信陽(yáng)師院2009級(jí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書完整版

1、學(xué)號(hào)：20095093116學(xué) 院 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年 級(jí) 2009土木（1）班 姓 名 鄭川 指導(dǎo)教師 熊瑞生 2013年3月13日一、屋架形式及幾何尺寸屋架跨度為24m，屋架形式、幾何尺寸如附圖所示。 二、桿件截面設(shè)計(jì) 腹桿最大內(nèi)力，N=-380.56KN，由屋架節(jié)點(diǎn)板厚度參考可知：支座節(jié)點(diǎn)板厚度取12mm；其余節(jié)點(diǎn)板與墊板厚度取10mm。1、上弦桿整個(gè)上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=-484.71KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度Lox =2977mm 屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支持作業(yè)，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長(zhǎng)度：Loy=5925&#

2、215;(0.75+0.25×454.84/484.71)5834mm。因?yàn)?Loxloy，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并，見(jiàn)下圖。其對(duì)x,y軸均為b類截面。 6設(shè)=100，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.555需要截面積 =484.71×1000/（0.555×215）=4062需要回轉(zhuǎn)半徑=Lox/=2977/100=2.977cm=loy/=5834/100=5.834cm查角鋼型鋼表，初選 2 L16010010，A=5060mm2,=2.85cm ， =7.70cm。按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算x= Lox/=2977/28.5=104=150y= loy/

3、=5834/77=76=150由于b/t=160/10=160.56loy/b=0.56×5834/100=32.67則： yz=y查附表4.2得=0.529又因?yàn)镹/（A）=484.71×103/（0.529×5060）=181N/mm2215N/mm2 所選截面合適。填板設(shè)計(jì)：填板尺寸：60mm×105mm放兩塊：La=99.2cm40×2.85=114cm2、下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=498.04KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度Lox =5925mm屋架平面外根據(jù)支撐布置取Loy=5925mm。設(shè)=120，

4、查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.437需要截面積A =498.04×103/（0.437×215）=5301mm2初選 2 L 1409014，A=6100mm2 =2.51cm ， =6.86cm。按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算，取An=AN/An=498.04×103/6100=82N/mm215N/mm2x= Lox/=5925/25.1=236=350y= loy/ =5925/61.6=86=350所選截面合適。8填板設(shè)計(jì)：填板尺寸：60×（90+10）=60mm×100mm放兩塊：La=197.5cm80×2.51=200.8cm3、端斜

5、桿Ba 已知N=-380.56KN，Lox=loy=3164mm，故采用等肢角鋼使=。初選用2L100×10，見(jiàn)下圖。 10A=3852mm，=3.05cm，=4.52cm。x= Lox/=3164/30.5=107=150；y= loy/=3164/45.2=70=150。 由于b/t=100/10=100.58Loy/b=0.58×3164/100=18.35所以=0.732N/(A)= 380.56×103/（0.732×3852）=135N/mm2215N/mm2所選截面滿足要求。填板設(shè)計(jì)：尺寸60×（100+20）=60×1

6、20mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距：l=3164/3=1055<40i=40×30.5=1220mm4、斜桿Bb已知N=134.54KN ，計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度Lox=0.8×L=0.8×3164=2531mm，屋架平面外根據(jù)支撐布置取Loy=3164mm。選用2L70×5，見(jiàn)下圖。 8A=1376mm，=2.16cm，=3.24cm。N/A=134.54×103/1376=97.8N/mm2215N/mm2x= Lox/=2531/21.6=117=350；y= loy/=3164/32.4=97.7=350。所選截面

7、滿足要求。填板設(shè)計(jì)：尺寸50×（70+20）=50×90mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距：l=3164/3=1055<80i=80×21.6=1728mm5、豎桿Cb已知N=-38.19KN，L0=0.8×1408=1126mm，選用2L45×5的等肢角鋼，并采用十字型截面，見(jiàn)下圖。6 A=858mm，=1.37cm， ox= Lo/=1126/13.7=82=150；所以=0.675 N/(A)= 32.19×103/（0.675×858）=66N/mm2215N/mm2所選截面滿足要求。填板設(shè)計(jì)：尺寸60×

8、;（90-15）=60×75mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距：l=1408/4=370<40i=40×13.7=548mm桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值N（KN）計(jì)算長(zhǎng)度（mm）選用截面截面積A（mm2）回轉(zhuǎn)半徑（mm）計(jì)算應(yīng)力（N/）填板(塊)上弦桿-484.7129775834短肢相并2L160×100×10506028.5771041500.529-1812下弦桿498.0459255925短肢相并2L140×90×14610025.1 68.8236350/822Aa-19.1652815T型截面2L45×585813.7

9、21.8481500.865-262Ba-380.5631643164T型截面2L100×10385230.545.21071500.732-1352Bb134.5425313164T型截面2L70×5137621.632.4117350/982Cb-38.1911261408十字型截面2L45×585813.721.8821500.675-663Db-34.3627343418T型截面2L70×5137621.632.41271500.499-503Dc-71.7927343418T型截面2L70×5137621.632.41271500.4

10、99-1053Ec52.3216002000十字型截面2L45×585813.721.8117150/612Fc-71.7927343418T型截面2L70×5137621.632.41271500.499-1053Fd-34.3627343418T型截面2L70×5137621.632.41271500.499-503Gd-38.1911261408十字型截面2L45×585813.721.8821500.675-663Hd134.5425313164T型截面2L70×5137621.632.4117350/982He-380.5631643

11、164T型截面2L100×10385230.545.21071500.732-1352Ie-19.10652815T型截面2L45×585813.721.8483500.865-262三、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 用E43焊條時(shí)，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw=160N/mm2各桿件內(nèi)力表由下表查得，焊縫最小計(jì)算長(zhǎng)度不應(yīng)小于8hf和40mm。1、下弦節(jié)點(diǎn)b（1）、斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算： 由構(gòu)造知 >80+2hf N=134.54KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為5mm和4mm。所需焊縫長(zhǎng)度為： 肢背： +10=94mm，取100mm肢尖： +10=46mm，取70m

12、m（2）、斜桿Db與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫的計(jì)算：N=34.36KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為5mm和5mm。所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： +10=31<8hf40mm，取50mm肢尖： +10=19<8hf32mm，取50mm（3）、豎桿Cb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：N=-38.19KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為5mm和4mm。所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： +10=34mm，取45mm肢尖： +10=20mm，取45mm（4）、下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差N=498.04-356.35141.69KN，設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm，所需焊縫長(zhǎng)度為： 肢背： +12=

13、91mm，取100mm肢尖： +10=38mm，取90mm（5）、節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點(diǎn)尺寸。如下圖所示：2、上弦節(jié)點(diǎn)B（1）斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，與下弦節(jié)點(diǎn)b中Bb桿計(jì)算相同。（2）斜桿Ba與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，N=-380.56kN。設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為5mm和5mm。所需焊縫長(zhǎng)度為肢背： +10=248，取250mm肢尖： +10=112，取120mm（3）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背6mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連

14、接起來(lái)。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì) 算，計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。假定集中荷載P由槽焊縫承受，P=-38.19kN，焊腳尺寸為5mm所需槽焊縫長(zhǎng)度為:+10=+10=44mm ,取=100mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=-484.71-0.0-484.71kN偏心距 e =56-12.543.5mm設(shè)肢尖焊腳尺寸5mm，需焊縫長(zhǎng)度為500m，則 （4）節(jié)點(diǎn)板尺寸：方法同前，如下圖所示 、3、上弦節(jié)點(diǎn)C （1）豎桿Cb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算： N =-38.19kN因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=4mm焊縫長(zhǎng)度8=32mm ，取=45mm（

15、2）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背0.5t+2=7mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。假定集中荷載P由槽焊縫承受，P=-38.19KN，焊腳尺寸為5mm 所需槽焊縫長(zhǎng)度為:+10=+10=44mm , 取=80mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=0。故按構(gòu)造即可=80mm 見(jiàn)下圖 4、 上弦節(jié)點(diǎn)D 斜腹桿Db與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫在節(jié)點(diǎn)b中已經(jīng)計(jì)算過(guò)，在這不再計(jì)算。（2）斜桿Dc與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算，N=-71.79KN取焊腳尺寸=4mm

16、,焊縫長(zhǎng)度8=32mm ，取=50mm（3）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背0.5t+2=6mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來(lái)。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，計(jì)算時(shí)可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。假定集中荷載P由槽焊縫承受，P=38.19kN，焊腳尺寸為5mm 所需槽焊縫長(zhǎng)度為:+10=+10=44mm , 根據(jù)構(gòu)造，取=70mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=484.71-454.84=30kN偏心距 e =56-12.543.5mm 設(shè)肢尖焊腳尺寸5mm，設(shè)需焊縫長(zhǎng)度為250mm，則 見(jiàn)下圖：5、上

17、弦節(jié)點(diǎn)A 腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫：A-a豎腹桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸由構(gòu)造要求：取 ，則焊縫計(jì)算長(zhǎng)度：肢背： ；肢尖： ； 由構(gòu)造要求：取焊縫實(shí)際長(zhǎng)度=45mm。 、上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸： 節(jié)點(diǎn)集中力大小：P=38.19/2=19.095KN 假定上弦肢背塞焊縫均勻地承擔(dān)了集中力P，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)5mm 焊腳尺寸mm ，由節(jié)點(diǎn)詳圖量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度=140mm ,則焊縫計(jì)算長(zhǎng)度=1402×3=134mm 。 肢背塞焊縫： 肢尖焊縫： 由于弦桿角鋼肢尖焊縫承擔(dān)的軸力N=0, 因此不再計(jì)算。 6、屋脊節(jié)點(diǎn)E 、腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： 由于腹桿E-c內(nèi)力較小焊縫尺寸可按構(gòu)造取用。 肢

18、尖與肢背焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度=50mm。 、拼接角鋼的構(gòu)造和計(jì)算：拼接角鋼采用與上弦桿截面形式為：2 L90×56×5。拼接角鋼與上弦桿間連接焊縫焊腳尺寸=5mm, 為了便于兩者緊貼和施焊以保證焊縫質(zhì)量，切去短肢角鋼豎肢2=t+hf+5=6+5+5=16mm 。拼接角鋼的連接焊縫共有4條，承擔(dān)上弦桿的軸心里設(shè)計(jì)值N=484.71KN。按強(qiáng)度條件，每條焊縫的長(zhǎng)度： >40mm。拼接角鋼總長(zhǎng)度=59×2+4×5=59×2+4×5=138mm, 取=180mm。、拼接接頭每側(cè)上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： 節(jié)點(diǎn)集中力大?。?#247;2 =19

19、.095KN ，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)5mm, 肢背塞焊縫mm, 由節(jié)點(diǎn)詳圖量得實(shí)際焊縫長(zhǎng)度=106mm , 肢背塞焊縫： 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度=1062×3=103mm 。肢尖焊縫： 焊縫計(jì)算長(zhǎng)度=1102×5=102mm 焊腳尺寸=5mm 。 肢尖焊縫承受節(jié)間內(nèi)力差N=0.15×484.71=72.7KN 和偏心彎矩M= ×e=72.7×(45+5)÷1000=3.6KN·m . 由上面節(jié)點(diǎn)的計(jì)算可知此焊縫受力太小，可不用驗(yàn)算即可滿足要求。 7、下弦節(jié)點(diǎn)c 、腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫： 由于腹桿D-c與腹桿c-F的內(nèi)力相等，只需計(jì)算其中一個(gè)。

20、腹桿D-c與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸： 結(jié)果同上弦節(jié)點(diǎn)D節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸， =50mm。腹桿E-c與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸： 結(jié)果同上弦節(jié)點(diǎn)E節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸，=50mm。、下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸： 焊縫承受的節(jié)間內(nèi)力差N=0.15×454.84=68.23KN由于內(nèi)力較小焊縫尺寸可按構(gòu)造取用。 肢尖與肢背焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度=50mm。 8、 支座節(jié)點(diǎn)a 、端豎桿A-a， 端斜桿a-B， 及下弦桿a-b與節(jié)點(diǎn)板間的連接焊縫計(jì)算：端豎桿A-a與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸與A節(jié)點(diǎn)相同肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸 ，=45mm 。端斜桿a-B與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸與B節(jié)點(diǎn)相同下弦桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸 ，250mm，120mm 。a-b與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫尺寸：焊縫承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值Nab=356.3