钢结构课程设计

齐齐哈尔大学课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 目录 21.设计资料 22.结构形式与布置 33.荷载计算 44.内力计算 65.杆件设计 65.1上弦杆 75.2下弦杆 85.3端斜杆 106.节点设计 106.1下弦节点“c”（图6-1） 126.2上弦节点“B”(图6-2) 136.3屋脊节点“H”（图6-3） 146.4支座节点“a”（图6-4） 17参考文献 钢结构课程设计 1.设计资料 某厂房总长度90m，跨度L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距6m。 1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地震设防，屋架下弦标高为18m；厂房内无吊车 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：用Q235钢，焊条为E43型。 3.屋盖结构及荷载 无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷　　载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值为0.6kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.4kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载1.6kN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油防水层 0.4kN/m2 水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 保温层 1.3kN/m2 一毡二油隔气层 0.05kN/m2 水泥砂浆找平层 0.3kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 2.结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图2-1所示。 屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图2-2所示。 屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图2-3所示。 图2-1 屋架形式及几何尺寸 图2-2 跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 图2-3 屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 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。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为m。 荷载 永久荷载： 预应力混凝土屋面板 EMBED Equation.3 屋架及支撑自重 EMBED Equation.3 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 EMBED Equation.3 水泥砂浆找平层 EMBED Equation.3 保温层 EMBED Equation.3 一毡二油隔汽层 EMBED Equation.3 水泥砂浆找平层 EMBED Equation.3 总计 6.217 可变荷载： 屋面活荷载 EMBED Equation.3 积灰荷载 总计 8.04 设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合： (1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载： （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： EMBED Equation.3 半跨节点可变荷载： （3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重： 半跨节点屋面板自重及活荷载： EMBED Equation.3 （1） 、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。 4.内力计算 屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图见图7.32所示。 由已知得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）， 然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表7.6。 杆件名称 内力系数（F=1） 第1种组合F 第2种组合 第3种组合 计算杆件内力（kN） 全跨① 左半跨② 右半跨③ ① ①+ ①+ ①+ ①+ ② ③ ② ③ 上弦 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC/CD -7.398 -5.31 -2.162 -453.84928 -418.43572 -366.87148 -172.272 -89.0388 -453.85 DE、EF -10.348 -7.339 -3.923 -684.05388 -619.79514 -563.84106 -242.087 -151.768 -684.05 FG/GH -12.18 -6.861 -5.319 -739.8132 -652.68798 -627.43002 -233.365 -192.594 -739.81 下弦 ab 4.1 3.01 1.09 249.034 231.1798 199.7302 97.075 46.3102 249.03 bc 9.744 6.663 3.081 591.85056 541.38378 482.71062 217.7376 123.0295 591.85 cd 11.962 7.326 4.636 726.57188 650.6342 606.572 244.7293 173.6057 726.57 dd' 11.768 5.884 5.884 714.78832 618.4084 618.4084 205.7752 205.7752 714.79 斜腹杆 aB -7.684 -5.641 -2.043 -466.72616 -433.26182 -374.32658 -181.928 -86.7969 -466.73 Bb 5.808 3.96 1.848 352.77792 322.50768 287.91312 129.4793 73.63805 352.78 bD -4.409 -2.633 -1.776 -267.80266 -238.71178 -224.67412 -88.4253 -65.7662 -267.8 Dc 2.792 1.222 1.57 169.58608 143.86948 149.56972 44.22035 53.42147 169.59 cF -1.572 -0.047 -1.525 -95.48328 -70.50378 -94.71342 -7.94883 -47.0272 -95.48 Fd 0.328 -1.039 1.367 19.92272 -2.46874 36.94154 -26.0719 37.54273 37.54 dH 0.713 1.913 -1.2 43.30762 62.96362 11.97268 53.62138 -28.6863 62.96 竖直杆 Aa -0.5 -0.5 0 -30.37 -30.37 -22.18 -15.353 -2.133 -30.37 Cb/Ec -1 -1 0 -60.74 -60.74 -44.36 -30.706 -4.266 -60.74 Gd -1 -1 0 -60.74 -60.74 -44.36 -30.706 -4.266 -60.74 注： =60.74kN； =44.36kN； =16.38kN； =4.26kN； =26.44kN。 5.杆件设计 5.1上弦杆 整个上弦采用等截面，安FG、GH杆件之最大设计内力设计。 N=-739.810kN= -739810N， 上弦杆计算长度 cm 在屋架平面外： 根据支撑布置和内力变化情况 。 因为 ，故截面宜选用两个等肢角钢短肢相并（图7.35）。 腹杆最大内力N= -486.09kN，查表7.5，节点板厚度选10mm支座节点板厚度用12mm。 设 ，查附录中附表2.2得 。 图5-1 需要截面积 需要得回转半径： EMBED Equation.DSMT4 根据需要的A、 、 查角钢规格表（附表6），选用 ， A=36.076 ， =2.59cm， =6.73cm，按所选角钢进行验算： ， 满足长细比的要求。 由于 ，只需求 。查表得 。 所需截面合适。 5.2下弦杆 图5-2 整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的eg杆计算。 ， 1035cm 所需截面为 选用 ，因为 ，故选用不等肢角钢短肢相并。 A=36.076 >24.93 ， =2.59cm， =6.73cm， 5.3端斜杆 图5-3 杆件轴力 计算长度 ，因为 ，故采用不等肢角钢长肢相并，使 。选用 ，则 ， ， ， 因为 ，只求 =0.645。 所需截面合适。 （4） 竖杆Gd 图5-4 ，l0x =289×0.8=231.2cm, l0y =289cm 内力较小，按[λ]=150选择，需要的回转半径为： ix=l0x/[λ]=231.2/150=1.54cm iy=l0y/[λ]=289/150=1.93cm 查型钢表，选截面的回转半径较计算的要略大些，选用2∟56×5 ix=1.72cm ，iy=2.69cm，A=1083mm2 λx= l0x/ ix=231.2/1.72=134.42﹤150 λy= l0y/ iy=289/2.28=107.43﹤150 λx﹥λy，只求 x=0.368 =N/ xA=60740/(0.368×1083)=152.4 N/ mm2<310 N/ mm2 其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，现将计算结果列于表2中。 应力 （N/ mm2) 267.0 201.4 81.69 259.5 126.5 108.9 127.9 138.0 136.2 197.8 39.08 152.4 148.1 稳定系数 y 0.768 0.645 x 0.387 0.514 0.751 0.411 0.393 0.368 0.346 容许 长 150 350 150 150 350 150 150 350 150 150 350 150 150 长细比 λy 67.2 153.8 78.7 86.04 63.9 85.1 70.0 74.2 96.3 102.8 127 107.4 111.5 λx 58.2 115.8 130.1 72.08 75.7 106.5 103.8 118.1 120.5 128.9 163.3 134.4 139.8 回转半径（cm） iy 6.73 6.73 2.46 2.82 4.09 2.69 4.09 3.04 2.69 3.04 2.46 2.69 3.04 ix 2.59 2.59 1.53 3.51 2.76 1.72 2.76 1.94 1.72 1.94 1.53 1.72 2.94 计算长度（cm） l0y 452.3 1035 199 253 261.3 229 286.4 286.4 259 312.4 312.4 289 339 l0x 150.8 300 159.2 253 209.0 183.2 229.1 229.1 207.2 249.9 249.9 231.2 271.2 截面面积 36.076 36.076 9.606 27.888 27.888 10.85 27.888 12.286 10.85 12.286 9.606 10.85 12.286 截面规格 140×90×8 140×90×8 50×5 110×70×8 90×8 56×5 90×8 63×5 56×5 63×5 50×5 56×5 63×5 计算内力（kN） -739.81 726.57 -30.37 -466.73 352.78 -60.74 -267.8 169.6 -60.74 -95.5 -26.07 37.54 -60.74 -28.7 62.96 杆件 编号号 FG、GH de Aa aB Bb Cb bD Dc Ec cF Fd Gd dH 名称 上弦 下弦 腹杆 杆件截面选择表 6.节点设计 6.1下弦节点“c”（图6-1） 图6-1 各类杆件的内力由表4.1查得。 这类节点的设计步骤是：先根据复杆的内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 ，则所需的焊缝长度为： 设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝 和 ，则所需的焊缝长度为： “Cc”杆内力很小，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及制作和装配等误差，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34cm， 。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差， ，受力较大的肢背处焊缝应力为： 焊缝强度满足要求。 6.2上弦节点“B”(图6-2) 图6-2 Bc杆（2L 75×5）与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。即肢背 ，肢尖 aB（2L100×80×10）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 ，则所需的焊缝长度为： 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0.8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。上弦肢背槽焊缝内的应力为： 上弦与节点板间焊缝长度为400mm。 节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内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。 6.3屋脊节点“H”（图6-3） 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，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，且截去垂直肢的一部分宽度。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。 设焊缝 ，则所需焊缝计算长度（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，应按上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝 ，节点板长度为40cm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 ，焊缝应力为： 图6-3 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相同。 6.4支座节点“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12mm。 6.4.1支座底板的计算 支座反力： 图6-4 支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用280mm×350mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280×180mm2=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C30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： β为系数，由b1/a1查表8.4.1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8.4.1得β=0.050 底板厚度： 根据构造要求，桁架跨度 ， ，取 。 参考文献 1. 戴国欣主编，钢结构：武汉理工大学出版社，2010 2. 中华人民共和国建设部主编，钢结构 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 ：中国 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 出版社，2003 3. 中华人民共和国建设部主编，建筑结构可靠度设计统一标准：中国建筑工业出版社，2001 4. 中华人民共和国建设部主编，建筑结构荷载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ：中国建筑工业出版社，2002 5. 中华人民共和国建设部主编，刚结构工程施工施工质量验收规范：中国计划出版社，2002 中华人民共和国建设部主编，建筑结构设计术语和符号标注：中国建筑工业出版社，1988 6. 赵熙元主编，建筑钢结构设计手册：冶金工业出版社，1995 � EMBED Equation.DSMT4 ��� x x y y 12 1 5 _1234567958.unknown _1234568084.unknown _1234568101.unknown _1234568109.unknown _1234568119.unknown _1234568123.unknown _1234568127.unknown _1434694173.unknown _1434694312.unknown _1434694563.unknown _1234568129.unknown _1234568131.unknown _1234568132.unknown _1234568130.unknown _1234568128.unknown _1234568125.unknown _1234568126.unknown _1234568124.unknown _1234568121.unknown _1234568122.unknown _1234568120.unknown _1234568113.unknown _1234568116.unknown _1234568118.unknown _1234568114.unknown _1234568111.unknown _1234568112.unknown _1234568110.unknown _1234568105.unknown _1234568107.unknown _1234568108.unknown _1234568106.unknown _1234568103.unknown _1234568104.unknown _1234568102.unknown _1234568092.unknown _1234568097.unknown _1234568099.unknown _1234568100.unknown _1234568098.unknown _1234568094.unknown _1234568095.unknown _1234568093.unknown _1234568088.unknown _1234568090.unknown _1234568091.unknown _1234568089.unknown _1234568086.unknown _1234568087.unknown _1234568085.unknown _1234567974.unknown _1234567982.unknown _1234568080.unknown _1234568082.unknown _1234568083.unknown _1234568081.unknown _1234568078.unknown _1234568079.unknown _1234567983.unknown _1234567978.unknown _1234567980.unknown _1234567981.unknown _1234567979.unknown _1234567976.unknown _1234567977.unknown _1234567975.unknown _1234567966.unknown _1234567970.unknown _1234567972.unknown _1234567973.unknown _1234567971.unknown _1234567968.unknown _1234567969.unknown _1234567967.unknown _1234567962.unknown _1234567964.unknown _1234567965.unknown _1234567963.unknown _1234567960.unknown _1234567961.unknown _1234567959.unknown _1234567925.unknown _1234567941.unknown _1234567949.unknown _1234567954.unknown _1234567956.unknown _1234567957.unknown _1234567955.unknown _1234567951.unknown _1234567953.unknown _1234567952.unknown _1234567950.unknown _1234567945.unknown _1234567947.unknown _1234567948.unknown _1234567946.unknown _1234567943.unknown _1234567944.unknown _1234567942.unknown _1234567933.unknown _1234567937.unknown _1234567939.unknown _1234567940.unknown _1234567938.unknown _1234567935.unknown _1234567936.unknown _1234567934.unknown _1234567929.unknown _1234567931.unknown _1234567932.unknown _1234567930.unknown _1234567927.unknown _1234567928.unknown _1234567926.unknown _1234567904.unknown _1234567913.unknown _1234567917.unknown _1234567919.unknown _1234567924.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567914.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567895.unknown _1234567900.unknown _1234567902.unknown _1234567903.unknown _1234567901.unknown _1234567897.unknown _1234567899.unknown _1234567896.unknown _1234567890.unknown _1234567893.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1101834733.unknown _1101835617.unknown _1101834601.unknown