21m跨钢结构课程设计计算书.docx

钢结构课程设计计算书一、设计资料某厂房总长90，跨度21m，屋盖体系采用1.56.0预应力混凝土屋板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，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度。2、屋架及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q345钢，焊条为E50型。 3屋盖荷载标准值：见下表荷载类型荷载名称荷载标准值（KN/m2）永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.4水泥砂浆找平层0.4保温层0.55一毡二油隔气层0.05水泥砂浆找平层0.3预应力混凝土屋面板1.45屋架自重0.12+0.11x21=0.351可变荷载屋面活荷载标准值0.7积灰荷载1.0雪荷载0.35二、屋架尺寸及几何形式：如下图三、 荷载计算1.永久荷载各项标准值为三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m2水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2保温层 0.55 KN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45 KN/m2屋架自重 0.12+0.11x21=0.351 KN/m 则永久荷载标准值为： 3.501 KN/m2.可变荷载各项标准值为 屋面活荷载标准值： 0.7 KN/m积灰荷载： 1.0 KN/m 雪荷载： 0.35 KN/m则活荷载标准值为： 0.7+1.0=1.7 KN/m（活载与雪载同时出现，两者中取较大者）3.荷载组合：设计时，考虑三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+左半跨可变荷载 （2）全跨永久荷载+右半跨可变荷载 （3）全跨永久荷载+全跨可变荷载 在本题中设计时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。节点荷载设计值：按照可变荷载效应控制的组合： KN其中，永久荷载，荷载分项系数； 屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数； 组合系数；积灰荷载，;按照永久荷载效应控制的组合： KN其中，永久荷载，荷载分项系数； 屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数； 组合系数；积灰荷载，;故节点荷载取60.093 KN4 内力计算用图解法或数乘法皆可解出在全跨荷载作用下屋架杆件的内力，屋架杆件内力图和内力表如下：屋架杆件内力表注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件杆件轴线长度（MM）单位荷载内力（KN）荷载作用内力（KN）杆件轴线长度（MM）单位荷载内力（KN）荷载作用内力(KN)上弦杆AB142700下弦杆ac28504.1246BD3014-7.472-48.4ce30009.744584.7DF3014-11.262-675.8eg300011.962717.8FH3014-12.18-730.9gg300011.768706.1斜腹杆Bc26135.808348.5竖杆Aa1999-0.5-30cD2864-4.409-264.6Cc2290-1.0-60De28642.792167.6Ee2590-1.0-60eF3124-1.572-94.32Gg2890-1.0-60Fg31240.32819.65端斜杆aB2530-7.684-461gH33900.71342.85 杆件设计腹杆的最大内力值为461KN,查课本表7.4，得出中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度为12mm。（1）上弦杆整个上弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是FH杆，N=-730.9KN lox=150.8cm loy=300cm选用：2L125x80x10 (短肢相并) A=39.4cm ix=2.26cm iy=6.11cm两角钢之间加 10mm厚填板。验算长细比： 满足长细比的要求由于大于，热轧不等边角钢短肢组合将绕x轴失稳，故由查表得： N/ mm310N/ mm 满足要求填板每个节间放一块（满足l范围内不少于两块）l=75.4cm40i=40 2.26=90.4cm。（2）下弦杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是eg杆，N=717.8KN lox=300cm loy=1500cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用：2L100x80x8 (短肢相并) A=27.8 cm ix=2.37cm iy=4.73cm 满足要求填板每个节间放一块（满足l范围内不少于两块）l=150cm80i=80 2.37=189.6cm。（3）端斜杆整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢长肢组合，其中设计内力最大的是aB杆，杆长L=2530mm ，N=-461KN lox=L=253cm loy=L=253 cm选用：2L 100x80x8 (长肢相并) A=27.8 cm ix=3.15cm iy=3.49cm 由于大于，热轧不等边角钢长肢组合将绕x轴失稳，故由查表4.2得： N/ mm310 N/ mm 满足要求填板放两块，（4）斜腹杆6节点设计 1 下弦节点 C设Bc 杆的焊角尺寸肢背和肢尖均为 8mm，则所需焊缝长度=mm 取 210mm=mm 取 100mm 设 cD 杆的焊角尺寸肢背和肢尖均为 6mm，所需的焊缝长度为=mm 取 210mm=mm 取 90mm Cc杆受力较小，按构造焊就可以了，焊角尺寸选6mm 根据以上焊角尺寸，并考虑间隙和误差，选取节点板尺寸为： 445mm x 390mm 节点板左右的下弦杆内力差744150-305270=438880N 肢背处剪应力为：160 N/ mm 故接点板设计满足要求。 2 上弦节点 B Bc杆焊缝长度和c节点的相同 设aB 杆焊角尺寸肢背和肢尖均为 8 mm，所需的焊缝长度为： =mm 取 240mm=mm 取 110mm 设计节点板的尺寸为： 470mm x490m 节点荷载由槽焊承担，两斜杆内力差由角焊逢承担，槽焊强度不用验算，验算角焊 缝：160 N/ mm 160 N/ mm160 N/ mm 故节点板设计满足要求。（3）屋脊节点 I弦杆一般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（一般为t+f+mm）。拼角钢的这部分削弱，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mm，则所需要焊缝计算长度为（一条焊缝）：共四条焊缝，认为平均受力，每条的实际长度拼接角钢长度取50mm 故节点板的设计满足要求。（）柱角节点“a”1. 底板计算 支反力混凝土强度C20，所需底版净面积： 锚栓直接取d=25mm, 锚栓孔直径为50mm，则所需底板毛面积： 按照构造要求采用底板面积为面ab=2828=784 731.5，垫板采用-1001020，孔径26mm。实际底板净积: 底板实际应力： ，查表得则： 所需底板厚度： 用t=24mm,则底板的尺寸为-28028024。2、加劲肋的计算加劲肋连接焊缝传递的力 节加劲肋高度厚度取与中间节点板相同（即-40514012）采用验算焊缝应力；160 N/ mm 160 N/ mm160 N/ mm3、节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算采用，实际焊缝的长度： 2（28+11.82）-120.8=93.6cm焊缝应力：