24钢结构课程设计计算书-跨度为24m

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1、word目 录1、设计资料1结构形式11.2屋架形式与选材11.3荷载标准值水平投影面计12、支撑布置2桁架形式与几何尺寸布置2桁架支撑布置如图33、荷载计算44、力计算55、杆件设计8上弦杆8下弦杆9端斜杆aB9腹杆115.5 竖杆16其余各杆件的截面166、节点设计20下弦节点“c20上弦节点“B21屋脊节点“H22支座节点“a23下弦中央节点“h23参考文献27图纸271、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400400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为。地区计算温度高于-200C，

2、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235钢，焊条为E43型。1.3、荷载标准值水平投影面计 永久荷载： 三毡四油上铺绿豆砂防水层 KN/m2 水泥砂浆找平层 KN/m2 保温层 0.7 KN/m2 一毡二油隔气层 KN/m2 水泥砂浆找平层 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 0 KN/m2屋架与支撑自重(按经验公式KN/m2 可变荷载：屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2雪荷载标准值： KN/m2K

3、N/m22、支撑布置 图2.1 24米跨屋架几何尺寸图2.2 24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：三毡四油防水层：0.4=0.402 kN/m2水泥砂

4、浆找平层：0.4=0.402 kN/m2保温层：0.7=0.704 kN/m2一毡二油隔气层：0.05=0.050 kN/m2水泥砂浆找平层：0.3=0.302 kN/m2预应力混凝土大型屋面板：1.40=1.407 kN/m2屋架与支撑自重： 24=0.384 kN/m2共 3.833 kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载标准值大于雪荷载：0.8 kN/m2积灰荷载标准值： 0.7 kN/m2共 1.5 kN/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：0.76=61.56 kN荷载组合1计算简图如图4.1，2

5、6 / 27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第二种组合第三种组合左半跨右半跨F+FF+FF+F4F+F4上弦杆 AB000000000BC,CDDE,EFFG，GHHI下弦杆acceeggi斜腹杆aBBccDDeeFFggHHi竖杆AaCcEeGgIi0000005、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= 939410 N 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

6、间节点版厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。设=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2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=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2L140901

7、0，图5.3 ，。又所选截面适宜。5.4.1 Bc杆杆件轴力： 所需截面积： 杆件计算长度： ，选用2L758等边角钢图5.4.1，满足长细比的要求。 满足要求。 5.4.2 cD杆杆件轴力：计算长度：设=100查附录4得所需的 ，选用2L7510图5.4.2，由于，只求，查附录4，得所选截面满足。5.4.3 De杆杆件轴力：所需截面积：杆计算长度：选用2L506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=100查附录4得所需的选用2L755等边角钢见图5.4.4，由于，只求，查附录4，得，所选截面满足。5.4.5 Fg杆计算长度：力较小，按选择，需要的回转

8、半径为：，查型钢表，选截面和较上述计算的和略大些。选用2L635图5.4.5，由于，只求，查附录4，得拉应力： 所选截面满足。5.4.6 gH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2L635见图5.4.6，由于，只求，查附录4，得拉应力： 所选截面满足。5.4.7 Hi杆同理选用2L635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

9、用2L635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长细比容许长细比稳定系数应力/(N/mm2)名称编号上弦FGGH-939.41 2L160X10012 60150下弦gi933.87 2L160100X101185350斜腹杆aB-546.64 2L140901044.522 253.5 253.5 3.16 3.16 56.71 75.32 150 0.718 Bc2L758350cD-334.89 2L75

10、10150De227.77 2L5062.56 350eF2L755150Fg68.33 2L635150gH 1.23 2L635150Hi2L635150竖杆Aa30.78 2L635150Cc-61.56 2L635150Ee-61.56 2L635150Gg-61.56 2L635150Ii 02L63531935006、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

11、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2L 756与节点板的焊缝尺寸和节点“c一样。即肢背，肢尖aB2L1409010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，

12、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承受，这时槽肯定是安全，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：满足要求。“I图6.3弦杆一般都采用同号角钢进展拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一局部宽度。拼接角钢的这局部削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆力计算。设焊缝，如此所需焊

13、缝计算长度一条焊缝：拼接角钢的长度取。上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦力的15%计算。设肢尖焊缝，节点板长度为40cm，如此节点一侧弦杆焊缝的计算长度为，焊缝应力为：因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。 腹杆Hg与节点板的连接焊缝的计算长度与以上几个节点一样。“a图6.4为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度为14

14、mm。支座反力： 支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用280mm350mm，如仅考虑有加劲肋局部的底板承受支座反力，如此承压面积为280180mm2=50400mm2。验算柱顶混凝土的抗压强度：式中，为混凝土强度设计值，对C25混凝土，底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：式中，为底板下的平均应力：为两支承边之间的对角线长度：为系数，由b1/a1查表而定，b1为两支承边的相交点到对角线a1的垂直距离。由相似三角形的关系，得：，查表得底板厚度：又根据构造要求，桁架跨度，取。加劲肋与节点板的连接焊

15、缝计算与牛腿焊缝相似。偏于安全的假定一个加劲肋的受力为桁架支座反力的1/4，即：如此焊缝力为：，设焊缝，焊缝计算长度，如此焊缝应力为：6.4.3节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力，加劲肋、节点板与底板的连接焊缝长度之和满足要求6.5下弦中央节点“i图6.5Hi，Ii杆的力都很小，焊缝尺寸可按构造要求取，肢背和肢尖的。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185mm360mm。 图 6.5 下弦中央节点“i弦杆一般都采用同号角钢进展拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，

16、且截去垂直肢的一局部宽度。拼接角钢的这局部削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊接长度按弦杆力计算。设焊缝，如此所需焊缝计算长度一条焊缝：拼接角钢的长度取。下弦与节点板之间的角焊缝，假定承受节点荷载。下弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦力的15%计算。设肢尖焊缝，节点板长度为36cm，如此节点一侧弦杆焊缝的计算长度为：，焊缝应力为：肢背验算： 满足要求。参考文献1 耀春，周绪红. 钢结构设计原理M ：高等教育，2004 2 钢结构设计规GB500172003. ：中国计划，20033房屋建筑制图统一标准GB/T 500012001. ：中国计划，20024 建筑结构制图标准GB/T50105-2001 ：中国计划，20025 钢结构设计手册上册第三版 ：，2004图纸