钢结构设计任务书.doc

钢结构课程设计计算书1. 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置1.5m6m 大型钢筋混凝土屋面板计算跨度： =L-300=23700mm端部： =2000mm 中部： H=3185mm2. 荷载和内力计算（1）荷载计算悬挂管通 0.1 KN/两毡三油上铺小石子 0.35 KN/找平层 0.4 KN/钢筋混凝土层面板 1.4 KN/积灰荷载 0.5 KN/雪荷载 0.7 KN/屋架及支撑自重 0.12+0.01124=0.384 KN可变荷载 1.2 KN/恒荷载 2.801 KN/（2）荷载组合永久荷载起控制作用：雪荷载： =1.4 =0.7 积灰荷载： =1.4 =0.9=（1.352.801+1.40.70.7+1.40.90.5）1.56=45.88 KN/可变荷载起控制作用的组合：雪荷载起控制作用=1.22.801+1.40.7+1.40.90.5）1.56=44.74 KN/积灰荷载起控制作用：=（1.22.801+1.40.5+1.40.90.7）1.56=44.49 KN/故节点荷载取为 45.88 KN/ =8=367.04 KN腹杆最大内力 -516.4 KN 选用中间节点板厚度为 12mm 支座节点板厚度为 14mm3. 截面选择（1）上弦 ；整个截面不改变，按最大内力计算： =-700.6 KN =150.8 cm =300.0cm（层面板宽度）假定 =70 =0.751 选用两根角钢组合截面 绕x轴，y轴失稳均为b类 A=43.39 =2.15cm =300/70=4.29 cm选用2L10012 A=45.6 =3.03cm =4.64cm截面验算： =49.74 =64.66 =150 刚度符合b类 =0.783双角钢T型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=10/1.2=8.33=17.4 所以=（1+）=64.66（1+）=67所以=0.756=203.23 N/f=215 N/ 整体稳定满足要求。局部稳定= =7.33(10+0.1)=（10+0.168.9）=16.9 局部稳定满足要求。填板：角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径=3.03cm压杆：填板间距 40i=121.2cm所以 填板每个节间放一个 l=75.35cm121.2cm 节间有节点板。（2）下弦：不改变截面，按最大内力计算：=7 08.88 KN(受拉) =600cm =1200cm拉杆不用考虑整体稳定性只考虑长细比与强度A=N/F=708.88/215=3297 =32.87=2 所以宜选用不等边角钢短肢相并选2L1008010 A=34.4 =2.35cm =4.85cm=N/A=708.88/34.4=206.1N/215N/ 强度验算合格。=255.3 =247.4查表4.1 受拉构件容许长细比一般桁架=350 刚度满足。填板：角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径=3.12拉杆：填板间距80=249.6cm取=200cm 即下弦杆每个节点间有2块填板，节间有节点板。（3）斜腹杆杆件a-d：N=-516.4 KN =173cm =356.1cm假定 =70 =0.751A=3198.2=31.98=2.47 =5.09选2L140908 A=36 =2.59cm =6.80cm(短肢相并)截面验算：=66.79 =53.72 =150所以满足刚度要求。b类 =0.77 双角钢T型截面绕对称轴（y）应按弯扭屈曲计算长细比短肢相并：b/t=140mm/8mm=17.5=14.6=3.7(1+)=3.7（1+）=67.48=67.48=150 刚度满足要求。整体稳定验算：=0.766 = = =187.26 N/ f=215 N/ 整体稳定满足要求。局部稳定：= =16.5(10+0.1)=16.9 局部稳定满足要求。d-C杆与ad杆采用相同角钢。验算dc杆：N=-464.13 KN =1923mm =3561mm =2.59cm =6.8cm刚度验算; =72.25 =150 =53.72=150 刚度满足要求。最大，取=72.25计算，=0.737整体稳定性验算：= = =174.9N/ f=215 整体稳定性满足要求。则aC选用 2L140908 填板：角钢对平行于填板自身形心轴回转半径=4.5cm填板间距40 =180cm则a-d, d-C之间各设一填板。 竖杆：b-E N=-91.66 KN =2585mm0.8=2068 =2585mm 受压构件长细比限值=150由于力小杆件长，所以假设 =100 =0.555A= = =768.2 =7.68 = =20.68mm=2.07cm = =25.85 mm=2.59cm选 2L705 A=13.76 =2.16cm =3.31cm截面验算：= =95.7=150 = =78.1=150等边角钢绕对称轴y换算长细比：= =14 = =21.42 所以=（1+）=78.1（1+）=83.43刚度满足要求。由取=0.583 =114.26 N/f=215 N/整体稳定性满足要求。局部稳定：= =13(10+0.1)=19.6 局部稳定满足要求。填板：角钢平行于填板自身形心轴回转半径：=2.16cm压杆 40=86.4cm 则b-E轴放两块填板。杆 A-d E-e E-f I-g 受拉，且受力均小，考虑角钢肢宽不得小于45mm，厚度不宜小于5mm。避免施工混乱以及方便施工，选用2L505 角钢组合。A=9.6 =1.53 =2.53强度：=66.29 KN =69.29 N/f=215 N/ 强度满足要求。这些杆件中长度最长的是I-g杆则=22990.8=1839.2mm=183.9cm =2299mm=229.9cm=120.2=350 =90.9=350 刚度满足要求。杆I-c，容许长细比=200 N=44.91 选用2L505 角钢组合。=31850.9=2867mm =31850.9=2867mm=166.5 =125.9 刚度、强度均满足要求。填板：角钢平行于填板自身形心回转半径 =1.53 cm 拉杆：80=122.4cmI-c之间放两块填板，A-d E-f E-e I-g 之间放一块填板。杆b-e e-c 杆宜采用相同型钢组合，且不截断。=313.55 KN受拉 =188.6cm =377.2cm拉杆只考虑强度与刚度A=313.55/215=1458.4=14.58 2 所以宜选用不等边角钢短边相并。选用2L70457 A=15.32 =1.25 =3.69截面验算：A=15.3214.58 强度满足要求。=120.72=350 =102.2=350 刚度满足要求。填板：角钢平行于填板自身形心轴回转半径 =220cm 80=176cm每个杆间放一个填板。杆A-a ：N= -62.77 KN =2000mm =2000mm受力小，长度大，设=100 =0.555A=5.26 =2cm =2cm选用2L635 A=12.28 =1.94cm =3.04cm截面验算: =103.1 =65.8等边角钢绕对称轴y轴这算长细比：=12.6 = =18.4=（1+）=65.8（1+）=70.7取=103.1=150 刚度满足要求。=0.535 =95.54 N/f=215 N/整体稳定性满足要求。局部稳定：=11.6(10+0.1)=20.3 局部稳定满足要求。填板：角钢平行于填板自身形心轴回转半径：=1.94 压杆：40=77.6cm 则A-a 杆之间放两块填板。杆 B-d D-e F-f H-g 长度及受力均小于A-a杆且角钢肢宽不得小于45mm，厚度不宜小于5mm。为便于进材和施工所以B-d D-e F-f H-g杆采用与A-a杆相同型钢组合。填板：B-d D-e F-f 之间放一块填板H-g间放一块填板。杆b-f f-G 宜采用相同型钢组合，且不截断。=-104.01 KN受压 =20810.8=1664.8mm=166. 5cm =379.2cm2 所以宜选用不等边角钢短肢相并。假定 =100 =0.555A=871.7=8.72 =1.67 =3.79选2L70506 A=14.52 =1.42cm =3.86cm截面验算：=117.3 =107.8双角钢T型截面绕对称轴y轴折算长细比：=11.67= =33.296所以可以近似取= ，又=所以取=117.3=150 刚度满足要求。整体稳定：=0.451 =158.83 N/f=215 N/整体稳定性满足要求。局部稳定：=10.67(10+0.1)=21.7 局部稳定满足要求。杆c-g g-G 宜采用相同型钢组合且不截断，受力小，主要选材为了满足刚度要求。所以选用和杆b-f f-G 相同的型钢组合（2L70506）。填板：角钢平行于填板自身形心轴回转半径 =2.38cm压杆：40=95.2cm 所以b-f f-G c-g g-G间各自放两块填板。截面材料汇总：杆件名称杆件号码内力设计值（KN）计算长度（m）所用截面截面积()计算应力N/容许长细比杆件端部的角钢肢背肢间焊缝（mm）填板数(每节间)上弦杆H-G-700.61.5073.0142L1001245.6203.231501下弦杆c-b708.886.00012.0002L100801034.4206.13501腹杆A-a-62.772.0002.0002L63512.2895.541502A-d66.521.6320.8=1.3061.6322L5059.669.293501a-d-516.401.731.732L14090836187.261501d-C-464.131.9230.8=1.5381.9232L14090836174.91501B-d-46.451.0530.8=0.8421.0532L63512.2842.741501C-e313.551.8863.7722L7045715.32204.673501e-b270.361.8863.7722L7045715.32176.233501D-e-59.241.2920.8=1.0341.2922L63512.2857.361501E-e47.572.0810.8=1.6652.0812L5059.649.553501E-b-91.662.5850.8=2.0682.5852L70513.76114.261502E-f33.441.8860.8=1.5091.8862L5059.634.833501F-f-45.811.2920.8=1.0341.2922L63512.2844.431501b-f-104.012.0810.8=1.6653.7922L7050614.52158.831502f-G-67.072.0810.8=1.6653.7922L7050614.52102.41502G-g-17.662.0810.8=1.6653.6392L7050614.5226.971502g-c-35.512.0810.8=1.6653.6392L7050614.5254.231502H-g-27.321.5920.8=1.2741.5922L63512.2828.671501I-g19.712.2990.8=1.8392.2992L5059.620.531501I-c44.913.1850.9=2.8672L5059.646.782002(1) 下弦节点”b”各杆截面型号：下弦杆：2L100*80*10（短支相并） e-b杆：2L70*45*7（短支相并）b-f : 2L70*50*6（短支相并） b-e杆：2L70*5节点板厚度 t=12mm最小焊角尺寸 =1.5=5.2 取6mm.b-e杆焊角尺寸：最大焊角尺寸=1.2t=8.4 取8cm.所以 b-e杆肢背焊角尺寸=8mm 肢尖焊角尺寸=6mm焊缝长度 肢背：=+2*8=122mm 肢尖：+2*6=73mmb-f杆：最大焊角尺寸 =1.2t=7.2 取6mm.所以 肢背 =6mm 肢尖 =6mm.焊缝长度 肢背 +2*6=67 肢尖 +2*6=36mm 取60mm.l40+2*6=52且8+2*6=60 b-e杆：最大焊角尺寸：1.2t=1.2*5=6mm. 肢背=6mm 肢尖 肢背=+2*6=60 肢尖+ 2*6=33 最小焊角长度：l=40mm+2*6=52 且 8+2*6=60mm. 所以肢尖 取60mm. 下弦杆与节点板连接焊缝 内力差N=708.88-418.81=290.07kN 节点板长度 l=559mm 采用 =6mm. 肢背焊缝应力为 =44.19N/=40+2*6且8 +2*6 所以=60mm. 则肢尖取60mm 所以小于90kN的都可以用构造焊缝 杆E-f E-e 力太小，按构造施焊即可。即肢背l=60mm 肢尖l=60mm。 上弦杆与节点板焊缝： 肢背等用寒焊缝， 节点板缩进最小值 0.5t+2=8mm. 最大缩进 t=12mm 取缩进10mm 承受节点去荷载：Q=45.88kN =t/2=6mm. =384mm-12=336mm Q=16.26N/=1.22*160=195.2N/ 肢尖焊缝承担弦杆内力差N=672.23-663.8=8.41kN 偏心距e=100-29.1=70.9mm 偏心力矩M=Ne=8.41*70.9mm=764.469kN.mm 采用=10mm 则Ne: =1.79N/ 对M =2.9N/ 则焊缝强度+=2.98N/=40+2* 且8 +2* 肢背 =80mm 肢尖=60mm 所以肢背取135mm 肢尖取82mm. 上弦杆与节点板的连接焊缝： 肢背采用塞焊缝，节点板缩进10mm承受节点荷载Q=454.88kN =t/2=6mm 肢尖焊缝承担弦杆内力差 ，偏心e=10029.1=70.9mm偏心力矩，采用 则对 ：对M ： 则焊缝强度为： 强度符合要求。（3）斜腹点“d” 各杆截面：d-c:2L140*90*8 a-d:2L140*90*8 B-d:2L63*5 A-d:2L50*5 节点板厚度 t=12mm,最小焊角尺寸 1.5 取6mm. B-d A-d 力均小于90kN,由前面计算知 B-d,A-d杆 可采用构造焊缝， 焊角尺寸6mm，长度60mm. 肢尖焊角尺寸 6mm,长度60mm. N=516.4-464.13=52.27kN 取肢背焊缝=8mm, 节点板长度：l=247mm 计算长度=247-2*8=231mm 肢背应力 =14.14N/426.89 垫板采用-100*100*20 孔径21mm 实际底板净面积为=625-2*4*4-3.14*4*4*4/4=580.44 底板实际应力 q=367.04kN/580.44=6.23N/ =16.8cm =8.43cm =0.5 查表4.8得=0.056 则 M=q=0.056*6.32*168*168=9989N.mm 所需底板厚度 t=17.1mm 取18mm. 底板尺寸为 -250*250*18 加劲肋与节点板连接焊缝计算屋架下弦 2L100*80*10(短并) 角钢伸出肢的宽度为100mm所以屋架下弦角钢背与支座的距离取138.7mm.一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为v=R/4=367.04/4=91.76kN.M=Ve=91.76kN*25/4=5.735kN.m加劲肋高度取与中间节点板相同，厚度取12mm,则加劲肋为：-450*250*12，采用=6mm，验算焊缝应力： 对V: =24.9N/ 对M：=21.35N/160 N/ 节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算采用：=8mm 实际焊缝长度=2a+2(b-t-2c)-12 =2*250+2*(250-14-2*14)-12*8=820mm 焊缝设计应力 =79.9N/=195.2N/