鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)</b></p><p>　　課 程 名 稱 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大作業(yè) </p><p>　　院 部 包裝與土木工程 </p><p>　　專 業(yè) 建筑工程 </p><p>　　班

2、 級(jí) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)資料………………

3、…………………………2</p><p>　　2. 屋架形式、尺寸、材料及支撐布置……………2</p><p>　　3. 荷載和內(nèi)力分析…………………………………3</p><p>　　4. 截面選擇…………………………………………4</p><p>　　3. 參考文獻(xiàn)………………………………………13</p><p>

4、　　5. 附表一…………………………………………14</p><p>　　6. 附表二…………………………………………151.設(shè)計(jì)資料</p><p>　　屋架鋼材為Q235B，焊條E43型，手工焊。屋架支承在鋼筋混凝土排架柱上，鋼筋混凝土柱上柱截面尺寸為：400mm×400mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，屋架節(jié)點(diǎn)采用焊接方式。廠房柱距為6m，長(zhǎng)度為90m，跨度為24m。屋面坡度1

5、：:10。屋面材料采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，卷材屋面（防水層：二氈三油上鋪小石子；找平層：20mm厚水泥砂漿）。有100mm厚泡沫混凝土保溫層。屋面均布活載為：。雪荷載為：0.1 。風(fēng)荷載為：0.3 。軸線處屋架端部高度為1.890m，距軸線0.15m處屋架端部高度為1.995m。廠房?jī)?nèi)設(shè)A5級(jí)工作制橋式吊車，起重量Q≤200kN。地面粗糙度類別為B類，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為。排水：外天溝。屋架形式：梯形鋼屋架，屋架下弦標(biāo)高為9.8m。&l

6、t;/p><p>　　2.屋架形式、尺寸、材料及支撐布置</p><p>　　本廠房為無(wú)檁屋蓋方案，，采用梯形鋼屋架。屋架計(jì)算跨度，端部高度取，中部高度（為）,屋架桿件幾何長(zhǎng)度見(jiàn)施工圖（跨中起拱按考慮）。根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度和荷載情況，設(shè)置上下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，見(jiàn)圖。因連接孔和連接零件上有區(qū)別，圖中給出了W1、W2、W3三種編號(hào)。</p><p><

7、;b>　　圖1.桿件尺寸</b></p><p>　　符號(hào)說(shuō)明：SC：上弦支撐； XC：下弦支撐； CC：垂直支撐</p><p>　　GG：剛性系桿； LG：柔性系桿</p><p><b>　　圖2.桁架支撐布置</b></p><p><b>　　3.荷載和內(nèi)力分析</b>&

8、lt;/p><p><b>　?。?）荷載計(jì)算</b></p><p>　　二氈三油上鋪小石子 </p><p>　　找平層（20mm厚） 0.40</p><p>　　泡沫混凝土保溫層（100mm厚）

9、 0.6</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌封） 1.4 </p><p>　　屋架和支撐自重 </p><p>　　恒荷載總和 </p><p>　　活荷載（或雪荷載）

10、 </p><p>　　可變荷載總和 </p><p>　　屋面坡度不大，對(duì)荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，重屋蓋可不考慮。</p><p><b>　?。?）荷載組合</b></p><p>　　一般考慮全跨荷載，對(duì)跨中

11、的部分斜桿可考慮半跨荷載，本方案在設(shè)計(jì)桿件截面時(shí)，將跨中央每側(cè)各兩根斜腹桿均按壓桿控制其長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值：</b></p><p>　　按可變荷載效應(yīng)控制的組合：</p><p>　　其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；</p><p>

12、　　屋面活荷載或雪荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；</p><p><b>　　組合系數(shù)；</b></p><p>　　按永久荷載效應(yīng)控制的組合：</p><p>　　其中，永久荷載，荷載分項(xiàng)系數(shù)；</p><p><b>　　荷載分項(xiàng)系數(shù)：</b></p><p><b>　

13、　組合系數(shù)；</b></p><p>　　故節(jié)點(diǎn)荷載取為43.763kN，支座反力為</p><p><b>　?。?）內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　用圖解法或數(shù)解法皆可解出全跨荷載作用下屋架桿件的內(nèi)力。其內(nèi)力設(shè)計(jì)值見(jiàn)附表一。</p><p><b>　　4.截面選擇</b>&l

14、t;/p><p>　　腹桿最大內(nèi)力470.35kN，查表7.4，選用中間節(jié)點(diǎn)板厚度為，支座節(jié)點(diǎn)板厚12mm。</p><p><b>　　A．上弦</b></p><p>　　整個(gè)上弦不改截面，按最大內(nèi)力計(jì)算：</p><p>　　選用

15、 </p><p>　　雙角鋼T型截面繞對(duì)稱軸（y）軸應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比</p><p>　　，故應(yīng)按式（4.15）計(jì)算</p><p>　　故由，按b類查附表4.2，得</p><p>　　填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊），。</p>

16、<p><b>　　B.下弦</b></p><p>　　下弦也不改變截面，按最大內(nèi)力計(jì)算。</p><p>　　連接支撐的螺栓中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣的距離約為100mm（de）間，可不考慮螺孔削弱。</p><p>　　選用2L180*110*10（短肢相并），</p><p>　　填板每個(gè)節(jié)間放一塊，。<

17、/p><p><b>　　C.斜腹桿</b></p><p><b>　　a．桿件B-a：</b></p><p><b>　　選用2L80*8，</b></p><p><b>　　b．桿件：E-c：</b></p><p>　　內(nèi)力

18、較小可按選擇截面。</p><p>　　選2L50*3，，填板放三塊，，略大于。</p><p>　　但實(shí)際節(jié)點(diǎn)寬度較大，故仍可夠用。</p><p>　　其余各個(gè)桿件見(jiàn)附表二。</p><p><b>　　5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）下弦節(jié)點(diǎn)“b”（如圖）</p>

19、<p>　　先算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫；B-b桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸取，則所需焊縫長(zhǎng)度（考慮起滅弧缺陷）：</p><p>　　肢背，用160mm；</p><p>　　肢尖，用110mm。</p><p>　　腹桿C-b和D-b的桿端焊縫同理計(jì)算，其中C-b桿內(nèi)力較小，焊縫按構(gòu)造采用。</p><p>　　其次驗(yàn)算下弦桿與

20、節(jié)點(diǎn)板連接焊縫，內(nèi)力差。肢背的力最大，取肢背進(jìn)行計(jì)算，則肢背處的焊縫應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　焊縫滿足要求。</b></p><p><b>　?。?）.上弦節(jié)點(diǎn)B</b></p><p>　　“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)

21、點(diǎn)“b”相同。</p><p>　　“Ba”桿的肢背和肢尖的焊縫尺寸分別為，所需的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p>　　肢背： ，加后取16cm</p><p>　　肢尖： ，加后取11cm</p><p>　　考慮焊縫長(zhǎng)度，同時(shí)為了在上弦擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm，選擇節(jié)點(diǎn)板尺寸為295mm480mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)

22、點(diǎn)板連接起來(lái)。驗(yàn)算上弦桿的焊縫：</p><p>　　忽略桁架上弦坡度的影響，假定集中荷載F與上弦桿垂直。上弦肢背承受集中荷載，肢尖承受左右弦桿的內(nèi)力差。</p><p>　　槽焊縫的計(jì)算焊角尺寸為 ，=8mm</p><p>　　由節(jié)點(diǎn)板的長(zhǎng)度確定槽焊縫的長(zhǎng)度為480mm，</p><p>　　上弦肢尖角焊縫的剪應(yīng)力為：</p>

23、<p><b>　　故焊縫滿足要求。</b></p><p>　?。?）下弦節(jié)點(diǎn)“c”</p><p>　　設(shè)“Dc”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p>　　肢背：，加后取11cm</p><p>　　肢尖： ，加后取6cm</p><p>　　設(shè)“Fc”桿的肢

24、背和肢尖焊縫尺寸分別為，所需的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p>　　肢背：，加后取8cm</p><p>　　肢尖： ，由于焊縫計(jì)算長(zhǎng)度不得小于和40mm，肢尖焊縫長(zhǎng)度取6cm。</p><p>　　“Cb”桿的內(nèi)力很小，只需要按構(gòu)造確定焊縫，取。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板取265mm315mm，取，下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長(zhǎng)度為315mm，焊縫受

25、左右弦桿的內(nèi)力差為，受力較大的肢背處的剪應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　焊縫強(qiáng)度滿足要求。</b></p><p>　　（4）下弦節(jié)點(diǎn)“d”</p><p>　　設(shè)“Fd”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p>

26、　　肢背：<，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取7cm</p><p>　　肢尖： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取6cm</p><p>　　設(shè)“Hd”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為，所需的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p>　　肢背： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取7cm</p><p>　　肢尖： <，計(jì)算長(zhǎng)度取48mm，加后取

27、6cm。</p><p>　　“Cb”桿的內(nèi)力為52890N，。</p><p>　　肢背：<，焊縫長(zhǎng)度取6cm，肢尖的力比肢背的小，肢尖焊縫長(zhǎng)度取6cm。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)板取255mm285mm，由于d點(diǎn)左右兩端的拉力值相差不大，可只按構(gòu)造確定其焊角尺寸為。</p><p>　?。?）下弦節(jié)點(diǎn)“e”</p>&

28、lt;p>　　腹桿“eH”計(jì)算內(nèi)力為97.75kN，，肢背的焊縫長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　，加后取7cm</b></p><p>　　肢尖：<48mm，取焊縫長(zhǎng)度為6cm。節(jié)點(diǎn)板取325mm270mm。驗(yàn)算下弦節(jié)點(diǎn)板的焊縫。</p><p>　　計(jì)算內(nèi)力為0.15779.07kN=116.86kN，，焊縫長(zhǎng)度為270，焊

29、縫肢背的剪應(yīng)力為：＜，肢尖受力較小，不必驗(yàn)算。故焊縫合適。</p><p>　　豎桿“eI”焊縫計(jì)算：</p><p>　　拉力為144.39kN，取，考慮起弧和滅弧，焊縫長(zhǎng)度取7cm，肢尖受力較小，按構(gòu)造確定焊縫長(zhǎng)度為6cm。</p><p>　　下弦拼接角鋼的總長(zhǎng)度為采用與上弦統(tǒng)一鋼號(hào)的角鋼進(jìn)行拼接，垂直肢截取寬度為</p><p>　　

30、拼接角鋼的總長(zhǎng)度取40cm。</p><p>　?。?）上弦節(jié)點(diǎn)“C”、“E”、“G”。</p><p>　　由于節(jié)點(diǎn)處左右弦桿的內(nèi)力值相等，且豎桿的內(nèi)力設(shè)計(jì)值相同，故采用相同的節(jié)點(diǎn)板。焊腳尺寸取6mm，焊縫長(zhǎng)度取6cm。連接板的尺寸如上圖6.5.1</p><p>　　上弦點(diǎn)“D”，“F”、“H”焊縫尺寸根據(jù)下弦節(jié)點(diǎn)已經(jīng)確定。</p><p&g

31、t;　　節(jié)點(diǎn)“D”：桿“Db” </p><p><b>　　桿“Dc” </b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)“F”：桿“Fc” </p><p><b>　　桿“Fd” </b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)“H”：桿“Hd” </p><p><b>　　桿“He”

32、</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)“D”、“F”、“H”所選擇的連接板尺寸分別為：230mm335mm，220mm255mm，235mm245mm。</p><p>　　（7）屋脊節(jié)點(diǎn)“I”</p><p>　　采用與上弦角鋼相同鋼號(hào)的角鋼進(jìn)行拼接，截取的垂直肢的寬度為：，其中取8mm，接頭一邊的焊縫長(zhǎng)度按弦桿的內(nèi)力計(jì)算。一條焊縫所需的焊縫長(zhǎng)度為：，拼接

33、角鋼的長(zhǎng)度取500mm>2209.6mm+48mm+152=481.2mm，合適。</p><p>　　根據(jù)腹桿的內(nèi)力，取節(jié)點(diǎn)板尺寸為200mm450mm，上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，計(jì)算長(zhǎng)度為450mm-2x15mm-4，=5mm，故計(jì)算長(zhǎng)度為3800mm，節(jié)點(diǎn)荷載為52.89kN，焊縫承受的剪應(yīng)力：</p><p><b>　?。?，滿足。</b>

34、;</p><p>　　上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的內(nèi)力計(jì)算值為上弦內(nèi)力的15%，設(shè)肢尖的焊縫=8mm，節(jié)點(diǎn)板的長(zhǎng)度為200mm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　，焊縫應(yīng)力為：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　?。?）支座節(jié)點(diǎn)“a”<

35、/p><p>　　腹桿“aB”的焊縫尺寸同節(jié)點(diǎn)“B”肢背：，肢尖：</p><p>　　。節(jié)點(diǎn)板的厚度為12cm，所確定的節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖6.8.1，下弦桿焊腳尺寸為肢背：，肢尖：，豎桿焊腳尺寸肢背和肢尖均為 ，經(jīng)驗(yàn)算焊縫滿足要求。為了便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為12mm。</p><

36、p><b>　　支座底板的計(jì)算</b></p><p>　　支座反力： R=8F=852.89kN=423.12kN</p><p>　　支座所需的凈截面為：</p><p>　　選擇的支座底板的尺寸如圖6.8.2。僅考慮有加勁肋的部分承受支座反力，由于290mmx232mm=67280mm²>33849.6mm&#

37、178;，故底板的面積合適。</p><p>　　底板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊，每塊為兩相鄰邊支撐而另兩邊自由的板。</p><p>　　根據(jù)底板尺寸確定 ，/=0.474查表得的值為0.054。底板下的平均應(yīng)力為：</p><p>　　每塊板的單位寬度的最大彎矩為：</p><p><b>

38、　　底板厚度：</b></p><p><b>　　取t=18mm。</b></p><p>　?、诩觿爬吲c節(jié)點(diǎn)板的焊接焊縫計(jì)算。</p><p>　　計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6.8.3</p><p>　　假定一個(gè)加勁肋承受的力為支座反力的1/4，即加勁肋的計(jì)算內(nèi)力為，則焊縫的內(nèi)力為 </p><

39、p>　　設(shè)焊縫，焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為：</p><p><b>　　，則焊縫的應(yīng)力：</b></p><p><b>　　＜，滿足。</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算。</p><p>　　設(shè)焊縫傳遞全部的支座反力，每塊加勁肋各傳力為R/4=105780N，節(jié)點(diǎn)板傳遞

40、的力為R/2=211560N。</p><p>　　設(shè)節(jié)點(diǎn)板與焊縫的焊腳尺寸，則焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度我為：</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)板的應(yīng)力：</b></p><p><b>　　強(qiáng)度滿足。</b></p><p>　　加勁肋焊腳尺寸每塊加勁肋與地板的連接焊縫長(zhǎng)度為：</p><

41、;p>　　加勁肋焊縫的應(yīng)力為：</p><p><b>　　強(qiáng)度滿足。</b></p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1. 戴國(guó)欣主編．《鋼結(jié)構(gòu)》． 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2009</p><p>　　2. 張志國(guó)、張慶芳主編．《鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》．武漢：武漢

42、理工大學(xué)出版社，2010</p><p>　　3. 宋群、宗蘭主編．建筑結(jié)構(gòu)（下冊(cè)）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　4. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）． 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003</p><p>　　5. 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》編寫組．建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)（第二版）． 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998</p>

43、<p>　　6. 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》編輯委員會(huì)．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）． 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　7. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105-2002）</p><p>　　8. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）</p><p>　　9. 中華人民共和國(guó)國(guó)家