鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)課程設計范例

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)目錄1.設計資料：.32.結(jié)構(gòu)形式與布置：.33.荷載計算.73.1.全跨永久荷載+ 全跨可變荷載.73.2.全跨永久荷載+ 半跨可變荷載.73.3. 全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載 :.64. 內(nèi)力計算.75. 桿件設計.95.1上弦桿：.95.2下弦桿：.115.3斜腹桿.125.4豎桿：.166. 節(jié)點設計.206.1下弦設計：206.2上弦設計.246.3屋脊節(jié)點 K.346.4支座節(jié)點 a.361單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)梯形鋼屋架設計1. 設計資料：（ 1）第五組：某地一機械加工車間，長臺 4010T 中級

2、工作制橋式吊車，軌頂標高84m，跨度 24m，柱距 6m，車間內(nèi)設有兩18.5m，柱頂標高 27m，地震設計烈度7度。采用梯形鋼屋架，封閉結(jié)合，1.5× 6m 預應力鋼筋混凝土大型屋面板 （1.4KNm 2），上鋪 100mm 厚泡沫混凝土保溫層（容重為 1KNm3 ），三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層（ 0.4KNm 2），找平層 2cm 厚（ 0.3KNm 2），卷材屋面，屋面坡度 i=110，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級 C20，上柱截面 400× 400mm。鋼材選用Q235B，焊條采用 E43 型。屋面活荷載標準值 0.7KNm 2，積灰荷載標準值 0.6

3、KNm 2，雪荷載及風荷載見下表。21234567活載 KNm基本雪壓0.300.750.100.200.450.500.35基本風壓0.350.600.250.550.300.500.45（ 2）屋架計算跨度（ 3）跨中及端部高度：設計為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，端部高度中部高度（為），屋架跨中起拱考慮，取 48m.2. 結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖所示：圖 1. 梯形鋼屋架形式和幾何尺寸根據(jù)廠房長度（ 102m>60m）、跨度及荷載情況，設置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格與中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在

4、所有柱間的上弦平面設置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩(wěn)定， 在各柱間下弦平面的跨中及端部設置了柔性系桿，以傳遞山墻風荷載。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖下圖所示：SC-上弦支撐； XC-下弦支撐； CC-垂直支撐； GC-剛性系桿； LG-柔性系桿3. 荷載計算屋面和荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算時，取較大的荷載標準值進行計算。故取屋面活荷載0.7kN 進行計算。屋面風荷載迎風面背風面111.4(1.0)1.00.35125.88KN / m1.4(0.651.00.35123.82KN / m由于屋面坡度較小，對荷載影響小，未予考慮

5、。風荷載對屋面為吸力，重屋架不考慮。表 1荷載計算表荷載名稱標準值（ kN）設計值（ kN）預應力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35 1.89三氈四油防水層（上鋪綠豆0.40.4×1.35 0.54沙）找平層（厚 2cm）0.30.3×1.35 0.40510cm厚泡沫混凝土保溫層1×0.1 0.10.1×1.35 0.35屋架和支撐自重0.12+0.011 × 24=0.3840.384 × 1.35 0.5184永久荷載總和2.6843.6234屋面活荷載0.70.7×1.4 0.98積灰荷載0.60.6&

6、#215;1.4 0.84可變荷載總和1.31.82設計屋架時，應考慮以下三種荷載組合：3.1. 全跨永久荷載 + 全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：F(3.62341.82)1.5648.991KN3.2. 全跨永久荷載 + 半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：F13.6234 1.5632.611半跨節(jié)點可變荷載：F21.82 1.5616.38KN3.3. 全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重 +半跨屋面活荷載 :全跨節(jié)點屋架自重：F30.5184 1.564.67KN半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載：F4(1.890.7)1.5623.31KN1、2 為使用節(jié)點荷載情況， 3 為施工階段

7、荷載情況。4. 內(nèi)力計算屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖所示：屋架計算簡圖由圖解法或數(shù)解法解得F1 的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F 1 作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進行組合，計算結(jié)果見表2屋架構(gòu)件內(nèi)力組合表桿 件 名內(nèi)力系數(shù)（ F=1）稱全跨左半右半跨跨第 一 種組合 F×第二種組合×+×+××第三種組合××××計算桿件內(nèi)力（KN）A000000000上 B-9.08-6.83-2.9-444.8-407.9-332.7-200.9-94.83-444.81弦BC、-1

8、4.0-9.9601659-160.1-686.83CD2-10.2-5.2-686.8-620.2-523.4-296.68-771.55DE、-15.7643826-201.4-797.89EF5-10.8-7.0-771.5-681.6-603.0-311.79F-16.2085559-204.0G9-7.0-797.8-707.9-620.6-326.72GH、89807HIAb4.943.801.47242.18223.52179.77111.4249.63242.18下bc11.978.774.12586.45534.05442.52259.58130.47586.45弦cd15.

9、1410.356.18741.86663.36571.94311.05182.43741.86de15.128.528.52740.81632.62600.78268.37224.58740.81aB-8.98-6.91-2.6-440.0-406.1-326.6-202.4-90.19-440.06斜Bb6.935.077666775.79339.58腹bD-5.45-3.672.40339.58306.07256.41150.06-67.08-267.24桿Dc3.682.11-2.3-267.2-238.0-206.9-110.653.77180.33cF-2.42-0.9004089-

10、46.78-118.64Fd1.07-0.292.02180.33154.62145.6266.2236.6552.49,-1.64dR0.792.43-1.9-118.6-93.71-103.7-27.80-34.6365.60,-34.63RI1.563.206430.258-1.64-31.03103.33,-31.0RG0.700.701.7552.4965.6057.0760.193.283-2.138.68103.33-1.0481.6634.13276.4134.1124.0719.40-2.134.1322.7320Aa-0.50-0.500-24.50-24.50-16.31

11、-13.95-2.34-24.50豎Cb-1.00-1.000-48.92-48.80-32.56-27.86-4.64-48.92桿、 Ec-1.50-1.490-73.47-73.46-48.91-41.81-7.02-73.47Gd-1.00-1.000-48.99-48.99-32.61-27.89-4.67-48.99HR000000000Ie5. 桿件設計（1）上弦桿整個上弦采用等截面，按GH,HI 桿件的最大內(nèi)力設計，即上弦桿計算長度：在屋架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度，即在屋架平面外，本屋架為無檁體系， 并且認為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支持布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點間的

12、距離，即根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦桿截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。如下圖所示。腹桿最大內(nèi)力，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：中間節(jié)點板與墊板厚度取 10mm, 支座節(jié)點板剛度取 12mm。設，查 Q235 鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的 T 形和十字形截面均屬于 b 類），則需要的截面積為AN797 .8910 34941 . 6 m m2f0 .751215需要回轉(zhuǎn)半徑：l ox1508l oy6000i x21.5mm， i y85.7 m m7070根據(jù)需要 A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=10mm，則：，按所選角鋼進行驗算：<=150,（b 類）雙角鋼 T 型截

13、面繞對稱軸 (y)軸應按扭曲計算長細比b110.56l 0 y 0.56 600t11b1133.6,1.0則 =69.52 ，N797.89103MPaMPa A0.7545680186.3故所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊 （滿足范圍內(nèi)不少于兩塊） ，尺寸取 60mmx130mmx10mm則間距 l d150.8，取 80cm。75.4cm 40i 40 x3.13 125.2cm2（ 2）下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的桿計算。N，（因跨中有通長系桿），所需截面積為：AN741.86 1033450.5mm2f215選用，因，故用不等肢角鋼，短肢相并，如下圖。， 350

14、， 350N741.86103130.61MPa215MPaA5680故所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊，尺寸取60mm×130mm×10mm，則間距 l d300，取 150cm。150cm 80i 80 3.13 250.4cm2（ 3）斜腹桿端斜桿 aB：桿件軸力計算長度因，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使。選用，肢背間距a=10mm，則：，按所選角鋼進行驗算：<=150雙角鋼 T 型截面繞對稱軸 (y)軸應按扭曲計算長細比b280.58l 0 y0.58244.817.7,t10b280.8則 =（ 1+） =73.07×（ 1+1.0984) 8

15、1.58y20.82244.8故由， b 類，N440.06103202.8MPa A0.678MPa3200故所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm× 145mm× 10mm，則間距 l d244.881.6cm 40i 40 3.27 130.8cm ,取 90cm。3桿件 dR-RI此桿在 R 節(jié)點處不斷開，采用通長桿件。最大拉力：，最大壓力：，再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計算長度取節(jié)點中心間距，在桁架平面外的計算長度：l oy l1 (0.75 0.25N 2 )4314 (0.75 0.2531.03) 6399.5mmN134.63選用，查角鋼規(guī)格

16、表得，l ox2157xi x99.7 15019.6因，只需求。查表得，則N34630y A99.7MPa0.3486 996拉應力：N10333103.7M P a 215M P aA996所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm× 83mm×10mm，則間距 l d215.7，取 75cm。71.9cm 40i 40 1.96 78.4cm3 桿件 Bb桿件軸力計算長度0.8× 2534=2027.2mm，選用，查角鋼規(guī)格表得，xl ox2027.2 88.9350i xl oy2534350yi y72.435.0所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取6

17、0mm× 95mm×10mm，則間距 l d253.4，取 80cm。63.4cm 80i 80 2.28 182.4cm3桿件 bD桿件軸力計算長度0.8× 2798=2238.4mm，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2238.498.2 150 ， yl oy2798xi x22.8i y81.8 15034.2>，N267240215MPa204.9MPax A 0.567 2300所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm× 95mm×10mm，則間距 l d279.8，取 70cm。70.0cm 40i 40 2.28 91.2

18、cm4桿件 Dc桿件軸力計算長度0.8× 2778=2222.4m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2222.497.5 350 ， yl oy2778x22.8i y79.37 350i x35.0N180330A230078.4MPa215MPa所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm× 95mm×10mm，則間距 l d277.8，取 100cm。92.6cm 80i 80 2.28 182.4cm3桿件 cF桿件軸力計算長度0.8× 3055=2444m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2444loy3035x107.2 150 ， y89.3

19、150i x22.8i y35.0>，N118640x A114.9MPa 215MPa0.449 2300所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm× 95mm×10mm，則間距 l d305.5，取。76.4cm 40i 40 2.28 91.2cm4桿件 Fd桿件軸力計算長度0.8× 3035=2444m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2428， yl oy3035xi x123.9 350i y100.5 35019.629.4N52490215MPaA52.7MPa996所選截面滿足要求填板放兩塊，尺寸取60mm× 83mm×

20、10mm，則間距 l d303.5，取 110cm。101.2cm 80i 80 1.96 156.8cm3桿件 RG桿件軸力計算長度0.8× 1952=1561.6m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox1561.6l oy1952xi x19.679.7 350 ， yi y64.6 35029.4>，N3413049.8MPax A 0.688 996所選截面滿足要求填板放兩塊，尺寸取60mm× 83mm×10mm，則間距 l d195.2，取 70cm。65.1cm 80i 80 1.96 156.8cm3（ 4）豎桿桿件 Aa桿件軸力計算長度0.8

21、15; 1900=1520m，由于桿件內(nèi)力較小，按選擇，需要回轉(zhuǎn)半徑為，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox152087.86150 ， yl oy1900xi x17.3i y69.34 15026.7>，N24500x A0.63643.87 MPa 878所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm× 76mm×12mm，則190.0間距 l d63.3cm 40i 40 1.73 69.2cm ，取 65cm。3桿件 HR桿件軸力計算長度0.8× 1406=1124.8m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox1124.865.02 150 ， yl oy1406

22、xi x17.3i y51.3 15026.7>，N44899071.53MPax A 0.78 878所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm× 76mm×10mm，則間距 l d140 .6，取 50cm。46.8cm 40i 40 1.73 69.2cm3桿件 Cb桿件軸力計算長度0.8× 2200=1760m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox1760101.7150 ， yl oy2200x17.3i y80.3 150i x26.7，N448920>，x A0.483115.5MPa878所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm

23、5; 76mm×10mm，則間距 l d220取 60cm。55cm 40i 40 1.73 69.2cm,4桿件 Ec桿件軸力計算長度0.8× 2500=2000m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2000115.6loy2200xi x17.3150 ， y91.24 150i y26.7，N448920>，x A0.460121.1MPa878所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm× 76mm×10mm，則間距 l d250取 65cm。62.5cm 40i 40 1.73 69.2cm,4桿件 Gd桿件軸力計算長度0.8× 2

24、800=2240m，選用，查角鋼規(guī)格表得，l ox2240，loy2800xi x114.3 150yi y92.7 15019.629.4N73470>，157.6MPa x A0.468 996所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm× 83mm×10mm，則間距 l d280取 70cm70cm 40i 40 1.96 78.4cm,4表 3屋架桿件截面選擇表計算長度 cm截面回轉(zhuǎn)半徑 cm長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應力名桿件內(nèi)力 kN截面規(guī)格面積容許長細稱編號比上GH、HI-797.89150.8600.0180× 110× 1056.803.

25、138.7148.1868.891500.75186.3弦4下cd741.863001185.0180× 110× 1056.803.138.7195.80136.0350156.77弦5Aa-24.5015219056× 48.781.732.7487.8669.341500.6343.87腹6桿aB-440.06244.8244.8125× 80× 832.004.013.3561.0573.071500.73187.872Bb339.58202.7253.475× 823.002.283.4288.9074.10350147.6

26、0Cb-48.92176.0220.056× 48.781.732.74101.780.301500.48115.503bD-267.24223.8279.875× 823.002.283.4298.281.801500.56204.907Dc180.33222.2277.875× 823.002.283.4297.581.2035078.40Ec-48.92200.0250.056× 48.781.732.74115.691.241500.46121.130cF-118.64244.4305.575× 823.002.283.42107.28

27、9.31500.44114.909Fd52.49242.8303.563× 49.961.963.02123.9100.535052.70Gd-73.47224.0280.063× 49.961.963.02114.392.71500.46157.608dR65.60215.7420.263× 49.961.963.02110.1139.11500.3499.70-34.639RI103.3215.7420.263× 49.961.963.02110.1139.11500.34205.72-31.09RG34.13151.2195.263× 4

28、9.961.963.0279.764.61500.6849.808HR-48.99112.5140.656× 48.781.732.7465.0251.301500.7871.530Ie00.9310.0=279.063× 49.961.963.02142.492.420006. 節(jié)點設計1. 下弦設計（1）下弦節(jié)點 b已知采用用 E43 型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。設“ Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）：肢背：2 33395808164.2mm ，取 180。l w10.7822160肢尖：l w21

29、3339580695.4mm ，取 100。0.7622160設“ bD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背：l肢尖：lw1w 22 326724020.782 8 115.9mm ，取 120。1601 32672402677.6mm ，取 90。20.76160“Cb”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為 300mm×340mm。下弦節(jié)點“ b”下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N568.45 242.18326.2

30、7kN ，受力較大的肢背處的焊縫應力為2332627079.3MPa f fw160MPa ，焊縫強度滿足要求。2 0.76 （340 12）（2）下弦節(jié)點 c已知采用用 E43 型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值。設“ cD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）：肢背：2 3180330883.4mm ，取 100。l w10.7822160肢尖：l w21 3180330656.3mm，取 60。0.7622160設“ cF”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背：l肢尖：lw1w22 3118640860.4mm，取 80。20.

31、7821601 3118640641.3mm ，取 60。20.762160“cE”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例下弦節(jié)點“ c”繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為260mm×300mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N741.86586.45155.41kN，受力較大的肢背處的焊縫應力為223 15541037.79MPa f fw160MPa ，焊縫強度滿足要求。0.76 （340 12）（3）下旋節(jié)點 d已知采用用 E43 型焊條，角焊縫的抗拉、抗

32、壓和抗剪強度設計值。設“Fd 的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）：肢背：l w12 352490835 .6mm ，取 80mm.0.7822160肢尖：l w21 352490624.8mm ，取 60mm.0.7622160設“ dR 的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背：l肢尖：lw1w22 3656002840.5mm，取 80mm.20.781601 3656002628.1mm ，取 60.20.76160“Gd的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳

33、圖，從而確定節(jié)點板尺寸為 260mm×340mm。下弦節(jié)點“ d”下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差N741.86740.811.05kN ，受力較大的肢背處的焊縫應力為22 310500.26MPa f fw160MPa ，焊縫強度滿足要求。0.7 6（340 12）(4) 下弦節(jié)點 e1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為50cm，。焊縫所受的力為弦桿的內(nèi)力，則需焊縫長度為:7408102 8 222.69 mm ，取 =250mm40.78160拼接角鋼長度不小于2250+10=510mm，取 540mm。為了保

34、證施焊方便和保證連接焊縫的質(zhì)量，還需將連接角鋼的豎直肢切去=t+=10+8+5=23mm。2）豎桿與節(jié)點板連接焊縫計算：按下弦桿內(nèi)力的15%計算。N74081015%111.12 kN設肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm，弦桿一側(cè)需焊縫長度為2111.12103肢背： l w312 67.39mm ，取 =80mm20.761601111.12103312 39.28mm ，按構(gòu)造要求，取焊縫長度50mm，肢尖 l w20.76160取=60mm3）節(jié)點板尺寸：按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸:圖 14. 下弦節(jié)點“ e”2374081091.56 MPa f fw160MPa2 0.78 （5

35、00 16）焊縫強度滿足要求。2 上弦設計（1）上弦節(jié)點“ B”“Bb”桿與節(jié)點板的焊縫尺寸和節(jié)點“b”相同。已知：設“ aB”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按不等肢角鋼短肢連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算） ：肢背：l肢尖：lw1w22 344006028164.53mm，取 170。20.781601 344006026120.05mm ，取 140。20.76160為了便于在上弦上擱置屋面板，節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫作為兩條角焊縫計算，槽焊縫強度設計值乘以0.8 的折減系數(shù)。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。上弦肢背槽焊縫內(nèi)的應力由下面計算得到：h f 11節(jié)點板厚實度110 5mm, hf 2 5mm。22肢尖焊縫承擔弦桿內(nèi)力差NN1N2444.81 0 444.81kN ，肢背采用塞焊縫，承受節(jié)點荷載。上弦與節(jié)點板間焊縫長度為400mm，則ff2 344481090.51MPa2 0.7 5 (400 10)4899114.95MPa20