跨度為24m鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書

1、<p>　　目 錄</p><p><b>　　1、設(shè)計資料1</b></p><p><b>　　1.1結(jié)構(gòu)形式1</b></p><p>　　1.2屋架形式及選材1</p><p>　　1.3荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計）1</p><p>&

2、lt;b>　　2、支撐布置2</b></p><p>　　2.1桁架形式及幾何尺寸布置2</p><p>　　2.2桁架支撐布置如圖3</p><p><b>　　3、荷載計算4</b></p><p><b>　　4、內(nèi)力計算5</b></p><p

3、><b>　　5、桿件設(shè)計8</b></p><p><b>　　5.1上弦桿8</b></p><p><b>　　5.2下弦桿9</b></p><p>　　5.3端斜桿aB9</p><p><b>　　5.4腹桿11</b><

4、/p><p><b>　　5.5 豎桿16</b></p><p>　　5.6其余各桿件的截面16</p><p><b>　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計20</b></p><p>　　6.1下弦節(jié)點(diǎn)“c”20</p><p>　　6.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”21</p>&

5、lt;p>　　6.3屋脊節(jié)點(diǎn)“H”22</p><p>　　6.4支座節(jié)點(diǎn)“a”23</p><p>　　6.5下弦中央節(jié)點(diǎn)“h”23</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　圖紙27</b></p><p><b&

6、gt;　　1、設(shè)計資料</b></p><p><b>　　1.1、結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　某廠房跨度為24m，總長90m，柱距6m，采用梯形鋼屋架、1.5×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土強(qiáng)度等級為C25，屋面坡度為。地區(qū)計算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)

7、防烈度為7度，屋架下弦標(biāo)高為18m；廠房內(nèi)橋式吊車為2臺150/30t（中級工作制），鍛錘為2臺5t。</p><p>　　1.2、屋架形式及選材</p><p>　　屋架跨度為24m，屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)如附圖所示。屋架采用的鋼材及焊條為：設(shè)計方案采用235鋼，焊條為E43型。</p><p>　　1.3、荷載標(biāo)準(zhǔn)值（水平投影面計）</p>

8、<p><b>　　永久荷載：</b></p><p>　　三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4 KN/m2</p><p>　　水泥砂漿找平層 0.4 KN/m2</p><p>　　保溫層

9、 0.7 KN/m2</p><p>　　一氈二油隔氣層 0.05 KN/m2</p><p>　　水泥砂漿找平層 0.3 KN/m2</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋

10、面板 1.40 KN/m2</p><p>　　屋架及支撐自重(按經(jīng)驗公式計算) 0.384 KN/m2</p><p><b>　　可變荷載：</b></p><p>　　屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.8 KN/m2</p

11、><p>　　雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.5 KN/m2</p><p>　　積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.7 KN/m2</p><p><b>　　2、支撐布置</b></p><p>　　2.1桁架形

12、式及幾何尺寸布置</p><p>　　如下圖2.1、2.2、2.3所示</p><p>　　圖2.1 24米跨屋架幾何尺寸</p><p>　　圖2.2 24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值</p><p><b>　　2.2桁架支撐布置</b></p><p>　　桁架形式及幾何尺

13、寸在設(shè)計任務(wù)書中已經(jīng)給出，桁架支撐布置如圖1.1所示。其中考慮到廠房內(nèi)有橋式吊車2臺150/30t(中級工作制 )，鍛錘為2臺5t，布置下弦縱向水平支撐。（見下圖）</p><p><b>　　桁架支撐布置圖</b></p><p>　　符號說明：SC上——上弦支撐；XC——下弦支撐；CC——垂直支撐;</p><p>　　GG——剛性系桿；L

14、G——柔性系桿</p><p><b>　　3、荷載計算</b></p><p>　　屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。沿屋面斜面分布的永久荷載應(yīng)乘以換算為沿水平投影面分布的荷載。</p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)永久荷載值：</b></p><p>

15、;　　三氈四油防水層：1.005×0.4=0.402 kN/m2 </p><p>　　水泥砂漿找平層：1.005×0.4=0.402 kN/m2</p><p>　　保溫層：1.005×0.7=0.704 kN/m2</p><p>　　一氈二油隔氣層：1.005×0.05=0.050 kN/m2<

16、;/p><p>　　水泥砂漿找平層：1.005×0.3=0.302 kN/m2</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：1.005×1.40=1.407 kN/m2</p><p>　　屋架及支撐自重： 0.12+0.011×24=0.384 kN/m2</p>&

17、lt;p>　　共 3.833 kN/m2</p><p><b>　　可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（大于雪荷載）：0.8 kN/m2</p><p>　　積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 0.7 kN/m2</p>&

18、lt;p>　　共 1.5 kN/m2</p><p>　　設(shè)計桁架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：</p><p>　　3.1、全跨永久荷載+全跨可變荷載(按永久荷載為主控制的組合)</p><p>　　全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計值：</p><p>　　F=（1.35×3.833+1.4×0.7×0.8+

19、1.4×0.9×0.7）×1.5×6=61.56 kN</p><p>　　荷載組合（1）計算簡圖如圖4.1，</p><p>　　圖 4.1 荷載組合（1）</p><p><b>　　4、內(nèi)力計算</b></p><p>　　F=1的桁架各桿件內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、左半

20、跨和右半跨）已經(jīng)給出。求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計算結(jié)果見表4.1。</p><p>　　表4.1 桁架桿件內(nèi)內(nèi)力組合表</p><p><b>　　5、桿件設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1上弦桿</b></p><p>　　整個上弦架采用等截面，按FG、GH桿件之最大設(shè)計內(nèi)

21、力設(shè)計。</p><p>　　N= —939410 N （受壓）</p><p><b>　　上弦桿計算長度：</b></p><p>　　在桁架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度：</p><p>　　在桁架平面外，根據(jù)支承布置及內(nèi)力變化情況，取：</p><p>　　因為，故截面宜采用兩個不等肢角鋼，短肢

22、相并（圖5.1）</p><p>　　腹桿aB最大內(nèi)力=546.04kN，查表9.6.4，中間節(jié)點(diǎn)版厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度用14mm。</p><p>　　設(shè)λ=60查附錄4得。</p><p><b>　　需要截面積： </b></p><p>　　需要的回轉(zhuǎn)半徑： </p><p&

23、gt;　　根據(jù)需要的A，ix，iy查角鋼規(guī)格表（附錄8），選用，，</p><p>　　，，，按所選角鋼進(jìn)行驗算：</p><p><b>　　滿足長細(xì)比的要求。</b></p><p>　　截面在x和y平面內(nèi)皆屬b類，由于 ，只要求 ，查表得。</p><p><b>　　所需截面合適</b>&

24、lt;/p><p><b>　　5.2下弦桿</b></p><p>　　整個下弦桿采用同一截面，按gi桿最大設(shè)計值計算。</p><p>　　，根據(jù)桁架下弦支撐布置情況，得</p><p>　　所需截面積： </p><p>　　根據(jù)所需截面積查表選用，不等肢角鋼，短肢相并（圖5.

25、2）。</p><p><b>　　，，</b></p><p>　　考慮下弦桿有2φ21.5mm的栓孔削弱，下弦凈截面面積：</p><p><b>　　所需截面適合。</b></p><p><b>　　5.3端斜桿aB</b></p><p>&l

26、t;b>　　桿件軸力：</b></p><p>　　計算長度。因為，故采用不等邊角鋼，長肢相并，使。設(shè)λ=80，查附錄4得，</p><p><b>　　需要的回轉(zhuǎn)半徑：</b></p><p>　　根據(jù)需要的，，查角鋼規(guī)格表，選用2L140×90×10，（圖5.3）</p><p>

27、;<b>　　，，，。</b></p><p><b>　　又</b></p><p><b>　　所選截面合適。</b></p><p><b>　　5.4腹桿</b></p><p><b>　　5.4.1 Bc桿</b><

28、/p><p>　　桿件軸力： </p><p>　　所需截面積： </p><p>　　桿件計算長度： ，</p><p>　　選用2L75×8等邊角鋼（圖5.4.1），，，</p><p><b>　　滿足長細(xì)比的要求。</b&g

29、t;</p><p>　　滿足要求。 </p><p><b>　　5.4.2 cD桿</b></p>

30、<p><b>　　桿件軸力：</b></p><p><b>　　計算長度： </b></p><p>　　設(shè)λ=100查附錄4得</p><p><b>　　所需的 </b></p><p><b>　　，</b></p>

31、<p>　　選用2L75×10（圖5.4.2），，，</p><p>　　由于，只求，查附錄4，得</p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p><b>　　5.4.3 De桿</b></p><p><b>　　桿件軸力：</b>

32、</p><p><b>　　所需截面積：</b></p><p>　　桿計算長度： </p><p>　　選用2L50×6等邊角鋼，（圖5.4.3）</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　滿足長細(xì)比的要求。</

33、b></p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p><b>　　5.4.4 eF桿</b></p><p><b>　　計算長度：，</b></p><p>　　設(shè)λ=100查附錄4得</p><p><b>　　所

34、需的</b></p><p>　　選用2L75×5等邊角鋼（見圖5.4.4），，， </p><p><b>　　，</b></p><p>　　由于，只求，查附錄4，得，</p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p><b&

35、gt;　　5.4.5 Fg桿</b></p><p>　　桿件軸力 N=68.33</p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　查型鋼表，選

36、截面和較上述計算的和略大些。</p><p>　　選用2L63×5（圖5.4.5），，，</p><p>　　由于，只求，查附錄4，得</p><p>　　拉應(yīng)力： </p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p><b>　　5.

37、4.6 gH桿</b></p><p>　　桿件軸力N=1.23</p><p><b>　　計算長度：</b></p><p>　　內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　查型鋼表，選截面和較上述計算的和

38、略大些。</p><p>　　選用2L63×5（見圖5.4.6），，，</p><p>　　由于，只求，查附錄4，得</p><p><b>　　拉應(yīng)力： </b></p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p><b>　　5.4.7

39、 Hi桿</b></p><p><b>　　同理</b></p><p>　　選用2L63×5（見圖5.4.7），，，</p><p>　　由于，只求，查附錄4，得，</p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p>　　5.5.1

40、豎桿Aa,Cc,Ee,Gg：</p><p>　　Aa,Cc,Ee,Gg都受壓，各個豎桿采用同類截面，按Gg桿件的最大設(shè)計內(nèi)力設(shè)計。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為：</p><p><b>　　，</b></p><

41、;p>　　查型鋼表，選截面和較上述計算的和略大些。</p><p>　　選用2L63×5（見圖5.5），，，</p><p>　　由于，只求，查附錄4，得，</p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p>　　5.5.2 豎桿Ii：（見圖5.5）</p><p>

42、;　　按5.5.1所選截面驗算：KN</p><p><b>　　所選截面滿足。</b></p><p>　　5.6其余各桿件的截面見表5.1</p><p><b>　　6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計</b></p><p>　　6.1下弦節(jié)點(diǎn)“c”（圖6.1）</p><p>　　各類桿件

43、的內(nèi)力由表4.1查得。</p><p>　　這類節(jié)點(diǎn)的設(shè)計步驟是：先根據(jù)復(fù)桿的內(nèi)力計算與復(fù)桿與節(jié)點(diǎn)版連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)版的形狀與尺寸，最后驗算下弦桿與節(jié)點(diǎn)版的連接焊縫。</p><p>　　用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫和，則所需的焊縫長度為：</p><p>　　設(shè)“cD”桿的肢背和肢

44、尖焊縫和，則所需的焊縫長度為：</p><p>　　“Cc”桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造要求取</p><p>　　根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為。</p><p>　　下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為36cm,所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，，受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為：</p>

45、<p><b>　　焊縫強(qiáng)度滿足要求。</b></p><p>　　6.2上弦節(jié)點(diǎn)“B”(圖6.2)</p><p>　　圖6.2 “B”節(jié)點(diǎn)板布置圖</p><p>　　Bc桿（2L 75×6）與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“c”相同。即肢背，肢尖</p><p>　　aB（2L140×90

46、×10）桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述同樣方法計算, 設(shè)aB桿的肢背和肢尖的焊縫和，則所需的焊縫長度為：</p><p>　　為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來，槽焊縫作為兩條角焊縫計算，焊縫強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。計算時可略去上弦坡度的影響，而假定集中荷載F與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應(yīng)力為：</p><p&g

47、t;　　上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊縫長度為505mm。同書上</p><p>　　節(jié)點(diǎn)荷載由槽焊縫承受，上弦兩相鄰節(jié)間內(nèi)力差由角鋼肢尖焊縫承受，這時槽肯定是安全，可不必驗算。肢尖焊縫驗算如下：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　6.3屋脊節(jié)點(diǎn)“I”（圖6.3）</p><p>　　弦桿一般都采用同

48、號角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。</p><p>　　設(shè)焊縫，則所需焊縫計算長度（一條焊縫）：</p><p><b>　　拼接角鋼的長度取。</b></p><p>　　上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽

49、焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗算略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計算。設(shè)肢尖焊縫，節(jié)點(diǎn)板長度為40cm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為，焊縫應(yīng)力為：</p><p>　　因桁架的跨度較大，需將桁架分成兩個運(yùn)輸單元，在屋脊節(jié)點(diǎn)和下弦跨中節(jié)點(diǎn)設(shè)置工地拼接，左半邊的上弦、斜桿和豎桿與節(jié)點(diǎn)板連接用工廠焊縫，而右半邊的上弦、斜桿與節(jié)點(diǎn)板的連接用工地焊縫。</p><p>　　腹桿Hg與

50、節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫的計算長度與以上幾個節(jié)點(diǎn)相同。</p><p>　　6.4支座節(jié)點(diǎn)“a”（圖6.4）</p><p>　　為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相等，厚度為14mm。</p><p>　　6.4.1支座底板的計算</p><p>　　支座反力：

51、 </p><p>　　支座底板的平面支座底板的平面尺寸采用280mm×350mm，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為280×180mm2=50400mm2。</p><p>　　驗算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：</p><p>　　式中，為混凝土強(qiáng)度設(shè)計值，對C25混凝土，</p><p>

52、;　　底板的厚度按桁架反力作用下的彎矩計算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分成四塊，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為：</p><p>　　式中，為底板下的平均應(yīng)力：</p><p>　　為兩支承邊之間的對角線長度：</p><p>　　β為系數(shù)，由b1/a1查表8.4.1而定，b1為兩支承邊的相交點(diǎn)到對角線a1的垂直距離。由相似三角形的

53、關(guān)系，得：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　查表8.4.1得</b></p><p><b>　　底板厚度：</b></p><p>　　又根據(jù)構(gòu)造要求，桁架跨度，，取。</p><p>　　6.4.2加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的

54、連接焊縫計算</p><p>　　加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似。偏于安全的假定一個加勁肋的受力為桁架支座反力的1/4，即：</p><p><b>　　則焊縫內(nèi)力為：， </b></p><p>　　設(shè)焊縫，焊縫計算長度，則焊縫應(yīng)力為：</p><p>　　6.4.3節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計算<

55、;/p><p>　　設(shè)焊縫傳遞全部支座反力，加勁肋、節(jié)點(diǎn)板與底板的連接焊縫長度之和</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　6.5下弦中央節(jié)點(diǎn)“i”（圖6.5）</p><p>　　Hi，Ii桿的內(nèi)力都很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造要求取，肢背和肢尖的。</p><p>　　根據(jù)上面

56、求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，從而確定節(jié)點(diǎn)板的尺寸為185mm×360mm。</p><p>　　圖 6.5 下弦中央節(jié)點(diǎn)“i”</p><p>　　弦桿一般都采用同號角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度。拼接角鋼的這部分削弱，可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。接頭一邊的焊接長

57、度按弦桿內(nèi)力計算。</p><p>　　設(shè)焊縫，則所需焊縫計算長度（一條焊縫）：</p><p><b>　　拼接角鋼的長度取。</b></p><p>　　下弦與節(jié)點(diǎn)板之間的角焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載。下弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計算。設(shè)肢尖焊縫，節(jié)點(diǎn)板長度為36cm，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計算長度為：，焊縫應(yīng)力為：</

58、p><p>　　肢背驗算： </p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 張耀春，周緒紅. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M] ．北京：高等教育出版社，2004 </p><p>　　2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

59、（GB50017—2003）. 北京：中國計劃出版社，2003</p><p>　　3 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50001—2001）. 北京：中國計劃出版社，2002．</p><p>　　4 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50105-2001） ．北京：中國計劃出版社，2002．</p><p>　　5 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（上冊）（第三版） ．北京：中國