钢结构课程设计计算书跨度为24m.docx

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钢结构课程设计计算书跨度为24m

钢结构课程设计任务书

：

文博学号：

A13110059指导教师：

王洪涛

1、设计资料

1.1、结构形式

某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、×预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为。

地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m；厂房桥式吊车为2台150/30t〔中级工作制〕，锻锤为2台5t。

1.2、屋架形式与选材

屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸与力系数如附图所示。

屋架采用的钢材与焊条为：

设计方案采用235B钢，焊条为E43型。

1.3、荷载标准值〔水平投影面计〕

1永久荷载：

三毡四油〔上铺绿豆砂〕防水层kN/m2

20厚水泥砂浆找平层kN/m2

100厚加气混凝土保温层N/m2

一毡二油隔气层kN/m2

预应力混凝土大屋面板〔加灌缝〕kN/m2

屋架与支撑自重（按经验公式m2

2可变荷载：

屋面活荷载标准值：

0.8KN/m2

雪荷载标准值：

KN/m2

m2

2、支撑布置

图2.124米跨屋架几何尺寸

图2.224米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的力值

桁架形式与几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。

其中考虑到厂房有桥式吊车2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t，布置下弦纵向水平支撑。

〔见如下图〕

桁架支撑布置图

符号说明：

SC上——上弦支撑；XC——下弦支撑；CC——垂直支撑;

GG——刚性系杆；LG——柔性系杆

3、荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。

标准永久荷载值：

×0.4=0.402kN/m2

×0.4=0.402kN/m2

×0.7=0.704kN/m2

×0.05=0.050kN/m2

×0.3=0.302kN/m2

×1.40=1.407kN/m2

屋架与支撑自重：

×24=0.384kN/m2

共3.833kN/m2

可变荷载标准值：

屋面活荷载标准值〔大于雪荷载〕：

0.8kN/m2

积灰荷载标准值：

0.7kN/m2

共1.5kN/m2

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

3.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）

全跨节点永久荷载设计值：

×××××0.7〕××6=61.56kN

荷载组合〔1〕计算简图如图4.1，

图4.1荷载组合〔1〕

4、力计算

F=1的桁架各杆件力系数〔F=1作用于全跨、左半跨和右半跨〕已经给出。

求出各种荷载情况下的力进展组合，计算结果见表4.1。

表4.1桁架杆件力组合表

杆件名称

力系数〔F=1〕

力组合

计算杆件力/kN

全跨

左半跨荷载

第一种组合F×①

第二种组合

第三种组合

左半跨

右半跨

F×①+F×②

F×①+F×③

F×①+F4×②

F×①+F4×③

上弦杆

AB

0

0

0

0

0

0

0

0

0

BC,CD

DE,EF

FG，GH

HI

下弦杆

ac

ce

eg

gi

斜腹杆

aB

Bc

cD

De

eF

Fg

gH

Hi

竖杆

Aa

Cc

Ee

Gg

Ii

0

0

0

0

0

0

5、杆件设计

整个上弦架采用等截面，按FG、GH杆件之最大设计力设计。

N=—939410N〔受压〕

上弦杆计算长度：

在桁架平面，为节间轴线长度：

在桁架平面外，根据支承布置与力变化情况，取：

因为，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并〔图5.1〕

腹杆aB最大力=kN，查表9.6.4，中间节点版厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。

设λ=60查附录4得。

需要截面积：

需要的回转半径：

根据需要的A，ix，iy查角钢规格表〔附录8〕，选用，，

，，，按所选角钢进展验算：

满足长细比的要求。

截面在x和y平面皆属b类，由于，只要求，查表得。

所需截面适宜

整个下弦杆采用同一截面，按gi杆最大设计值计算。

，根据桁架下弦支撑布置情况，得

所需截面积：

根据所需截面积查表选用，不等肢角钢，短肢相并〔图5.2〕。

，，

考虑下弦杆有2φ的栓孔削弱，下弦净截面面积：

所需截面适合。

杆件轴力：

计算长度。

因为，故采用不等边角钢，长肢相并，使。

设λ=80，查附录4得，

需要的回转半径：

根据需要的，，查角钢规格表，选用2L140×90×10，〔图5.3〕

，，，。

又

所选截面适宜。

5.4.1Bc杆

杆件轴力：

所需截面积：

杆件计算长度：

，

选用2L75×8等边角钢〔图5.4.1〕，，，

满足长细比的要求。

满足要求。

5.4.2cD杆

杆件轴力：

计算长度：

设λ=100查附录4得

所需的

，

选用2L75×10〔图5.4.2〕，，，

由于，只求，查附录4，得

所选截面满足。

5.4.3De杆

杆件轴力：

所需截面积：

杆计算长度：

选用2L50×6等边角钢，〔图5.4.3〕

，，

满足长细比的要求。

所选截面满足。

eF杆

计算长度：

，

设λ=100查附录4得

所需的

选用2L75×5等边角钢〔见图5.4.4〕，，，

，

由于，只求，查附录4，得，

所选截面满足。

5.4.5Fg杆

计算长度：

力较小，按选择，需要的回转半径为：

，

查型钢表，选截面和较上述计算的和略大些。

选用2L63×5〔图5.4.5〕，，，

由于，只求，查附录4，得

拉应力：

所选截面满足。

5.4.6gH杆

计算长度：

力较小，按选择，需要的回转半径为：

，

查型钢表，选截面和较上述计算的和略大些。

选用2L63×5〔见图5.4.6〕，，，

由于，只求，查附录4，得

拉应力：

所选截面满足。

5.4.7Hi杆

同理

选用2L63×5〔见图5.4.7〕，，，

由于，只求，查附录4，得，

所选截面满足。

5.5.1竖杆Aa,Cc,Ee,Gg：

Aa,Cc,Ee,Gg都受压，各个竖杆采用同类截面，按Gg杆件的最大设计力设计。

，

力较小，按选择，需要的回转半径为：

，

查型钢表，选截面和较上述计算的和略大些。

选用2L63×5〔见图5.5〕，，，

由于，只求，查附录4，得，

所选截面满足。

5.5.2竖杆Ii：

〔见图5.5〕

按5.5.1所选截面验算：

KN

所选截面满足。

表5.1杆件截面选择表

杆件

计算力/kN

截面规格

截面面积/cm2

计算长度/cm

回转半径/cm

长细比

容许长细比[λ]

稳定系数

应力σ/（N/mm2）

名称

编号

上弦

FGGH

-939.41

2L160X100×12

60

150

下弦

gi

933.87

2L160×100X10

1185

350

斜腹杆

aB

-546.64

2L140×90×10

44.522

253.5

253.5

3.16

3.16

56.71

75.32

150

0.718

Bc

2L75×8

350

cD

-334.89

2L75×10

150

De

227.77

2L50×6

2.56

350

eF

2L75×5

150

Fg

68.33

2L63×5

150

gH

1.23

2L63×5

150

Hi

2L63×5

150

竖杆

Aa

30.78

2L63×5

150

Cc

-61.56

2L63×5

150

Ee

-61.56

2L63×5

150

Gg

-61.56

2L63×5

150

Ii

0

2L63×5

319

350

0

6、节点设计

“c〞〔图6.1〕

各类杆件的力由表4.1查得。

这类节点的设计步骤是：

先根据复杆的力计算与复杆与节点版连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点版的形状与尺寸，最后验算下弦杆与节点版的连接焊缝。

用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。

设“Bc〞杆的肢背和肢尖焊缝和，如此所需的焊缝长度为：

设“cD〞杆的肢背和肢尖焊缝和，如此所需的焊缝长度为：

“Cc〞杆力很小，焊缝尺寸可按构造要求取

根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间有间隙以与制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为。

下弦与节点板连接的焊缝长度为36cm,所受的力为左右两下弦杆的力差，，受力较大的肢背处焊缝应力为：

焊缝强度满足要求。

“B〞（图6.2）

图6.2“B〞节点板布置图

Bc杆〔2L75×6〕与节点板的焊缝尺寸和节点“c〞一样。

即肢背，肢尖

aB〔2L140×90×10〕杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算,设aB杆的肢背和肢尖的焊缝和，如此所需的焊缝长度为：

为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。

用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来，槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以的折减系数。

计算时可略去上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。

上弦肢背槽焊缝的应力为：

上弦与节点板间焊缝长度为505mm。

同书上

节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间力差由角钢肢尖焊缝