鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、鋼結(jié)構(gòu)課 程 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 書題目：梯形鋼屋架某工業(yè)廠房 專業(yè)： 土木工程 班級(jí)：土木12-1班 姓名： 趙侃 學(xué)號(hào)：2012102080 指導(dǎo)教師：焦晉峰太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院2015年6月 梯形鋼屋架計(jì)算書1 設(shè)計(jì)資料（題號(hào)29）（1） 某工業(yè)廠房（上海市）：梯形鋼屋架跨度為21m，長度90m，柱距7.5m，屋蓋擬采用鋼結(jié)構(gòu)有檁體系，屋面板采用100mm厚彩鋼復(fù)合板（外側(cè)基板厚度0.5mm，內(nèi)側(cè)基板厚度0.4mm，夾芯材料選用玻璃絲棉，屋面板自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.25 kN/m2計(jì)算），檁條采用冷彎薄壁C型鋼。屋面排水坡度i=1:20,有組織排水。屋架支承在鋼筋混凝土柱上，柱頂標(biāo)高9.0m，

2、柱截面尺寸為400400mm。不考慮灰荷載。屋架、檁條、拉條及支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.30計(jì)算。基本雪壓取0.2，基本風(fēng)壓取0.55。（2） 屋架計(jì)算跨度： （3） 跨中及端部高度：采用緩坡梯形屋架，取屋架在21m軸線處的端部高度，屋架中間的高度h=20250m則屋架在20.7m處，兩端的高度為。2 結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖所示 根據(jù)廠房長度90m、跨度及荷載情況，設(shè)置四道道上、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(shè)在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格和中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間的上弦平面設(shè)置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在柱間下弦平面的跨中及

3、端部設(shè)置了柔性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載，在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)置一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖2所示。SC上弦支撐；XC下弦支撐：CC垂直支撐；GG剛性系桿；LG柔性系桿三荷載計(jì)算及內(nèi)力組合 1.荷載計(jì)算 屋面活荷載為0.5，雪荷載為0.2,計(jì)算時(shí)取兩者最大值。故取屋面活荷載0.5進(jìn)行計(jì)算。風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓為0.55，查表可知，風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.0，當(dāng)屋面夾角（2.86）小于15時(shí)，迎風(fēng)坡面體形系數(shù)為-0.6，背風(fēng)坡面體形系數(shù)為-0.5，風(fēng)載為吸力，起卸載作用，所以負(fù)風(fēng)的設(shè)計(jì)值（垂直屋面）為迎風(fēng)面：=1.40.61.000.550.462=-=背風(fēng)面： =1.4

4、.0.51.000.550.385 對(duì)于輕型鋼屋架，當(dāng)風(fēng)荷載較大時(shí)，風(fēng)吸力可能大于屋面永久荷載，腹桿中的內(nèi)力可能變號(hào)，必須考慮風(fēng)荷載組合，但此處風(fēng)荷載小于永久荷載，可不考慮風(fēng)荷載的組合。（因?yàn)?均小于屋面永久荷載0.65（荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0），由此可見，風(fēng)吸力較?。┒以诮孛孢x擇時(shí)，對(duì)內(nèi)力可能變號(hào)的腹桿，不論在荷載作用下是拉桿還是壓桿，均控制其長細(xì)比不大于150。設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種荷載組合。荷 載 計(jì) 算 表 1.全跨永久荷載全跨可變荷載 全跨永久荷載及可變荷載： kN 2.全跨永久荷載半跨可變荷載： 全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載： kN 半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載 kN 3.全跨屋架（包括支撐）自重半跨

5、屋面板自重半跨屋面活荷載 全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重 kN 半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及屋面活荷載 kN全跨單位荷載作用下桿件內(nèi)力系數(shù)圖 左跨單位荷載作用下桿件內(nèi)力系數(shù)圖 內(nèi)力表四桿件設(shè)計(jì) 1.上弦桿 整個(gè)上弦采用等截面，按EF桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即 上弦桿計(jì)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，本屋架為有檁體系，且認(rèn)為檁條與支撐的交叉點(diǎn)不連接，根據(jù)布置和內(nèi)力情況，取為支撐之間的距離，即 根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長度，上弦截面選用兩個(gè)不等肢角鋼短肢相拼，腹桿最大內(nèi)力，查表2.8，節(jié)點(diǎn)板，支座節(jié)點(diǎn)板厚度假定，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面屬于b類），則需要的

6、截面積為： 需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要A,，查角鋼規(guī)格表，選用2，肢背距離6mm，則： ， 按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算： 滿足長細(xì)比的要求。 因?yàn)?，所以由于，只需要求。查表，則 故所選截面合適。2.下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的桿件計(jì)算。 ，（因跨中有通長系桿），所需截面積為 選用2，因?yàn)?，故用不等肢角鋼，短肢相并，肢背間距6mm， ， 因?yàn)?，所以，滿足要求。3. 端斜桿aB桿件軸力： 計(jì)算長度： 假設(shè)假定，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面屬于b類），則需要的截面積為： 需要的回轉(zhuǎn)半徑： 根據(jù)需要A,，查角鋼規(guī)格表，選用2，肢背間距6mm，則 ， 因?yàn)椋?/p>

7、以因?yàn)?，只需求，查表得，則 ，截面合適。4.斜腹桿Fd 最大拉力 最大壓力 計(jì)算長度 在屋架平面內(nèi) 在屋架平面外 選用2，肢背間距6mm，查角鋼規(guī)格表得 ， b/t=70/4=17.50.58/b=0.582996/70=24.8 因?yàn)椋恍枨?，查表得，則 壓應(yīng)力： 拉應(yīng)力： 5.豎桿cE 計(jì)算長度： ，由于桿件內(nèi)力較小，按選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為 查型鋼表，選用2，肢背間距8mm，其幾何尺寸為 ， 因?yàn)?，所?又因?yàn)?，只需求，查表得，則 6.斜腹桿Bb最大拉力 計(jì)算長度 在屋架平面內(nèi) 在屋架平面外 選用2，肢背間距6mm，查角鋼規(guī)格表得 ， b/t=80/5=160.58/b=0.582719

8、/80=19.7 因?yàn)?，只需求，查表得，則 5 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.下弦節(jié)點(diǎn)b各桿件的內(nèi)力由表查得。設(shè)計(jì)步驟：由腹桿內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的尺寸，即和，然后根據(jù)的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀的尺寸，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)“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(jì)算）肢背：，取。肢尖：，取。設(shè)“bD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為肢背：，取。肢尖：，取?！癈b”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(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點(diǎn)詳圖，

9、從而確定節(jié)點(diǎn)板尺寸為 下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為 焊縫強(qiáng)度滿足要求。 2.上弦節(jié)點(diǎn)“B” “Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸和節(jié)點(diǎn)“b”相同?！癮B”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸按上述同樣方法計(jì)算得 設(shè)“aB”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(jì)算）肢背：，取。肢尖：，取。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。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(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。上弦槽焊縫所需長度可由下面計(jì)算得節(jié)點(diǎn)板厚度上弦與節(jié)

10、點(diǎn)板間焊縫長度為，則角鋼肢背與節(jié)點(diǎn)板角焊縫所受應(yīng)力為 根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙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)板尺寸為 3.屋脊節(jié)點(diǎn)“G”（1）弦桿和拼接角鋼連接焊縫計(jì)算: 弦桿一般都采用同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為了使拼接角鋼與弦桿之間能夠緊密結(jié)合，并便于施工，需將拼接角鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一部分寬度（一般為）。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(jì)算。設(shè)拼接角鋼與弦桿之間的角焊縫，則所需焊縫計(jì)算長度為（一條焊縫） 拼接角鋼總長度b(b為弦桿桿端空隙）=，所以拼接角鋼長度取（2）弦桿和節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：上弦肢背

11、與節(jié)點(diǎn)板之間的的槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算與節(jié)點(diǎn)“B”處槽焊縫驗(yàn)算方法類似，此處驗(yàn)算過程略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的計(jì)算，并考慮此力產(chǎn)生的彎矩。設(shè)肢尖焊縫，取節(jié)點(diǎn)板長度，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長度為，焊縫應(yīng)力為 （3) 中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算： ，內(nèi)力較小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸為，焊縫長度4. 下弦跨中節(jié)點(diǎn)d（1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算拼接角鋼和下弦桿截面相同，傳遞弦桿內(nèi)力，設(shè)肢尖肢背焊腳尺寸均為6mm，則需焊縫長度，則拼接角鋼長度b=,取250mm(2) 弦桿和節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算:按下弦桿內(nèi)力的計(jì)算，設(shè)肢背，肢尖焊縫，則節(jié)點(diǎn)一側(cè)所需焊縫長度為

12、：肢背：肢尖：（3）腹桿和節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算，由于腹桿受力較小，其連接焊縫可按構(gòu)造確定。5.支座節(jié)點(diǎn)“A”為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底面的凈距取。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，厚度取。 （1）支座底板的計(jì)算。支座反力為 設(shè)支座底板的平面尺寸采用，取加勁肋寬度為90mm,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。驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度； 式中 混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)C25混凝土， 支座底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計(jì)算，節(jié)點(diǎn)板和加勁肋把底板分為四塊，每塊板為兩相鄰邊支承而另兩相鄰邊自由的板，每塊板的單位寬度最大彎矩為 式中 底板下的平均應(yīng)力，即； 兩邊支承之間的對(duì)角線長度，即 系數(shù)