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1、钢结构课程设计钢结构课程设计学生姓名： 何昕桐 学 号：20122023017指导教师： 刘少东所在学院： 工程学院专 业： 土木工程中国大庆2015年12月目录1.设计材料12.材料选择13.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置14.支撑及檩条布置15.屋架节点荷载26.屋架杆件内力计算37.杆件截面选择38.节点设计121.设计材料某厂房跨度,长度，柱距，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为的预应力混凝土大型屋面板，屋架坡度，屋面活荷载标准值为，当地基本风压为，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为，柱截面。屋面永久荷载标准值为(永久荷载尚未包含屋架和支撑自重)，雪荷载标准值为，水泥厂机修间（
2、屋面有挡风板）。2.材料选择钢材选用，焊条采用型，手工焊。3.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置屋架的计算跨度，屋架端部高度，中部高度，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度荷载性质，钢材采用Q235B。焊条采用E43型，垂直支撑和系杆，见图2和图3.图 屋架几何尺寸4.支撑及檩条布置厂房长度为75m,跨度L=21m,故设置三道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，其他屋架只在下弦跨中央设一道柔性系杆，上弦因有檩条可不设系杆，另外在第一开间下弦设三道刚性系杆。每节间放两根檩条在檩条跨中设一道拉条。图2 屋架支撑布置5.屋架节点荷载 屋面活荷载标准值为，小于该地区雪荷载，故可变荷载按雪荷载取值
3、。 （1）荷载计算 屋架和支撑自重 恒荷载总和 雪荷载 可变荷载总和 屋面坡度不大，对荷载影响小，位于考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。（2） 荷载组合 一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆按压杆控制长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时杆件内力。 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合：其中，永久荷载，荷载分项系数； 屋面雪荷载，荷载分项系数； 按永久荷载效应控制的荷载： 其中永久荷载，荷载分项系数； 屋面雪荷载分项系数； 组合系数； 故节点荷载取,支座反力为6.屋架杆件内力计算 用图解法或数解法皆可解出全跨荷载
4、作用下屋架杆件内力，其内力设计值见图3。图3 内力设计值7.杆件截面选择腹杆最大内力，由屋架节点板厚度参考表可知支座节点板厚度取，中间节点板厚度为。 7.1 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算， (取两块屋面板宽度) 选用214012, ，。 ，（b类） 双角钢T型截面绕对称轴(y轴）应按弯扭屈曲计算长细比 故 故由，按b类查表得填板每个节间放一块，。 7.2 下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。 ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。 选用218011010（短肢相并），查角钢表：，则 ，。填板每个节间放两块，。 7.3 斜腹杆 杆件B-1：，选用
5、21409010（长肢相连），查角钢表：，。 ，故由按b类查表得 填板每节间放两块， 杆件B-2：，选用2708，查角钢表：，。 故，按b类查表得 填板每节间放一块， 杆件D-2；， 选用26310，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得= 填板每节间放三块， 杆件D-3：，选用2706，查角钢表：，。 故，按b类查表得= 填板每节间放一块， 杆件F-3：， 选用2638，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。= 填板每节间放三块， 杆件F-4：， 选用2638，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。=填板每节间放一块，杆件C-2：，内力较小可按选择截面 选用2505，查角钢表：，。 ，故故，按
6、b类查表得。=杆件F-d；，内力较小可按选择截面 选用2505，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。= 杆件G-4： ，内力较小可按选择截面 选用2705，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。= 填板每个节点间放两块， 杆件H-4：，内力较小可按选择截面 选用2806，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。= 填板每个节间放一块， 杆件A-1；，内力较小可按选择截面 选用2504，查角钢表：，。 ，故故，按b类查表得。=填板每节间放三块，表1 屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值N(kN)计算长度(m）所用截面截面积A（cm）计算应力容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝mm填板数L
7、oxLoy上弦杆F-H-637.51.5073.0002L1401265118.5150-每节间1下弦杆7-8-261.53.00015.002L801101056.8193.6350-每节间1 腹杆A-1-24.451.8001.8002L5047.8 44.91508-1603B-1-386.62.3722.3722L140901044.6118.41508-1608-902B-2-289.31.9682.462L70821.341901508-1308-702C-2-48.91.682.102L5059.677.9150-2D-2-216.82.1632.7042L631023.3214
8、81508-1008-602D-3+134.62.1632.7042L70616.321283508-708-502E-3-48.91.922.42L5059.688.5150-3F-3-73.22.3662.9682L63819145.41508-508-402F-4-11.52.3662.9682L6381910.81508-308-202G-4-48.92.162.72L70411.1472.8350-3H-444.13.2213.2212L80618.814.133508-408-3037.4 杆端的角钢肢背和肢尖焊缝 各腹杆杆端的角钢肢背和肢尖焊缝Q235钢E43焊条，故各杆件最小焊
9、缝长度不应小于8或40mm，施焊尺寸焊脚尺寸与板厚关系应满足如图所示条件： 图4 角钢肢背和肢尖焊缝 杆件B-1：N=-386.6kN 肢背焊缝： 1.5mm 取 取 =160mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=90mm 杆件B-2：N=-289.3kN 肢背焊缝：1.5mm 取 , 取 =130mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=70mm 杆件D-2：N=-216.8kN 肢背焊缝：1.5mm 取 取 =100mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=60mm 杆件D-3：N=134.6kN 肢背焊缝：1.5mm 取 取 =70mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=50mm 杆件F-3：N=
10、-73.2kN 肢背焊缝：1.5mm 取 取 =50mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=40mm 杆件F-4：N=11.5kN 肢背焊缝：1.5mm 取 取 =30mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=20mm 杆件F-4：N=11.5kN 肢背焊缝：1.5mm 取 取 =30mm 肢尖焊缝： 1.5mm 取 取=20mm C-4内力较小，焊缝按构造采用。8.节点设计8.1下弦节点“2” 验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板的长度是36cm，角焊缝计算长度，采用，肢背焊缝应力为： 图5 下弦拼接节点“2” 8.2上弦节点“B”腹杆B-1，B-2的杆
11、端焊缝计算从略。这里验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进10mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=48.9kN，肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距，偏心力矩，采用则:对： 对： 则焊缝强度为：图6 下弦拼接节点“B” 8.3屋脊节点“H” 腹杆杆断焊缝计算从略，弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面214012，除倒棱外竖肢需切去，取并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设）共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度拼接角钢总长度取拼接角钢长度为600mm。图7 屋脊节点“F ” 8.4支座节点“a
12、”杆端焊接计算从略，以下给出底板等的计算。 底板计算支反力,混凝土强度C30，所需底板净面积：锚栓直径取d=25mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板毛面积：按构造要求采用底板面积为，垫板采用-10010020，孔径26cm，实际底板净面积为：底板实际应力： ，查表4.8得,则所需底板厚度：取t=20mm，底板尺寸为-20020020图8 支座节点“1”（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取 ，加劲肋高度，厚度取与中间节点板相同（即-49514012），采用，验算焊缝应力；对V：对M：（3）节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算采用，实际焊缝总长度：焊缝设计应力；所以，满足要求。16