钢结构计算书(钢结构课程设计).doc
课 程 设 计课程名称： 钢结构设计 设计题目： 昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程、工程力学 年 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： |日 期： 教 务 处 制 课 程 设 计 任 务 书 土木工程学院 学院 土木工程 专业 年级姓 名： 学 号： 课程设计题目： 昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计主要内容：（一）设计资料 昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/101/12。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土C20，屋面活荷载 kN/m2，屋面积灰荷载 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度 （1）21m （2）24m 2、屋面计算跨度 （1）L0L （2） L0L-300mm3、屋面做法 （1）有保温层 （2）无保温层4、屋架端高 （1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m （4）=2.1m）（二）设计要求 1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。2、合理布置支撑体系，主要考虑 （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 （3）垂直支撑 （4）系杆（刚性或柔性） .并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算 （1）屋面恒载计算。 （2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。 （4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。 （6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力） 、4、杆件截面选择 （1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据x=y的等稳条件选择合理的截面形式。 （2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。 （3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。（4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计 （1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 /6、屋架施工图 （1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括 屋架简图（比例1100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。 屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。 侧面图，剖面图及零件详图。 注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 材料表（一榀屋架的材料用量）。 说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。 设 计 指 导 教 师 （签字）： 教学基层组织负责人（签字）： 年 月 日"、计算书（1.屋架及支撑形式:2.荷载何内力计算1)荷载标准值 永久荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平层: kN/m2三毡四油防水层： kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板： kN/m2屋架和支撑自重： +0.011L)=+×21)= kN/m2&可变荷载标准值： 屋面活荷载： kN/m2屋面积灰荷载： kN/m22）节点荷载计算全跨屋面永久荷载作用下P=（+）×6×=×6×=（kN）全跨可变荷载作用下P=×6×+××6×=（+×）×6×=（kN）；当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为×+×（+×）×6×=×+×=（kN）当当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为×+×（×+×）×6×=+=（kN）由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值取 P= (kN)。屋架节点荷载计算计算是考虑下列三种荷载组合情况：全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载（左）屋架及支撑自重+半跨屋面板自重（左）+半跨屋面活荷载（左）设：由永久荷载换算得的节点集中荷载； 由可变荷载换算得的节点集中荷载； 由部分永久荷载（屋架及支撑自重）换算得的节点集中荷载；由部分永久荷载（屋面板重）和可变荷载（屋面活荷载）换换算得的节点集中荷载。则：=×=（kN）<=×（×+×）×6×=（kN）=××6×=（kN）=（×+×）×6×=（kN）内力计算杆 力 组 合 表名称杆件编号杆件内力系数!杆件内力计算杆力（KN）P=1<第一组组合第二组组合第三组组合左右全(P1+ P2)P1+P2P3+P4上弦AB00000￥00BDDF&FH下弦ab+bc>+cd+de+斜腹杆aBBb+【+bD"Dc+cF(Fd+dH+竖腹杆Aa0Cb0（Ec0'Gd0、He0（0000003.杆件截面选择 (1)上弦杆(选用两根不等边角钢短肢相并)=（最大） =150.8cm =301.6cm腹杆=,查表得节点板t=10mm，支座节点板厚度t=12mm假定=60，=， ， 选用2L125×80×8短肢相并，A=2.28cm，6.07cm验算：￥=150=150因为所以由表查得,=214（2）下弦杆=，=300 cm ，=1050cm ，节点板t=10mm,支座节点板t=12mm， =60 , = , 选用2L125×80×8短肢相并A=2.28cm，6.07cm验算：=350=350因为所以=（3）端斜腹杆aB=，=270.9cm ，t=10mm, =60 , = ， 选用2L100×80×7长肢相并，A=2.39cm，4.71cm验算：=150=150因为所以查表得=Bd,bD,Dc同aB,计算长度=（4）斜杆cF=，= =258.08cm ，=322.6cm ，t=10mm, =60 , =# ， 选用2L75×50×5，A=12.25c。长肢相并2.39cm，2.20cm验算=150=150因为所以·由查表的=Fd dH同cF计算长度=(5)竖杆Gd =，= =240cm, =300cm内力小，按选择 ， 选择2L50×5 A=9.606c =1.6cm =2.45cm<EC, Cb同Gd = Aa也同Gd =屋架杆件截面选择表名称杆件编号内力（）计算长度（cm）$截面形式和规格截面面积(cm2)回转半径(cm)长细比容许长细比稳定、系数计算应力N/mm2端部焊缝fLox)Loyixiyxy肢背肢尖上弦FH(2L125×80×8短肢相并150214下弦cd,15010502L125×80×8短肢相并:350斜腹%杆aB2L100×80×7长肢相并|1508- 140<6- 100Bb2L100×80×7长肢相并"350*81206- 80bD2L100×80×7长肢相并150-8- 906- 70Dc&2L100×80×7长肢相并>3508- 606- 60cF2L75×50×5长肢相并1505- 504- 50·Fd2L75×50×5长肢相并1505- 504- 50dH+2L75×50×5长肢相并?3505-，505-50竖腹杆Aa/2102102L50×5（1505-505-50￥Cb1922402L50×5）1505-505-。50Ec2162702L50×51505-;505-50Gd240300;2L50×51505-505-50He0￥=2L70×5 十字形截面_4.节点板计算(1)上弦节点 “B”。节点板尺寸为-，只要计算Ba杆即可。对aB杆，肢背肢尖焊缝分别采用和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取140mm肢尖：，取100mm对bB杆，肢背肢尖焊缝分别采用和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取110mm肢尖：，取80mm为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上边缘可缩进肢背8mm，用塞缝连接，这时，承受集中力P=肢尖焊缝承担弦杆内力差N=318993N偏心矩e=6.1cmM=N·e=318993×61=N·mm，,则(上弦节点 “D”。节点板尺寸为-只要计算Db杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取90mm肢尖：，取70mm对Dc杆，肢背肢尖焊缝分别采用和6mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取60mm【肢尖：，取60mm为了便于在上弦搁置大型屋面板，节点板上边缘可缩进肢背8mm，用塞缝连接，这时，承受集中力P=肢尖焊缝承担弦杆内力差N=190869N偏心矩e=6.1cmM=N·e=190869×61=N·mm，,则|上弦节点 “F”。节点板尺寸为-只要计算Fc杆。对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用和4mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取60mm肢尖：，取50mm对Db杆，肢背肢尖焊缝分别采用和4mm，则所需焊缝长度为：肢背：肢尖：节点板上边缘可缩进肢背8mm，用塞缝连接，这时，承受集中力P=肢尖焊缝承担弦杆内力差N=68889N偏心矩e=6.1cmM=N·e=68889×61=4202229N·mm，,则对于节点“C”“E”“G”,所受内力较小，杆件Aa,Cb,Ec,Gd采用焊缝脚寸，最小焊缝长度。（2）下弦节点板b设计：角焊缝强度设计值 Bb杆的肢背和肢尖焊缝分别采用 肢背： 取120mm肢尖：取80mmDb杆同理计算取90mm取60mmCb杆内力很小，根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为290×265mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为290mm，<160() 满足强度要求下弦节点板c设计：角焊缝强度设计值 Dc杆的肢背和肢尖焊缝分别采用 肢背 取60mm肢尖：取40mmFc杆同理计算肢背 取40mm肢尖 取40mmEc杆内力很小，根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为160×175mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为160mm() <160() 满足强度要求下弦节点板d设计：角焊缝强度设计值 Fd杆的肢背和肢尖焊缝分别采用 肢背 取40mm肢尖：取40mmHd杆同理计算肢背 取40mm肢尖 取40mmGd杆内力很小，根据构造绘出节点大样图，可知节点板尺寸为140×180mm下弦杆与节点板连接的焊缝长度为140mm() <160() 满足强度要求(3)支座节点板“a”计算支座反力R=支座底板取用30cmx20cm。若仅考虑有加筋肋部分的底板作为有效面积，则底板承受的均布反力为q=R/An=307111/(300x200)=(N/m) 底板的厚度按两邻边支撑而另两邻边自由板计算；查表的=，则板的单位宽度的最大弯矩为M=q=××172×172=4392(N/mm)底板厚度为 取t=12mm底板尺寸为-300×200×12（mm)加筋肋与节点板的焊缝计算：一个加筋肋的连接焊缝所承受的偏心荷载，偏于安全的取屋架支座反力的四分之一设焊缝=8mm,焊缝计算则节点板 加筋肋与地板的连接焊缝计算：设焊缝传递全部支座反力R=初设。实际的焊缝总长度为取820mm所需焊缝尺寸，采用(4)屋脊节点H，采用同号刚拼接，切角部分最大内力杆为 取160mm拼接角钢总长,取400mm切掉=23mm 取30mm计算屋脊处弦杆与节点板的连接焊缝，取按构造要求决定节点板的尺寸。
