1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)XXX沈陽(yáng)大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)姓 名： 李曉蕾 班 級(jí)： 土木1班 學(xué) 號(hào)： c0763129 指導(dǎo)教師： 梁振宇 2010年11月一、設(shè)計(jì)資料1、某單層單跨工業(yè)廠房，跨度24m，長(zhǎng)度102 m。2、廠房柱距6m，鋼筋混凝土柱，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，上柱截面尺寸400400，鋼屋架支承在柱頂。3、 吊車(chē)一臺(tái)150T，一臺(tái)30T，吊車(chē)平臺(tái)標(biāo)高+12.000 m。4、 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計(jì)）（1）永久荷載： 檁條 0.067 KN/m2保溫層（50厚玻璃面氈） 0.0025KN/m2彩涂壓型鋼板 0.08 KN/m2屋架及支撐自重（按經(jīng)驗(yàn)公式 q=

2、0.12+0.011L KN/m2算） 0.318 KN/m2（2）可變荷載： 5 KN/m2雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.5 KN/m2基本風(fēng)壓： 0.55KN/m25、 屋架計(jì)算跨度，幾何尺寸及屋面坡度見(jiàn)圖1。圖1.鋼屋架幾何尺寸（mm）6、 鋼材3號(hào)鋼、角鋼、鋼板各種規(guī)格齊全；有各種類(lèi)型的焊條荷C級(jí)螺栓可供選用。鋼屋架的制造、運(yùn)輸和安裝條件：在金屬結(jié)構(gòu)廠制造，運(yùn)往工地安裝，最大運(yùn)輸長(zhǎng)度16 m，運(yùn)輸高度3.85 m，工地有足夠的起重安裝條件。7、 屋蓋形式采用無(wú)檁條方案（預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板）。8、 根據(jù)屋蓋支撐系統(tǒng)的布置原則，在第一開(kāi)間布置上弦橫向水平支撐，上弦橫向水平支撐間距不宜超過(guò)60m，

3、故在中間開(kāi)間布置上弦橫向水平支撐；在上弦橫向水平支撐處同樣設(shè)置下弦橫向水平支撐，并在支座處設(shè)置下弦縱向水平支撐；在支座處和跨中處設(shè)有橫向支撐處設(shè)置豎向支撐，每4個(gè)開(kāi)間再設(shè)置一道豎向支撐。屋架形式、尺寸及屋蓋支撐布置見(jiàn)圖2。圖2. 屋蓋支撐布置2、 荷載計(jì)算3、1、 荷載按屋面做法，已知各荷載標(biāo)準(zhǔn)值算出永久荷載設(shè)計(jì)值；按屋面活載及雪荷載兩者中取大值的原則，算出可變荷載設(shè)計(jì)值。計(jì)算可列表1進(jìn)行。表1.荷載匯集表序號(hào)荷載名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2)設(shè)計(jì)值(KN/m2)1檁條0.0670.08042彩涂壓型鋼板0.080.0963保溫層0.00250.0034屋架及支撐自重0.3180.382永久荷載總重

4、g0.4670.568屋面活荷載579雪荷載0.50.710基本風(fēng)壓0.550.77可變荷載總重P6.058.472、 荷載組合荷載組合應(yīng)考慮使用階段和施工階段兩種情況，下列（1）、（2）為使用階段的最不利荷載組合，（3）為最常見(jiàn)的施工方法所確定的最不利荷載情況，三種荷載組合均以屋架上弦節(jié)點(diǎn)荷載表示。第一種組合：全跨永久荷載全跨可變荷載P（0.56+8.47）×1.5×6=81.27KN第二種組合：全跨永久荷載半跨可變荷載P181.27KNP2=0.56×1.5×6=5.04KN第三種組合：全跨屋架支撐自重半跨屋面板重+半跨可變荷載重P1（0.3810.

5、0968.47）×1.5×680.52KNP20.381×1.5×63.43KN三、內(nèi)力計(jì)算根據(jù)單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下各桿的內(nèi)力系數(shù)，可按下表進(jìn)行桿件內(nèi)力的計(jì)算。表2.桿件內(nèi)力計(jì)算桿件內(nèi)力系數(shù)（P=1）第一種組合第二種組合第三種組合選定內(nèi)力設(shè)計(jì)值（KN）左半跨右半跨全跨P（3）P1（1）+P2（2）P1（2）+P2（1）P1（1）+P2（2）P1（2）+P2（1）（1）（2）（3）上 弦 桿AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BD-6.25-2.47-8.72-706.7-520.4-232.2-511.7-220.3

6、-706.7DF-9.04-4.49-13.53-1083.31-757.3-410.5-743.3-392.5-1083.3FH-9.17-6.09-15.26-1240.2-775.9-541.2-759.3-521.8-1240.2下 弦 桿ac+3.48+1.25+4.73384.4289.1119.1284.5112.6384.4ce+8.0+3.53+11.53937667.9327.2658.3311.67937eg+9.34+5.31+14.651190.6785.8478.6770.31459.91190.6斜 腹 桿aB-6.53-2.34-8.87-720.8-542.5

7、-223.1-533.8-210.8-720.8Bc+4.76+2.12+6.88559.1397.5196.3390.5103.35559.1cD-3.14-2.03-5.44-442.1-255.37-180.8-259.8-174.2-442.1De+1.90+1.80+3.70300.7163.5155.9159.2151.45300.7eF-0.71-1.75-2.46-199.9-66.5-145.863.2-143.3-199.9Fg-0.45+1.56+1.1190.228.74124.5-41.58127.15127.15豎 腹 桿Aa-0.50.00-0.5-40.6-40

8、.6-2.52-40.26-1.715-40.6Cc-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27Ee-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27Gg-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27四、桿件截面選擇圖3.桿件內(nèi)力值（KN）1、 節(jié)點(diǎn)板厚最大腹桿內(nèi)力N=-720.8KN，查鋼結(jié)構(gòu)課本表76并考慮到構(gòu)造等要求，鋼材為3號(hào)鋼，故選用節(jié)點(diǎn)板厚t=12mm；由于支座節(jié)點(diǎn)受力較大，支座節(jié)點(diǎn)板應(yīng)比屋架其它節(jié)點(diǎn)板厚2mm，取支座節(jié)點(diǎn)板厚t=14mm。2、 上

9、弦桿整榀屋架上弦采用一種桿件截面，按上弦桿FH的最大計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)。計(jì)算內(nèi)力：N=-1240.2KN=-1240200N計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)中心間軸線(xiàn)長(zhǎng)度，取 屋架平面外根據(jù)屋架支撐布置和上弦內(nèi)力變化，取 截面選擇：由于，選用不等邊角鋼，短邊相連。設(shè)，查附表2-5 得，需要的截面特性：根據(jù)需要的A、 、，查型鋼表（附表514），選用2160×100×12不等邊角鋼，短邊相連，截面特性為：A=60.108cm2, =2.82cm, =7.82cm 由，查附表25得 3、 下弦桿整榀屋架下弦桿采用同一截面，按下弦桿gi的最大計(jì)算內(nèi)力設(shè)計(jì)。計(jì)算內(nèi)力：N=1190.6KN=11

10、90600N計(jì)算長(zhǎng)度：截面選擇：查附表514，選用2140×90×12不等邊角鋼，短邊相連，截面特性為A=52.8cm2, ， 截面驗(yàn)算：4、 端斜桿aB計(jì)算內(nèi)力：N=-720.8KN=-720800N計(jì)算長(zhǎng)度：選用2100×80×10，長(zhǎng)邊相連，截面特性為A=34.334cm2, ， 截面驗(yàn)算：查附表25得，5、 腹桿Bc計(jì)算內(nèi)力：N=559.1KN=559100N計(jì)算長(zhǎng)度：，截面選擇：查附表514，選用280×8等邊角鋼截面特性：A=24.6cm2, ， 截面驗(yàn)算： 6、 腹桿cD計(jì)算內(nèi)力：N=-442.1KN=-442100N計(jì)算長(zhǎng)度：設(shè)

11、，查附表2-5 得，需要的截面特性：查附表514，選用290×10等邊角鋼截面特性：A=34.4cm2, ， 截面驗(yàn)算：查附表25，表3.屋架桿件截面選擇表?xiàng)U件計(jì)算內(nèi)力KN截面規(guī)格截面面積cm2計(jì)算長(zhǎng)度cm回轉(zhuǎn)半徑cm長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力N/mm2名稱(chēng)編號(hào)l0xl0yixiyxxxy上弦桿所有-1240.2160×100×1260.11150.8603.22.827.8253.4877.141500.706209.8下弦桿所有+1190.6140×90×1252.83006002.546.8911887.1350200.5斜腹桿aB-720.81

12、00×80×1034.33253.5253.53.123.6081.2570.421500.680212.3Bc+559.1 80×824.6208.6260.82.443.7885.569.9350207.2cD-442.1 90×1034.4228.72285.92.744.282.068.11500.675190.4De+215.82 80×618.79228.72285.92.473.7392.6076.65350114.8eF-143.49 80×618.79250.3312.92.473.73101.383.91500.5

13、47147.4Fg+73.82 80×618.79249.5311.92.473.73101.083.635039.28豎腹桿Aa-29.17 80×618.79199.0199.02.473.7380.5753.351500.68422.69Cc-58.33 80×618.79183.2229.02.473.7374.1761.391500.72542.81Ee-58.33 80×618.79207.2259.02.473.7383.8969.441500.66246.88圖4.桿件內(nèi)力值（KN）1、 下弦節(jié)點(diǎn)“c”先計(jì)算腹桿焊縫長(zhǎng)度，然后定出節(jié)點(diǎn)板的

14、形狀和尺寸，然后計(jì)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫。（1）Bc桿焊縫計(jì)算N=559.1KN=559100N，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值根據(jù)焊角高度的構(gòu)造要求及所選用角鋼的型號(hào)，取采用三面圍焊，端焊縫長(zhǎng)度，所承受的力為：肢背、肢尖所承受的力為：肢背、肢尖所需的焊縫長(zhǎng)度為： （2）Cc桿焊縫計(jì)算N=-81.27KN=-81270N，設(shè)此處是考慮到焊縫長(zhǎng)度的構(gòu)造要求，焊縫最小計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)不小于8hf和40mm，故焊縫長(zhǎng)度取為50mm。（3）cD桿焊縫計(jì)算N=-442.1KN=-442100N，設(shè)采用三面圍焊，端焊縫長(zhǎng)度，所承受的力為：肢背、肢尖所承受的力為：肢背、肢尖所需的焊縫長(zhǎng)度為：(4) 下弦桿焊縫驗(yàn)算下弦桿

15、與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰內(nèi)力之差：根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為500×200mm。肢背焊縫驗(yàn)算：設(shè)（）圖5.下弦節(jié)點(diǎn)“c”2、 上弦節(jié)點(diǎn)“B”Bc桿焊縫計(jì)算與下弦節(jié)點(diǎn)“c”相同。（1）aB桿焊縫計(jì)算N=-720.8KN=-720800N，設(shè)采用三面圍焊，端焊縫長(zhǎng)度，所承受的力為：肢背、肢尖所承受的力為：肢背、肢尖所需的焊縫長(zhǎng)度為：（2）上弦桿焊縫驗(yàn)算作為無(wú)檁屋蓋，本屋架上弦節(jié)點(diǎn)處要擱置大型屋面板，考慮擱置需要，將節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)角鋼肢背，并用槽焊縫連接。節(jié)點(diǎn)板縮入上弦桿肢背約2t/3=8mm。肢背焊縫的塞焊縫承受節(jié)點(diǎn)集中荷載，槽焊縫按兩條角焊縫計(jì)算hf=6mm，焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度還應(yīng)乘以折減系

16、數(shù)0.8。根據(jù)放樣情況，可定節(jié)點(diǎn)板尺寸為400×300mm。設(shè)肢尖焊縫。假定集中荷載P與上弦桿垂直，忽略屋架上弦坡度影響。肢背焊縫計(jì)算：肢尖焊縫計(jì)算：4、跨中下弦拼接節(jié)點(diǎn)“i”（1）下弦桿拼接計(jì)算下弦桿拼接采用同號(hào)角鋼，并采取削圓棱角和切去垂直肢寬度等構(gòu)造處理。拼接接頭一側(cè)的連接焊縫長(zhǎng)度按下弦桿等強(qiáng)度計(jì)算，設(shè)焊縫，每條焊縫所需長(zhǎng)度為：（2）下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算節(jié)點(diǎn)一側(cè)的連接焊縫按下弦桿內(nèi)力的15%驗(yàn)算，焊縫長(zhǎng)度按構(gòu)造決定。設(shè)hf=8mm，節(jié)點(diǎn)板尺寸為500×450mm，節(jié)點(diǎn)一側(cè)焊縫：（3）Ii桿焊計(jì)算同屋脊節(jié)點(diǎn)“I”。（4）Hi桿焊縫計(jì)算N=-91.62KN=-91620N，設(shè)則焊縫所需長(zhǎng)度：圖8.跨中下弦拼接節(jié)點(diǎn)“i”5、支座節(jié)點(diǎn)“a”（1）支座底板的計(jì)算支座反力：R=8P=8×81.27=650.16KN所需底板凈面積：設(shè)底板尺寸為250×250mm，底板錨栓孔徑為50mm。底板平面凈面積：底板下平均應(yīng)力：底板為兩相鄰邊支撐板，單位寬度彎矩為取t=25mm。（2）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算設(shè)