鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房21m跨度的設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、1目目 錄錄一一、設(shè)計(jì)資料、設(shè)計(jì)資料.1 11、設(shè)計(jì)題目 .12、屋架結(jié)構(gòu)荷載.12 2、支撐布置、支撐布置.2 23 3、屋架內(nèi)力屋架內(nèi)力.4 44 4、桿件設(shè)計(jì)桿件設(shè)計(jì).5 51.上弦桿.72.下弦桿.83.端斜桿AB.94.腹桿.95 .豎桿 .145 5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì).17171.下弦節(jié)點(diǎn)“C” .1722.上弦節(jié)點(diǎn)“B”.183.屋脊節(jié)點(diǎn)“H”.194.支座節(jié)點(diǎn)“A” .21一、一、設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料1 1、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目某校辦工廠廠房總長(zhǎng)度 90m，跨度為 21m,縱向柱距 6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái) 50/10t 中級(jí)工作制吊車，地區(qū)計(jì)算溫度高于-20，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度

2、為 7 度，屋架下標(biāo)高 18m，采用 1.56m 的預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（考慮屋面板起系桿作用） ，級(jí)防水，卷材屋面。桁架采用梯形鋼屋架，屋面坡度為，兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，柱截面尺寸為 450450.柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，屋架采10:1i用 Q235 鋼；焊條為 E43 型.2 2、屋架結(jié)構(gòu)荷載、屋架結(jié)構(gòu)荷載永久荷載： 改性瀝青防水層 0.4 KN/m220 厚 1：2.5 水泥砂漿找平層 0.4 KN/m280 厚泡沫混凝土保溫層 0.6KN/m2一氈二油隔氣層 0.05 KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.5KN/m2懸掛管道0.15 KN/m2屋架和支撐自重(按經(jīng)驗(yàn)公式0

3、.33KN/m23計(jì)算) Lq011. 012. 0永久荷載總和3.43KN/m2可變荷載：基本雪壓（不與活荷載同時(shí)考慮）0.5KN/m2積灰荷載0.5KN/m2不上人屋面活荷載0.7KN/m2可變荷載總和1.2KN/m2 二、支撐布置二、支撐布置由于廠房長(zhǎng)度為 90m，故需在屋架兩端部及跨中開間設(shè)置上，下弦橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設(shè)置垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐出分別于上，下弦設(shè)置三道系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余三道為柔性系桿（如圖所示）5符號(hào)說明：SC桁架下弦支撐布置圖垂直支撐 桁架及桁架上弦支撐布置垂直支撐 圖桁架支撐布置圖6上上弦支撐；XC下弦支撐；CC垂直支撐;

4、GG剛性系桿；LG柔性系桿3 3、屋架內(nèi)力屋架內(nèi)力屋架設(shè)計(jì)中，荷載組合一般考慮以下三種情況：1、全跨永久荷載+全跨可變荷載F=（1.353.43 +1.40.70.7+1.40.90.5）1.56=51.5kN其中屋面活荷載分享系數(shù)為 1.4 組合系數(shù)為 0.7；機(jī)會(huì)何在為 1.4；2、全跨永久荷載+半跨可變荷載7永久荷載設(shè)計(jì)值：F1=1.353.431.56=41.7kN可變荷載設(shè)計(jì)值：F2=（1.40.7+1.40.90.5）1.56=14.49kN3、半跨屋面板荷載+半跨安裝活荷載8 屋面板荷載設(shè)計(jì)值：F3 =1.51.351.56=18.2kN 安裝活荷載設(shè)計(jì)值：F4=1.40.71.

5、56=8.82kN內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算: :9桿件名稱內(nèi)力系數(shù)第一種組合F*第二種組合第三種組合計(jì)算桿件內(nèi)力全跨左半跨右半跨F1* F2*F1* F2*F3* F4*F3* F4*上弦AB000000000BC,CD -7.472-5.31-2.162-399.752-388.5243-342.90978-182.8246-155.05924399.752DE,EF -11.26 -7.339-3.923-602.517-575.96751-526.46967-269.69838-239.56926602.517FG,GH -12.18 -6.861-5.319-651.63-607.32189-

6、584.97831-282.19002-268.58958651.63下弦ac4.13.011.09219.35214.5849186.7641101.168284.2338219.35ce9.7446.6633.081521.304502.87167450.96849236.10846204.51522521.304eg11.9627.3264.636639.967604.96914565.99104282.32372258.59792639.967gh11.7685.8845.884629.588575.98476575.98476266.07448266.07448629.588腹桿aB

7、-7.684 -5.641-2.043-411.094-402.16089-350.02587-189.60242-157.86806411.094Bc5.8083.961.848310.728299.574268.97112140.6328122.00496310.728cD-4.409 -2.633-1.776-235.8815-222.00747-209.58954-103.46686-95.90812235.8815De2.7921.2221.57149.372134.13318139.175761.5924464.6618149.372eF-1.572 -0.047-1.525-84

8、.102-66.23343-87.64965-29.02494-42.060987.64965Fg0.328-1.0391.36717.548-1.3775133.48543-3.1943818.0265433.48543gH0.7131.913-1.238.145557.4514712.344129.849262.392657.45147Aa-0.5-0.541-0.043-26.75-28.68909-21.47307-13.87162-9.4792628.68909Cc-1-10-53.5-56.19-41.7-27.02-18.256.19Ee-1-10-53.5-56.19-41.7

9、-27.02-18.256.19Gg-1-10-53.5-56.19-41.7-27.02-18.256.19四、桿件設(shè)計(jì)四、桿件設(shè)計(jì)1、上弦桿、上弦桿10整個(gè)上弦架采用等截面，按 FG、GH 桿件最大設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算。 -651.6FGN（受壓）上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度： (取兩塊屋面板寬度） 。150.8oxlcm301.6oylcm假定 =60 查附錄 1.2：。807. 0 322651.6 1037.60.807215 10reqNAcmf， 150.82.51cm60oxxreqli301.65.03cm60oyyreqli查角鋼規(guī)格表，選用短肢相拼，2 125 80 10L219.71 239

10、.42Acm，2.24xicm6.11yicm雙角鋼 T 形截面繞對(duì)稱軸（y 軸）應(yīng)彎扭屈曲計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比：11 150.867.3 1502.24xxxli 73.58yoyyil11125/12.50.56/0.56 301.6m/12.5m13.510oybtlbmm2 2221441125301.613.7(1)3.7(1)56.9 15052.71052.7 12.5oyyzltbtb滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。由于 ，查表得。 yzx0.68832222411.1 10214.3/215/0.688 27.88 10NNN mmN mmAmm所選截面合適。4、腹桿、腹桿4.1 Bc 桿桿桿件

11、軸力： 310.7BcNkN桿件計(jì)算長(zhǎng)度：，0.80.8 261.3209.0oxllcmcmcmloy3 .261 ，3222310.7 101445.114.45c215/nreqNNAmmmfN mm選用 2L636 等邊角鋼，15，22 7.2914.58Acm1.93xlcm2.99ylcm 209.01083501.93oxxxli 261.387.43502.99oyyyli滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。32222310 10213.1/215/14.58 10nNNN mmN mmAmm4.2 cD 桿桿桿件軸力： 235.9cDNkN 桿件計(jì)算長(zhǎng)度： ，0.80.8 286.4229.1

12、2oxllcmcmcmloy4 .286假定 =100 查附錄 1.2 得555. 0163222235.9 1019.770.555 215 10/reqNNAcmfN cm,229.122.29cm100oxxreqli286.42.86cm100oyyreqli選用 2L757，222 10.1620.32Acmcm，2.30 xlcm3.48ylcm,229.1299.6 1502.30oxxxli286.482.3 1503.48oyyyli11/75/710.70.56/0.56 286.4/7.521.38oybtlb42 242210(1 0.475/)82.3 (1 0.47

13、5 7.5 / 286.40.7 )85.4 150yzyyblt由于，查附錄 1.2，得yzx0.5551732222235.9 10209.2/215/0.555 20.32 10NNN mmN mmAmm所選截面滿足。4.34.3 DeDe 桿桿桿件軸力： 149.4NkN桿件計(jì)算長(zhǎng)度： ， cmcmlox12.2294 .2868 . 0cmloy4 .286 3222149.4 106.95215 10/nreqNNAcmfN cm 選用屋架需采用的最小角鋼 2L505 就可滿足要求，261. 9cmA cmlx35. 1cmly45. 2 229.12169.723501.35ox

14、xxli18 286.4116.903502.45oyyyli滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。32222149.4 10163.1/215/9.16 10nNNN mmN mmAmm所選截面滿足。4.44.4 eF 桿桿桿件軸力：84.1NkN 桿件計(jì)算長(zhǎng)度：， 0.80.8 312.4249.92oxllcmcmcmloy4 .312假定 =120 查附錄 1.2 得555. 0249.922.08cm120oxxli312.42.60cm120oyyli322284.1 108.950.437 215 10/reqNNAcmfN cm19選用 2L636 等邊角鋼，214.58Acm，1.93xicm2

15、.99yicm，249.92129.5 1501.93oxxxli312.4104.5 1502.99oyyyli/63/510.50.58/0.58 312.4/6.328.76oyb tlbcmcm42 24220(1 0.475/)104.5 (1 0.475 6.3 /312.40.6 )106.7 150yzyyblt由于，查附錄 1.2，得，yzx0.3903222284.1 10147.9/215/0.390 14.58 10NNN mmN mmAmm所選截面滿足。4.54.5、 FgFg 桿桿20，max33.5FgNkNmin3.2FgNkN 0.80.8 312.4249.

16、92oxllcmcm312.4oyllcm 將 Fg 桿按的拉桿設(shè)計(jì)，但考慮到該桿在其他荷載組合時(shí)可能產(chǎn)生內(nèi)力變號(hào)，故宜按壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比進(jìn)行控制。為了使角鋼型33.5FgNkN號(hào)不要太多，偏于安全選擇已有型號(hào)相近的角鋼，現(xiàn)選用 2L636。 ， ， 214.58Acm1.93xicm2.99yicm249.92129.5 1501.93oxxxli312.4104.5 1502.99oyyyli拉應(yīng)力：3222233.5 1022.98/215/14.58 10NNN mmN mmAmm21所選截面滿足。4.64.6 gHgH 桿桿，57.5gHNkN0.8 339.0271.2oxlcmc

17、mcmloy0 .339將 gH 桿按的拉桿設(shè)計(jì)，但考慮到該桿在其他荷載組合時(shí)可能產(chǎn)生內(nèi)力變號(hào)，故宜按壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比進(jìn)行控制。為了使角鋼57.5gHNkN型號(hào)不要太多，偏于安全選擇已有型號(hào)相近的角鋼，現(xiàn)選用 2L636., , 214.58Acm1.93xicm2.99yicm271.2140.5 1501.93oxxxli339.0113.4 1502.99oyyyli22拉應(yīng)力： 3222257.5 1039.4/215/14.58 10NNN mmN mmAmm所選截面滿足。5 5 豎桿豎桿各個(gè)豎桿采用同類截面，按 Gg 桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)。min56.2GgNkN ，cmcmlo

18、x2 .2310 .2898 . 0cmloy0 .289內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為： 150，cm54. 1150231.2cmoxxlicm93. 1150289.0cmoyyli選用 2L636，23，214.58Acm1.93xlcm2.99ylcm231.2119.79 1501.93oxxxli28996.66 1502.99oyyyli/63/610.50.58/0.58 2890m/63m26.61oyb tlbmm42 24220(1 0.475/)99.66 (1 0.475 63 / 28906 )102.14 150yzyyblt由于，查附錄 1.2，得，yzx

19、0.4373222256.19 1088.19/215/0.437 14.58 10NNN mmN mmAmm所選截面滿足要求。6桿件內(nèi)力（KN）截面形式和規(guī)格截面面積計(jì)算長(zhǎng)度回轉(zhuǎn)半徑長(zhǎng)細(xì)比N/焊縫名稱 編號(hào)loxloyixiy肢背肢尖上弦 A-H-651.62L12539.42 150.8 301.6 2.24 6.1167.349.4 56.9 150 0.807 212.9下弦 a-h6402L10030.943001035 1.745.2 172.4 206.2350207腹桿aB-411.12L10080827.88253253 3.14 3.4880.672.7 80.6 150

20、0.688 214.38-180 6-200Bc310.7 2L63614.58209 261.3 1.93 2.9910887.4350213 7-170 6-170cD-235.9 2L75720.32 229.1 286.42.3 3.4899.682.3 85.4 150 0.555 209.28-120 6-160De149.4 2L5059.61 229.1 286.4 1.35 2.24 169.7 127.8350156 6-120 6-120eF-84.1 2L63614.58 249.9 312.4 1.93 2.99 129.5 104.5 106.7 1500.39 1

21、47.96-120 6-120Fg33.5 2L63614.58 249.9 312.4 1.93 2.99 129.5 104.51500.395.96-120 6-120gH57.5 2L63614.58 271.2339 1.93 2.99 140.5 113.4150 0.34111.66-120 6-120Aa102.6 2L63614.58 159.2119 1.93 2.9982.5 103.1150 0.67510.46-120 6-120Cc-56.19 2L63614.58 183.2229 1.93 2.999577150 0.5946.496-505-50Ee-56.1

22、9 2L63614.58 207.2259 1.93 2.9910787150 0.5117.56-120 6-120Gg-56.19 2L63614.58 231.2289 1.93 2.9912097150 0.4378.826-120 6-120minA=N/Axyyz80106310246 6、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1 1、下弦節(jié)點(diǎn)、下弦節(jié)點(diǎn)“c”“c” （圖（圖 6.16.1）Bc 桿（2L 636）.310.7BcNkN 肢背：maxminminmax71.21.2 67.21.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm且3120.750.75 310.7 10148170 m

23、22 0.7 7160/wwefNNlmmmh fmmN mm，取肢尖：maxminmax661.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm 且3220.650.65 310.7 1015017022 0.7 6160/wwefNNlmmmmh fmmN mm，取cD 桿（2L757）.235.9cDNkN肢背：maxminminmax81.21.2 78.41.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm且3120.750.75 235.9 1098.7m22 0.7 8160/wwefNNlmmh fmmN mm，取120m肢尖：maxminmax6(1 2)5 61.51.

24、5 104.74fffhmmhtmmhtmm 且3220.650.65 235.9 1014416022 0.7 6160/wwefNNlmmmmh fmmN mm，取25Cc 桿（2L636）.56.2CcNkN肢背：maxminminmax61.21.2 67.21.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm且3120.750.75 56.2 1031.45022 0.7 6160/wwefNNlmmmmh fmmN mm，取肢尖：maxminmax561.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm 且3220.650.65 56.2 10335022 0.7 5160/w

25、wefNNlmmmmh fmmN mm，取下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為 330mm，取。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力mmhf6差，受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為：521000219000302000NNNN22f0.75 302000N84.8N/ mm160N/ mm2 0.7 6mm330mm 12mm焊縫強(qiáng)度滿足要求。2 2、上弦節(jié)點(diǎn)、上弦節(jié)點(diǎn)“B”(“B”(圖圖 6.2)6.2) B B 節(jié)點(diǎn)板詳圖節(jié)點(diǎn)板詳圖Bc 桿（2L 636）.310.7BcNkN 肢背：maxminminmax71.21.2 67.21.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm且263120.750.

26、75 310.7 10148170cm22 0.7 7160/wwefNNlmmh fmmN mm，取肢尖：maxminmax661.51.5 104.74fffhmmhtmmhtmm 且3220.650.65 310.7 1015017022 0.7 6160/wwefNNlmmmmh fmmN mm，取桿 aB（2L100808），取 aB 桿的肢背和肢尖的焊縫和，411.1BcNkN 8fhmm6fhmm則所需的焊縫長(zhǎng)度為：肢背：3120.750.75 411.1 10172180cm22 0.7 8160/wwefNNlmmh fmmN mm，取肢尖：3220.650.65 411.1

27、 1019822 0.7 6160/wwefNNlmmmmh fmmN mm，取200一般上弦桿肢背的槽焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載 P 不大，因此一般可不驗(yàn)算，按構(gòu)造全長(zhǎng)滿焊.弦桿肢尖焊縫：弦桿肢尖焊縫承受相鄰節(jié)間弦桿的內(nèi)力差和由其產(chǎn)生的偏心彎矩 399.7ABBCNNNKN399.7 0.0623.98MNeKN m 32f2 w399.7 10119N / mm2 0.7h l2 0.7 6400NfNNmmmm6M22222266 23.98 10107N/ mm2 0.72 0.7 6400ffwMN mmh lmmmm 22M22N22ff107119148N/ mm160N/ mm1.221

28、.22滿足要求。3 3、屋脊節(jié)點(diǎn)屋脊節(jié)點(diǎn)“H”“H”27拼接角鋼長(zhǎng)度：拼接角鋼長(zhǎng)度：弦桿一般都采用同號(hào)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(zhǎng)度按弦桿內(nèi)力計(jì)算。A=39.42cm2, 21028fhtmm 2239.42 10215236.54 0.74 0.7 8160/wwffAfNlmmh fmmN mm12(2)2 (236.52 8)280521,52010wfllhammlmm 取 5108523,=25fthmmmm 取即豎肢余留高度為 55mm.4 4、支座節(jié)點(diǎn)、支座節(jié)點(diǎn)“a”“a”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 12