求f1.22-7-钢结构课程设计节点详图见图 5图 5 上弦节点 B5.3 屋脊节点 G杆 G-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm213.14103肢背：lw3+12=18.52mm，取lw40mm；20.76160113.14103肢尖：lw3+10=13.26mm，取lw40mm。20.76160拼接角钢采用2L808，弦杆的拼接，一般都采用同号角钢作为拼接角钢，为了使拼接角钢在拼接处能紧贴被连接的弦杆和便于施焊，需将拼接角钢削棱和切去肢的一部分：N147.38103 t hf5mm。设焊缝hf 6mm，lw=219mm，w0.761600.7hfff共四条焊缝，认为平
15、均受力，每条焊缝实际长度：lw拼接角钢总长度为：lw 2lw 20 153.5mm219 26 66.75mm4取拼接角钢长度为 300mm，截点详图见图 6。-8-钢结构课程设计图 6屋脊节点 G5.4 支座节点 a杆 B-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 8mm 和 6mm2/3105.29103肢背：lw+16=62.14mm，取lw70mm；20.781601/3105.29103肢尖：lw+12=45.68mm，取lw50mm20.76160杆 a-b,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm2/356.18103肢背：lw+12=43.73mm，取lw50mm；20.761
16、601/356.18103肢尖：lw+10=30.11mm，取lw40mm20.75160杆 A-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm2/38.1103肢背：lw+12=16.02mm，取lw40mm；20.761601/38.1103肢尖：lw+10=12.41mm，取lw40mm20.751605.4.1 底板计算支座反力：Rd 96.9kN,混凝土采用 C30，局部承压强度设计值取fc14.3N/mm2,螺栓直径取d 20mm,锚栓孔直径取40mm,则所需底板净面积和毛面积为:96.9103An 6776.2mm2 67.76cm214.3-9-钢结构课程设计3.1442
17、A An Ao 67.76 244 112.32cm24按构造要求选择支座底板为ab 2020 400cm2112.32cm2垫板采用10010020。3.1442 355.44cm2孔径21mm，实际底板净面积为An 400 244496.91032 3.47N/mm底板实际应力：q 2355.4410底板的厚度按两邻边支承而另两邻边自由的板计算：a1(100.8/2)2(1011/2)213.5cm，b1 9.59.6 6.76cm，b1/a1 6.76/13.5 0.513.5查表得 0.056，则板的单位宽度的最大弯矩为：M qa2 0.0563.471352 3541.48N.m底板
18、底厚度：t 6M63541.4810.18mm，取t 15mm。f205底板尺寸为：20020015。5.4.2 加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的偏心荷载，偏于安全地取屋架支座反力的 1/4，即：V Rd/4 24.2kN,，M Ve V b/4 129.07kN.cm，加劲肋尺寸为3451008设焊缝hf 6mm，验算焊缝应力：24.21038.65N/mm2则：f20.76(34512)6129.071048.31N/mm2f20.76(34512)(f22)f10.92N/mm2160N/mm2f节点板,加劲肋与底板的连接焊缝采用hf8mm,则焊缝实际的总计算长度：
19、-10-钢结构课程设计l焊缝设计应力：w 220 2(20121)120.8 64.4cm96.9103 26.87N mm2f0.78644fwf1.22160 195.2N mm2截点详图见图 7。图 7 座节点 a5.5 下弦座节点杆 F-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm2/37.49103肢背：lw+12=15.72mm，取lw40mm；20.761601/37.49103肢尖：lw+10=12.23mm，取lw40mm20.75160杆 G-d,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm2/313.14103肢背：lw+12=18.52mm，取lw40mm；
20、20.761601/313.14103肢尖：lw+10=13.91mm，取lw40mm20.75160进行拼接计算，拼接角钢采用与下弦杆相同截面2L75406，除倒棱外，竖肢需切去。t hf5mm=5+6+5=16，取 20mm。拼接角钢与下弦连接焊缝在接头一侧的总长度-11-钢结构课程设计N191.15103lw0.7h fw0.75160=341.34mmff共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：lw拼接角钢总长度为：lw 2lw 20 210.68mm341.3425 95.34mm4取拼接角钢长度为 300mm。节点“A”杆 A-a,肢背肢尖焊缝的焊角尺寸分别取 6mm 和 5mm2/310.3103肢背：lw+12=17.11mm，取lw40mm；20.761601/310.3103肢尖：lw+10=13.07mm，取lw40mm20.75160则加劲肋的厚度为 8mm，取加劲肋的长度为 140mm，节点板长度为 140mm。6 6 施工图（见施工图纸施工图（见施工图纸）-12-