信陽師院鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書.doc

1、學(xué) 院 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年 級 09級土木（一）班 姓 名 張亞林 指導(dǎo)教師 熊瑞生 2013年3月20日一、屋架形式及幾何尺寸屋架跨度為21m,屋架形式、幾何尺寸如附圖所示. 二、支撐布置由于廠房長度有120米，故在廠房兩端和中間開間設(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。其他屋架則在上、下弦水平支撐節(jié)間端部設(shè)置系桿,其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余為柔性系桿。凡與支撐連接的屋架編號為WJ1, 其余屋架為WJ2。（見下圖) 支撐布置圖三、桿件截面設(shè)計 腹桿最大內(nèi)力，N=110.448KN,由屋架節(jié)點板厚度參考可知：支座節(jié)點板厚度取12mm；其余節(jié)點板與墊板

2、厚度去10mm。1、上弦桿整個上弦桿采用相同一截面，按最大內(nèi)力計算,N=110.448KN計算長度:屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度Lox =2636mm 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)間長度：Loy=5278mm。因為2Loxloy，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相并,見下圖。其對x,y軸均為b類截面。 6設(shè)=90，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，需要截面積 =110.448/（0。621×215)=2955需要回轉(zhuǎn)半徑=Lox/=2636/90=2。92 cm=loy/=5278/90=5。86cm根據(jù)需要的、 查角鋼型鋼表，初選 2 L1409

3、08，A=3600mm2 =2.59cm ， =6。58cm.按所選角鋼進行截面驗算：強度：截面無削弱可不驗算。剛度：x= Lox/=2636/25.9=101 =150y= loy/=5278/65。8=80=150由于b/t=140/8=180.56loy/b=0.56×5175/140=21則：yz=y故=0.555，有因為N/（A）=110.448×103/(0.555×3600)=200。17N/mm2215N/mm2所選截面合適.填板設(shè)計：尺寸50×（90+10）=50×100mm2 節(jié)間放兩塊填板,填板間距:l=2600/3=86

4、6。6740i=40×25.9=1036mm2、下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計算，N=109.296KN計算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度Lox =5175mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取Loy=5175mm。設(shè)=120，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表=0。555需要截面積 =1924mm2初選 2 L 140908,A=3600mm2 =2.59cm ， =6.58cm。按所選角鋼進行截面驗算： 取An=A強度：N/An=109。296×103/3600=215N/mm剛度：x= Lox/=5175/25。9=200=250y= loy/=5175/65.8=79=35

5、0所選截面合適。6填板設(shè)計：尺寸50×（90+10）=50×100mm2 節(jié)間放四塊填板，填板間距：l=5175/5=103580i=80×25.9=2072mm3、端斜桿Ba 已知N=71.523KN,Lox=loy=2783mm，故采用等肢角鋼使=.初選用2L100×8,見下圖. 6A=3128mm,=3。08cm，=3。88cm。x= Lox/=2783/30。8=90=150；y= loy/=2783/38。82.4=72=150。 由于b/t=100/8=12。50.58Loy/b=0.58×2783/100=16，則yz=y1+0.

6、475×b4/(Loy2t2）=79所以=0.621N/(A)=71。523×103/(0.621×3128）=161.19N/mm2215N/mm2所選截面滿足要求.填板設(shè)計:尺寸50×(100+10）=50×110mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距：l=2783/3=927。340i=40×30。8=1232mm4、斜桿Bb已知N=49.149KN ，計算長度:屋架平面內(nèi)取節(jié)點間軸線長度Lox=0.8×L=0。8×2783=2226mm，屋架平面外根據(jù)支撐布置取Loy=2783mm。選用2L100×8，

7、見下圖. 8A=3128mm，=3。08cm，=3。88cm。N/A=49.149×103/3128=36。8N/mm2215N/mm2x= Lox/=2226/30。8=72=350;y= loy/=2783/38。8=72=350。所選截面滿足要求.填板設(shè)計：尺寸50×(100+10）=50×110mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距:l=2783/3=927.380i=80×30。8=2464mm5、豎桿Cb已知N=20。992KN，L0=0.8×1283=1026mm，選用2L50×5的等肢角鋼，并采用十字型截面，見下圖。6 A=

8、960mm,=1。53cm, ox= Lo/=1026/15.3=67=150；所以=0.769 N/（A)=20.992×103/(0。769×960）=44。55N/mm2215N/mm2所選截面滿足要求。填板設(shè)計：尺寸50×（50+15)=50×65mm2 節(jié)間放兩塊填板,填板間距：l=1283/3=427.67<40i=40×15.3=612mm6、中豎桿Ec已知N=4.347KN,L0=0.8×1800=1440mm，選用2L50×5的等肢角鋼，并采用十字型截面,見下圖。6 A=960mm,=1。53cm,

9、ox= Lo/=1440/15。3=94=150;所以=0。769 N/A=4.347×103/960=44.54N/mm2215N/mm2所選截面滿足要求。填板設(shè)計：尺寸50×(50+15)=50×65mm2 節(jié)間放兩塊填板，填板間距：l=1800/3=600<80i=80×15.3=1224mm其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結(jié)果見下表：四、節(jié)點設(shè)計 用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設(shè)計值ffw=160N/mm2各桿件內(nèi)力表由下表查得，最小焊縫長度不應(yīng)小于8hf。1、下弦節(jié)點b見下圖（1）、斜桿Bb與節(jié)點的連接焊縫計算:N=4

10、9。149KN,設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm。所需焊縫長度為：肢背： +12=76mm，取80mm桿件名稱內(nèi)力設(shè)計值N（KN）計算長度（mm）選用截面截面積A（mm2）回轉(zhuǎn)半徑（mm）計算應(yīng)力（N/）填板(塊)上弦桿127.10118443675短肢相并2L90×56×5144215.943。21161500。4581922下弦桿127。61536757500短肢相并2L90×56×5144215。9 43.2231250/882Aa20。9516001600T型截面2L45×585813。721。81171500。453252B

11、a-71.52925402540T型截面2L70×5137621。632。41181500.4471572Bb49型截面2L70×5137621。632。490250/40.52Cb-20。9921715。41906十字型截面2L45×585813.721.81251500。411543Db13。57122082760T型截面2L70×5137621.632.41021500。54235 2Dc10。33222082760T型截面2L70×5137621。632。41021500。542222Ec-4。3471770。

12、42213十字型截面2L45×585813。721。8129250/2.44Fc10.33222082760T型截面2L70×5137621.632。41021500.542222Fd-13.57122082760T型截面2L70×5137621.632.41021500.54235 2Gd20。9921715.41906十字型截面2L45×585813。721。81251500.411543Hd49型截面2L70×5137621。632。490250/40。52He71.52325402540T型截面2L70

13、5;5137621。632。41181500.4471572Ie-20.9516001600T型截面2L45×585813。721.81171500.453252肢尖： +10=36mm，取40mm(2）、斜桿Db與節(jié)點的連接焊縫的計算：N=13。571KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為5mm和4mm。所需焊縫長度為：肢背: +10=31,取40mm肢尖： +8=17，取40mm(3）、豎桿Cb與節(jié)點板連接焊縫計算：N=-20。229KN，設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為5mm和4mm.所需焊縫長度為:肢背： +10=32，取40mm肢尖: +8=17，取40mm（4）、下弦桿與節(jié)點板連

14、接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差N=109.296-64.25445.042KN,設(shè)肢尖與肢背的焊腳尺寸為6mm,所需焊縫長度為： 肢背： +12=82，取90mm肢尖： +12=35，取50mm（5）、節(jié)點板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，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)點尺寸。如下圖所示: 2、上弦節(jié)點B（1）斜桿Bb與節(jié)點板連接焊縫計算,與下弦節(jié)點b中Bb桿計算相同。（2）斜桿Ba與節(jié)點板連接焊縫計算，N=-71。523kN。設(shè)肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為8mm和6mm。所需焊縫長度為肢背： +16=147，取150mm肢尖: +12=70,

15、取70mm（3）上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算:為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背6mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計 算，計算時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=32。89kN，焊腳尺寸為5mm所需槽焊縫長度為:+10=+10=39mm ，取=40mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差 N=399。94-0。0399。94kN偏心距 e =90-2070mm設(shè)肢尖焊腳尺寸8mm,需焊縫長度為420mm，則=1。22160=1952 （4）節(jié)點板尺寸:方法同前，如下圖所示 、3、上弦節(jié)點

16、C （1）豎桿Cb與節(jié)點板連接焊縫計算： N =32.89kN因其內(nèi)力很小,焊縫尺寸可按構(gòu)造確定,取焊腳尺寸=5mm焊縫長度<8=40mm,取=40mm（2）上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背0。5t+2=7mm.用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計算，計算時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=32.89KN，焊腳尺寸為5mm 所需槽焊縫長度為：+10=+10=29mm , 取=40mm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=40mm 見下圖

17、4、上弦節(jié)點D 斜腹桿Db與節(jié)點板的連接焊縫在節(jié)點b中已經(jīng)計算過，在這不再計算。（2)斜桿Dc與節(jié)點板連接焊縫計算，N=10.332KN取焊腳尺寸=5mm，焊縫長度=628=40 mm，取=70mm（3)上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背0。5t+2=7mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來.槽焊縫可按兩條焊縫計算，計算時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=32.89kN，焊腳尺寸為5mm 所需槽焊縫長度為:+10=+10=39mm ， 取=40mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差

18、 N=399。94-380。21=19.73kN偏心距 e =902070mm設(shè)肢尖焊腳尺寸5mm，設(shè)需焊縫長度為330mm，則 見下圖：5、上弦節(jié)點A 腹桿與節(jié)點板的連接焊縫：Aa豎腹桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸由構(gòu)造要求：取 ,，則焊縫計算長度:肢背： ；肢尖： ; 由構(gòu)造要求:肢尖與肢背焊縫的實際長度應(yīng)為:50+2×5=60mm 取焊縫實際長度=60mm. 、上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫尺寸： 節(jié)點集中力大?。篜=32。89/2=16。45KN 假定上弦肢背塞焊縫均勻地承擔(dān)了集中力P，節(jié)點板縮進5mm 焊腳尺寸=0.5t=0。510=5 mm ,由節(jié)點詳圖量得實際焊縫長度=140mm

19、 ，則焊縫計算長度=1402×5=130mm 。 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， 因此不再計算。 6、屋脊節(jié)點E 、腹桿與節(jié)點板的連接焊縫： 由于腹桿Ec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際長度=60mm。 、拼接角鋼的構(gòu)造和計算：拼接角鋼采用與上弦桿截面形式為：2 L140×90×8.拼接角鋼與上弦桿間連接焊縫焊腳尺寸=8mm， 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=10+8+5=23mm 。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)計值N=380.21KN。按強度條件，每

20、條焊縫的長度：40mm。拼接角鋼總長度=122×2+4×8=276mm, 取=280mm。、拼接接頭每側(cè)上弦桿與節(jié)點板的連接焊縫: 節(jié)點集中力大小：÷2 =32。89/2=16.45KN KN ,節(jié)點板縮進5mm, 肢背塞焊縫=0.5t=0。510=5 mm， 由節(jié)點詳圖量得實際焊縫長度=112mm ， 肢背塞焊縫: 焊縫計算長度=1122×5=102mm 。肢尖焊縫： 焊縫計算長度=1122×5=102mm 焊腳尺寸=5mm 。 肢尖焊縫承受節(jié)間內(nèi)力差N=0.15×380.21=57.03KN 和偏心彎矩M= ×e=57.

21、03×(90-20)÷1000=3。99KN·m . 由上面節(jié)點的計算可知此焊縫受力太小,可不用驗算即可滿足要求. 7、下弦節(jié)點c 、腹桿與節(jié)點板的連接焊縫： 由于腹桿Dc與腹桿cF的內(nèi)力相等,只需計算其中一個。腹桿Dc與節(jié)點板的連接焊縫尺寸： 結(jié)果同上弦節(jié)點D節(jié)點的計算，肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸 =70mm。腹桿E-c與節(jié)點板的連接焊縫尺寸： 結(jié)果同上弦節(jié)點E節(jié)點的計算,肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸，=60mm。、下弦桿與節(jié)點板的連接焊縫尺寸: 焊縫承受的節(jié)間內(nèi)力差N=0.15×380。21=57.03KN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際長度=60mm。 8、 支座節(jié)點a 、端豎桿A-a, 端斜桿a-B， 及下弦桿ab與節(jié)點板間的連接焊縫計算：端豎桿Aa與節(jié)點板的連接焊縫尺寸與A節(jié)點相同肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸 ，=60mm 。端斜桿a-B與節(jié)點板的連接焊縫尺寸與B節(jié)點相同下弦桿肢背及肢尖焊縫的焊腳尺寸