钢结构课程设计计算书.doc

设计某厂房（无天窗、无吊车、无振动）钢屋架一、 设计资料梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆屋面坡度i=1/10刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊二、 屋架形式和几何尺寸屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm三、 屋盖支撑布置 （见图1）四、 荷载计算⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35 KN／m2 找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN／m2 保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2 钢屋架及支撑重 0.12+0.011×24=0.384KN／m2 合计 2.784KN／m2⒉可变荷载：屋面荷载 0.5KN／m2 雪荷载 0.6KN／m2由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。

取0.6 KN／m2五、 屋架杆件内力计算与组合永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4.⒈荷载组合：⑴全跨恒载＋全跨活载 ⑵全跨恒载＋半跨活载 ⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载⒉节点荷载：永久荷载 F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN 可变荷载 F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN ⒊屋架杆件内力计算表一屋架构件内力组合表（单位：KN） 见表1六、 屋架杆件设计支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm⒈上弦杆上弦采用等截面，按N=-572.28KN， FG杆件的最大设计内力设计上弦杆计算长度：平面内：lox=lo=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取loy =2×l0=3014mm假设λx=λy=120，查表得φ=0.437取强度设计值f=215 N／mm2，则需要的截面面积：A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2需要回转半径：ix=lox∕λ=1507∕70=21.5mm iy= loy∕λ=1507×2∕70=43mm根据需要的A、ix，查角钢型钢表，选用2∟125×80×10，A=39.4cm2，ix=2.26，iy=6.11,a=10mm。

按所选角钢进行验算：λx= lox∕ix =1507∕(2.26×10)=66.7 ＜ [λ]=150λy= loy∕iy=3014∕(6.11×10)=49.3 ＜ [λ]=150 满足长细比要求σ=N/A=572280∕(39.4×102)=145.2 N／mm2﹤ f=215 N／mm2 ，满足截面要求⒉下弦杆：下弦采用等截面，按de杆件的最大设计内力值，N=568.97KN；下弦杆计算长度：平面内：lox=lo=3000mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，loy =l0=6000mm，根据屋架平面外上弦杆的计算长度，需要的截面：A=N/f=568.97×103/215=26.46cm2，选用2∟125×80×7，A=28.2cm2，ix=2.30cm， iy=6.04cmλx= lox∕ix = 300∕2.3=130.4﹤[λ]=350λy= loy∕iy=600∕6.04=99.3 ﹤ [λ]=350满足长细比要求σ=N/Aφ=201.8 N／mm2﹤ f=215 N／mm2满足截面要求⒊端斜杆：因屋架对称结构以下只设计了左半跨的杆件，右半跨的杆件与左半跨的相同⑴Ba杆杆件轴力N=-333.40KN, lox=253.9cm， loy=l=253.9cm需要的截面积：A=N/f=35.49cm2查角钢型钢表，选用2∟100×10：A=38.6cm2 ＞ 35.49 cm2，ix =3.05cm，iy=4.52cm。

按所选角钢进行验算：λx= lox∕ix =83.2 ＜ [λ]=350λy= loy∕iy=56.2 ＜ [λ]-350σ=N/Aφx=19.8N／mm2 ﹤ f=215 N／mm2满足截面要求⑵He杆杆件轴力N=-115.65 KN，lox=271.92KN，loy=339.9KN查角钢型钢表，选用2∟63×6：A=12.28cm2 ，ix=1.94cm，iy=2.97cm按所选角钢进行验算：λx= lox∕ix = 118.5﹤ [λ]=150λy= loy∕iy= 96.7 ﹤ [λ]= 150 满足长细比要求σ=N/Aφx=20.13 N／mm2 ﹤ f=215 N／mm2满足截面要求⒋再分式腹无屋架杆件截面选用表杆件计算内力 (KN)截面规格截面积A(cm2)计算长度(cm)回转半径(cm)长细比容许长细比名称编号lox(cm)loy(cm)ixiy λx λy[λ]上弦杆所有-572.28 2∟125×80×1039.40 150.7 301.4 2.26 6.11 66.7 49.3 150 下弦杆所有568.97 2∟125×80×728.20 300.0 600.0 2.30 6.04 130.4 99.3 350 斜腹杆支座处Ba-333.40 2∟100×10 38.60 253.90 253.90 3.05 4.52 83.2 56.2 150 其他Bb258.52 2∟63×6 12.28 209.76 262.20 1.94 2.97 108.1 88.3 350 Db-204.41 2∟100×10 38.60 229.84 287.30 3.05 4.52 75.4 63.6 150 Dc139.53 2∟63×6 12.28 229.84 287.30 1.94 2.97 118.5 96.7 350 Fc-92.57 2∟100×10 38.60 250.56 313.20 3.05 4.52 82.2 69.3 150 Fd63.72 2∟63×6 12.28 250.56 313.20 1.94 2.97 129.2 105.5 350 Hd70.09 2∟63×6 12.28 271.92 339.90 1.94 2.97 140.2 114.4 350 He-115.65 2∟100×10 38.60 271.92 339.90 3.05 4.52 89.2 75.2 150 竖杆支座处Aa20.52 2∟30×33.50 200.00 200.00 0.91 1.63 219.8 122.7 350 其他Ie72.33 2∟30×33.50 256.00 320.00 0.91 1.63 281.3 196.3 350 Cb-41.04 2∟45×4 6.98 184.00 230.00 1.38 2.24 133.3 102.7 150 Ec-49.34 2∟45×4 6.98 208.00 260.00 1.38 2.24 150.7 116.1 150 Gd-49.34 2∟45×46.98 232.00 290.00 1.38 2.24 168.1 129.5 150 七、 填板设计填板厚度等于节点板厚度等于10mm,用填板连接的双角钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过受拉杆件80i受压杆件40iT形截面i为单个角钢对与填板平行的形心轴的回转半径，十字形截面i为单个角钢的回转半径iv。

填板尺寸：厚度=10mm（节点板厚度），宽度b=50~80mm，保证b≥8hf＋2hf（最小焊缝长度），hf可按构造要求选用高度T形截面，h=角钢连接边宽度＋2（10~15）mm，即填板伸出角钢连接边10~15mm，受压构件除了满足l1≤40i，在构建两个侧向支撑点间的填板数不应小于2个⒈上弦杆AB （零杆）设置两块填板BC （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板CD （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板DE （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板EF （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板FG （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板GH （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板HI （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板⒉下弦杆ab（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板bc（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板cd（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板de（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板⒊斜腹杆Ba la=253.9cm∕3=84.6<40i=122设置两块填板Bb la=262.2cm∕3=87.4<80i=155.2设置两块填板Db la=287.3cm∕3=95.7<40i=122设置两块填板Dc la= 287.3cm∕3=95.7<80i=155.2设置两块填板Fc la= 313.2cm∕3=104.4<40i=122设置两块填板Fd la=313.2 cm∕3=104.4<80i=155.2设置两块填板Hd la= 339.9cm∕3=113.<80i=155.2设置两块填板He la= 339.9cm∕3=113.3<40i=122设置两块填板八、 屋架节点设计刚材采用Q235B钢，焊条E43，fwf=160,手工焊。

t1角钢厚度，t2节点板厚度对上弦杆和竖杆，厚度为12mm，节点板厚度为10mm，则肢背焊缝hf1≥1.5√t2=1.5√10=4.74mmhf1≤。