华科钢结构课设27米钢结构屋架课程计算书(DOC).doc

完整word)华科钢结构课设27米钢结构屋架课程计算书(DOC)

目 录
第一部分
一、设计资料………………………………………………………………2
二、设计内容………………………………………………………………3
三、设计要求………………………………………………………………3
第二部分
一、荷载和内力计算………………………………………………………4
二、支撑布置………………………………………………………………5
三、杆件内力计算图………………………………………………………6
四、杆件截面选择…………………………………………………………6
五、节点设计………………………………………………………………9
第一部分

一、设计资料
(1） 设计资料
某厂房跨度为L=27m，总长240m,柱距6m.房内无吊车，无天窗,无振动设备。采用1.5×6。0m预应力混凝土大型屋面板,屋
架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30，.地区计算温度高于-200C。钢材选用钢,焊条为型.
(2) 屋架形式及几何尺寸
屋面采用预应力钢筋混凝土大型屋面板,采用梯形钢屋架.屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图一所示.屋面坡度为屋架计算跨度为26.7m,端部高度取1990mm，中部高度取3340mm.

(3) 荷载标准值
① 永久荷载：
预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括嵌缝) 1.4 KN/m2
二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0。4 KN/m2
找平层2cm厚 0。4 KN/m2
保温层2 0.4 KN/m2
屋架及支撑自重:按公式计算： 0。309 KN/m2
永久荷载总和 2.617 KN/m2
② 可变荷载：
屋面活荷载：

附图一

图1.1 27米跨屋架几何尺寸

图1.2 27米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

图1.3 27米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

第二部分

一、荷载和内力计算
1、荷载计算
恒荷载总和：2.617
屋面活荷载大于雪荷载,故不考虑雪荷载。
可变荷载总和：1.5
屋面板坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力,重屋盖可不考虑。
2、荷载组合
节点荷载设计值:
按可变荷载效应控制的组合：

其中，永久荷载，荷载分项系数；
积灰荷载,荷载分项系数；
组合系数；
屋面荷载，，。
按永久荷载效控制的组合：

其中，永久荷载，荷载分项系数；
积灰荷载，荷载分项系数;
组合系数；
屋面荷载,，.
故节点荷载取47kN，支座反力。
二、支撑布置
由于厂房长度有240米，故在厂房两端和中间开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆.（见下图）

支撑布置图

三、杆件内力计算图

在设计资料给出的半跨和全跨荷载下，通过计算和分析杆件所受内力可知道，在全跨荷载作用下,杆件所受的内力大于半跨荷载作用，即设计中保证杆件在全荷载作用下能满足要求即可；全跨荷载作用下屋架杆件的内力为：

其中k为全跨单位荷载作用下各杆件的内力值，即内力系数.
四、截面选择
腹板最大内力—354.3kN,查教材表7。6，节点钢材为Q235钢，选用中间节点板厚度为t=10mm,支座节点板厚度12mm。
1、上弦
整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算:
，,(取两块屋面板宽度）。设=50,查轴心受力稳定系数表，=0。856

，Areq==49.1 ，
需要回转半径ixreq ==3。016cm
iyreq ==6.00 cm

查表得选用2 L140×90×12 短肢相并

A=2×26.4=52.8 ， 截面验算<
<,

双角钢T形截面绕对称轴应按弯扭屈曲计算长细比
,故

=38。5
故由，按b类查教材附表1.2，得23
所选截面满足要求。

2、下弦
下弦采用等截面，按最大内力计算.
，，，不考虑螺栓孔削弱。
Areq=N/f=860。2/215=4001

选用2 L125×80×10（短肢相并），A=39。42 ,，

〈

所选截面满足要求。
3、斜腹杆
杆件B-a:N=-454.5kN,
因为＝,故采用等肢角钢，使＝

选用2 L 1007长肢相并，A=27.6
截面刚度和稳定验算

<
〈
，故

=57。5
按b类查教材附表1。2,得
所选截面满足要求。
杆件cB：
N=366.7kN，
屋架平面内取节点间轴线长度，
屋架平面外根据支撑布置取

选用2 L80×7，A=17.06 ，，

<

所选截面满足要求。
③. 再分腹杆keG
=—163。06kN， =-124.74kN，=4162mm
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=0.8×l=0.8×2087=1664。8mm
屋架平面外根据支撑布置取
=×（0。75+0。25）=4162×（0.75+0.25）=4481.7mm

选用 2 L806，见图8。

图 8 再分腹杆c1G

A=1880， =2.47cm，=3.65cm.
==67。4<[ ]=350

=122.8<［]=350
由于=28.88

0。413
210N/〈215 N/所选截面满足要求

④。中竖杆Ji

已知N＝0，＝0。9 334＝300。6cm

图 9 中竖杆Je
中间竖杆选用2 L756的角钢，并采用十字形截面,见图9
A=17。6， cm,
=103.3<［ ］=150 所选截面满足要求填板放五块，=60。3cm＜40=40×2。45=98cm

其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2

屋架杆件截面选择表
杆件
内力设计值（kN)
截面形状和规格
截面面积A、An(c㎡)

计算长度
回转半径
长细比
N/YA （N/m㎡）
o=N/An （N/m㎡)
填板数
端部焊缝 hf-lw
名称
编号
lox（cm）
loy(cm）
ix（cm)
iy(cm)
∧x
∧y
∧yz
〔∧〕
肢背
肢尖
上弦
H-I
-903
短肢相并2L140*90＊12
49.1
150.8
300
2。54
6。881
59.4
44。05
57
150
207.8

1

下弦
e-g
860。2
短肢相并2L125＊80＊10
39。42
300
1335
2.24
6.15
132。7
218。4

350

217。7
1

腹杆
A—a
—23.5
T型截面2L50＊5
17。6
199
199
2.44
3.69
88。8
53。9

150
68.4

2
8-170
6—100
B-a
—454。5
T型截面2L100*12
27.6
253
253
3
4。6
83。3
57。5
60.9
150
205.07

2
10—150
8—100
B—c
366。7
T型截面2L80*7
17.06
209。1
261。3
2.46
3.67
83。5
69.9

350

215。5
2
6—200
5—110
C—c
—47
T型截面2L50*5
9。6
183。2
229
1.53
2。53
81。8
62。1

150
68.4

2
6-80
5—60
D-c
-322。2
T型截面2L80*7
17.06
229
286。4
2.46
3。67
94。6
76。6
638
150
189

2
10—120
6—100
D—e
237。3
T型截面2L75＊6
17.6
229
286.4
2.31
3.53
108
86。8

350

104.6
2
8-100
6-80
E—e
-65
T型截面2L75＊6
17.6
207。2
259
2。31
3。53
84。9
70.2

150
68。4

3
6—80
5—60
E—k
31。6
T型截面2L50＊6
11.38
166。6
208.3
1.52
2。48
109。6
84

350

31.5
3
5—60
5—60
F—k
-43.3
T型截面2L50*6
11。38
103。6
129。5
1.52
2。48
68。2
52.2

150
63.9

3
5-60
5-60
G—k
-163。06
T型截面2L80＊6
18。8
208。3
208.3
2。47
3。65
67.4
122.8

150
—210

3
8—80
6-60
k—e
124.74
T型截面2L80＊6
18。8
208。3
208。3
2.47
3。65
67.4
122。8

150
—210

3
8—80
6—80
G-g
—138。05
T型截面2L75*6
17.6
260.4
325.5
2.31
3。53
155
118。3

350

20。2
3
6—60
6—60
H—g
—70。3
T型截面2L80＊10
30.26
243.2
304
2.42
3。74
100.5
81.3

150
68。4

3
8-60
8—60
H—m
31。6
T型截面2L50×6
11.38
179.6
224。5
1。52
2.48
118.2

90。5
93。3
350

28.9
3
5—60
5-60
I-m
-47
T型截面2L50×6
11。38
121.6
152
1.52
2。48
80
61。3

150
74。6

3
5—60
5—60
J—m
90.66
T型截面2L50×6
11.38
224。5
224。5
1.52
2.48
147.7
90.5

350

82。7
3
6—60
5—60
m—g
55.7
T型截面2L50×6
11.38
224。5
224。5
1.52
2.48
147.7
90。5

350

50。8
3
6-60
5—60
J—i
0
T型截面2L75*6
17。6
lo=300。6
2.45
∧xo=103.3

150

0
3
5—60
5—60

五、节点设计

用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值
各杆件内力由表2查得,最小焊缝长度不应小于

1、 屋脊节点“J”
2、
3、 竖杆J-i杆端焊缝按构造取,
上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，角钢肢尖焊缝取上弦内力N的15％的进行计算，即，e=80-20=60mm,
M=e=135。450。06=8.127kN。
现取节点板尺寸如图3所示，设肢尖焊脚尺寸为，则
。

肢尖焊缝强度为
（满足）
拼接角钢采用与上弦杆相同的截面2 L125×80×12，并按上弦坡度热弯成型，设角焊缝焊脚尺寸为，则
拼接角钢竖肢需切去高度为，取，则竖肢余留高度为50mm。
拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度

共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：

拼接角钢总长度为:

取拼接角钢总长度为500mm。

2、下弦中央节点“i”

拼接角钢采用与下弦杆相同的截面2 L140×90×12（短肢相并），设角焊缝焊脚尺寸
拼接角钢竖肢需切去，取,则竖肢余留高度为55mm.
拼接角钢与下弦连接焊缝在接头一侧的总长度

共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：

拼接角钢总长度为：

取拼接角钢总长度为600mm。
1. 下弦节点b见图

图 10 下弦节点b

(1） 斜杆Bb与节点的连接焊缝计算:
N=366.9kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为:
肢背： +12=194mm,取＝250mm

肢尖： +10=119。2mm，取＝150mm
（2） 斜杆Db与节点的连接焊缝计算：
N=302.9kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。所需焊缝长度为
肢背: +12=162。2,取＝200mm
肢尖: +10=100。1，取＝150mm
（3)竖杆Cb与节点板连接焊缝计算:N = 47kN
因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm
焊缝长度40mm,取=60mm

（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算:焊缝受力为左右下弦杆的内力差
△N=230。6KN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm,所需焊缝长度为：
肢背： +12=126。4，取＝150mm
肢尖： +12=69.2，取＝100mm
(5)节点板尺寸根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。

4、 支座节点“a"

支座节点a

底板计算
为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度,故可取为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同，厚度同端部节点板为14mm。
支座底板计算:
支座反力

取加劲肋的宽度为80mm,考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为
280mm 400mm，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为

验算柱顶混凝土的抗压强度:
（满足)

底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为

式中--————-—底板下的平均应力， =9.2N/
—-——-—-—两边支承对角线长， =
—-——-—-—系数，由决定.为两边支承的焦点到对角线的垂直距离。由相似三角形的关系,得 =84.1mm
=0。46 ，查表得＝0.0576
M=0。05769.2166。4＝14672.9
底板厚度=20.2mm, 取t=25mm
②加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力

设焊缝尺寸为6mm，焊缝长度210mm，

加劲肋高度不小于210mm即可
③节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=376kN
节点板、加劲肋与底板连接焊缝总长度:

设焊缝尺寸8mm，验算焊缝应力
，满足要求

其它节点的设计计算过程同上，这里略去，附上一张用A3图纸打印的梯形屋架施工图.

第 30 页 共 15页