鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書

1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書一、 框架選型二、 屋架支撐系統(tǒng)布置三、 荷載計(jì)算、組合及內(nèi)力計(jì)算四、 桿件截面設(shè)計(jì)與計(jì)算五、 結(jié)點(diǎn)板設(shè)計(jì)六、 施工圖專業(yè)：建筑工程班級(jí)：99建筑工程學(xué)生： 一、 框架選型湖南省XX廠單層裝配車間，平面尺寸：21mx120m；車間內(nèi)設(shè)有中級(jí)工作制橋式吊車，故選用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)：柱底與基礎(chǔ)的連接形式為剛結(jié)結(jié)點(diǎn)；柱頂與屋架的連接形式為鉸結(jié)結(jié)點(diǎn)。由于平面縱向長度超過55m，故應(yīng)在正中設(shè)置施工縫，施工縫的處理采用雙柱形式，具體平面布置及簡圖詳見圖一。二、 屋架支撐系統(tǒng)布置三、荷載計(jì)算1、 設(shè)計(jì)資料湖南省XX廠裝配車間，平面尺寸：21mx120m，柱距：7.2m。由于采用大型屋面板和油氈

2、防水屋面，未考慮起拱時(shí)的上弦坡度I=1/10。屋架跨度L=21m,每端支座中線縮進(jìn)0.15m ，計(jì)算跨度L0=L-2x0.15=20.7；端部高度取H0=2.m；腹桿形式為人字形；鋼材采用Q235-B鋼，鋼材強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)值取f=215N/mm2；焊條為E43系列，手工焊。 2、荷載及桿件內(nèi)力計(jì)算 屋面活荷載取雪荷載的0.5kN/m2，由于本設(shè)計(jì)的坡度為1/10小于0.3，故可不考慮風(fēng)荷載。 屋架沿水平方向投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗(yàn)公式（PW=0.117+0.011x跨度）計(jì)算，跨度單位為m。 恒荷載：預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板： 1.5 kN/m2;三氈四油防水層： 0.3 kN/m2100

3、mm厚泡沫混凝土保溫層： 0.8 kN/m2屋架和支撐自重： 0.117+0.011x21=0.348 kN/m2合計(jì)： 2.948 kN/m2 活荷載：活載或雪載： 0.5 kN/m2積灰荷載： 0.3 kN/m2合計(jì)： 0.8 kN/m23、 荷載組合1)全跨永久荷載+全跨可變荷載按可變荷載效應(yīng)控制的組合Fd=(1.2x2.948+1.4x0.5+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=41.56KN按永久荷載效應(yīng)控制的組合Fd=(1.35x2.948+1.4x0.5x0.7+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=43.63KN取P= 44KN2) 全跨永久荷載+半跨可變荷載P1=

4、x1.5x7.2=31.84KN P2=( )x1.5x7.2=9.7KN 3) 全跨屋架支撐+半跨屋面板+半跨可變荷載 P3= x1.5x7.2=35.82KN P4=() x1.5x7.2=7.81KN4、 內(nèi)力計(jì)算詳見表一。四、桿件截面設(shè)計(jì)與計(jì)算1、 桿件幾何尺寸、內(nèi)力圖及節(jié)點(diǎn)示意圖2、 桿件截面選擇(1) 上弦桿EF Nmax=-529.892KN 計(jì)算長度 lox=150.8cm loy=2×150.8=301.6cm 需要:AnNf=529.892×103215=24.65cm2截面選取 2100×80×10(短肢相并) A=2×1

5、7.2=34.4cm2 ix=2.35cm iy=4.85cm 驗(yàn)算：x =loxix =150.82.35=64.2<=150y =loyiy =301.64.85=62.2<=150 查表：=0.785 NA=529.892×1030.785×3440=196.2Nmm2<f=215Nmm2 (2) 下弦桿de Nmax=534.16KN 計(jì)算長度 lox=300cm loy=2×300=600cm 需要:AnNf=534.16×103215=24.84cm2截面選取 2100×80×8(短肢相并) A=2

6、15;13.9=27.8cm2 ix=2.37cm iy=4.81cm 驗(yàn)算：x =loxix =3002.37=126.6<=350y =loyiy =6004.81=124.7<=350 NA=529.892×1030.785×2780 =192.1Nmm2<f=215Nmm2(3) 豎桿支座豎桿Aa N=-308KN 計(jì)算長度 lox=loy=200cm 假設(shè)=80， 查表=0.688 AnNf=308×1030.688×215=20.82cm2 截面選取 280×8 A=2×12.3=24.6cm2 ix=2

7、.44cm iy=3.77cm 驗(yàn)算：x =loxix =2002.44=82<=150y =loyiy =2003.77=53.1<=150查表：=0.679 NA=529.892×1030.679×2460 =184.4Nmm2<f=215Nmm2Bb N=-44KN 計(jì)算長度 lox=0.8×213.5=170.8cm loy=213.5cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =170.82.15=79.4<=150y =loy

8、iy =213.53.33=64.1<=150 查表=0.691 NA=44×1030.691×1632 =39Nmm2<f=215Nmm2Dc N=-44KN 計(jì)算長度 lox=0.8×243.5=194.8cm loy=243.5cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =194.82.15=90.6<=150y =loyiy =243.53.33=73.1<=150 查表=0.617 NA=44×1030.617

9、5;1632 =43.7Nmm2<f=215Nmm2Fd N=-44KN 計(jì)算長度 lox=0.8×273.5=218.8cm loy=273.5cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =218.82.15=101.8<=150y =loyiy =273.53.33=82.1<=150 查表=0.55 NA=44×1030.55×1632 =49Nmm2<f=215Nmm2中豎桿He N=59.708KN 計(jì)算長度 lox=0.9&#

10、215;303.5=273.2cm loy=303.5cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =273.22.15=127.2<=350y =loyiy =303.53.33=91.1<=350 NA=59.708×1031632 =36.6Nmm2<f=215Nmm2（4）斜腹桿Ab N=323.224KN 計(jì)算長度 lox=0.8×241.3=193cm loy=241.3cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.3

11、2cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =1932.15=89.8<=350y =loyiy =241.33.33=72.5<=350 NA=323.224×1031632 =198.1Nmm2<f=215Nmm2Cb N=-267.872KN 計(jì)算長度 lox=0.8×273.3=218.64cm loy=273.3cm截面選取 280×8 A=2×12.3=24.6cm2 ix=2.44cm iy=3.77cm 驗(yàn)算：x =loxix =218.642.44=89.6<=150y =loyiy

12、 =273.33.77=72.5<=150查表=0.624 NA=267.872×1030.624×2460 =174.5Nmm2<f=215Nmm2Cc N=185.46KN 計(jì)算長度 lox=0.8×273.3=218.64cm loy=273.3cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =218.642.15=101.7<=350y =loyiy =273.33.33=82.1<=350 NA=185.46×103163

13、2 =113.6Nmm2<f=215Nmm2Ec N=-128.392KN 計(jì)算長度 lox=0.8×298.9=239.1cm loy=298.9cm截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =239.12.44=111.2<=150y =loyiy =298.93.77=89.8<=150查表=0.486 NA=128.392×1030.486×1632 =161.9Nmm2<f=215Nmm2Ed N=66.22KN 計(jì)算長度 lox=

14、0.8×298.9=239.1cm loy=298.9cm 截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =239.12.15=111.2<=350y =loyiy =298.93.33=89.8<=350 NA=66.22×1031632 =40.6Nmm2<f=215Nmm2Gd N=-24.6384KN 計(jì)算長度 lox=0.8×325.2=260.2cm loy=325.2cm截面選取 270×6 A=2×8.16=16.3

15、2cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =260.22.44=121<=150y =loyiy =325.23.77=97.7<=150查表=0.432 NA=24.6384×1030.432×1632 =34.9Nmm2<f=215Nmm2Ge N=-44.2329KN 計(jì)算長度 lox=0.8×325.2=260.2cm loy=325.2cm截面選取 270×6 A=2×8.16=16.32cm2 ix=2.15cm iy=3.33cm 驗(yàn)算：x =loxix =260.22.44=12

16、1<=150y =loyiy =325.23.77=97.7<=150查表=0.432 NA=44.2329×1030.432×1632 =62.7Nmm2<f=215Nmm2五、結(jié)點(diǎn)板設(shè)計(jì)用E43焊條角焊縫的抗拉、抗剪、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值160N/mm2。(1) 下弦節(jié)點(diǎn)b桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿Ab67323.224 84.15114 158.3 180Bb66-44 21.82 8034.92 80Cb610-267.87271.7912010371137下弦桿abbc6632

17、7.844 肢背：395由腹桿的計(jì)算焊縫長度得下弦與結(jié)點(diǎn)板焊縫長度為395mm74.11N/mm160N/mm (2) 上弦節(jié)點(diǎn)C N=-431.772-(-181.764)=-250KN，偏心距e=100-22=78mm桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿Cb610-267.87271.7912010371137Cc610185.46 53.4 10578105上弦桿BCCD67250 肢尖： 360由腹桿的計(jì)算焊縫長度得下弦與結(jié)點(diǎn)板焊縫長度為360mm120.8N/mm160N/mm (3) 屋脊節(jié)點(diǎn)H拼接計(jì)算：拼接角鋼采用

18、與上弦桿相同截面2100×80×10，需將拼接角鋼削棱和去掉肢的一部分，豎肢需切去=t+hf+5mm=10+6+5=21mm，取=30mm，并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度（hf=10mm）lw=N0.7hf ffw=521.224×1030.7×10×160=465.38mm共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：lw=465.384+20=136.35mm拼接角鋼尺寸取2×200mm。桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿He6659.7

19、08 25.3380 43.1 80(4) 下弦拼接點(diǎn)e拼接計(jì)算：拼接角鋼采用與上弦桿相同截面2100×80×8，需將拼接角鋼削棱和去掉肢的一部分，豎肢需切去=t+hf+5mm=10+6+5=21mm，取=30mm。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度（hf=10mm）lw=N0.7hf ffw=534.16×1030.7×10×160=467.1mm共四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實(shí)際長度：lw=467.14+20=136.77mm拼接角鋼尺寸取2×200mm。桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為

20、N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿He6659.708 25.3380 43.1 80Ge66-44.232921.878035.0480Ie66-44.232921.878035.0480下弦桿deef1010534.16 肢背：420焊縫長度為420mm69.79N/mm160N/mm (5) 支座結(jié)點(diǎn)a桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿Aa610-308 80.75120116.25 150下弦桿ab660肢背：180焊縫長度為180mm0N/mm160N/mm A. 支座底板的計(jì)算支座反力 R=308kN，混凝土強(qiáng)度

21、C25，fc=12Nmm2所需底板凈面積：An=308×10312=25667mm2=256.67cm2錨栓直徑取d=25mm，錨栓孔直徑為50mm。則所需底板毛面積：A=An+A0=256.67+2×4×5+3.14×524=316.29cm2按構(gòu)造要求采用底板面積為a×b=28×36=1008cm2>316.29cm2；墊板采用100×100×20，孔徑26mm。實(shí)際底板凈面積為：An=1008-2×4×5-3.14×524=948.4cm2底板實(shí)際應(yīng)力：q=308×

22、;103948.4×102=3.3Nmm2a1=(140-122)2+(180-122)2=219.6mm b1=134×174219.6=106.2cmb1a1=106.2219.60.5，查表得=0.056則：M=qa2=0.056×3.3×219.62=8912N·mm所需底板厚度：t6×8912215=15.77mm，用t=20mm。底板尺寸為280×360×20B. 加勁肋與結(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算： 加勁肋高度、厚度節(jié)點(diǎn)板相同（360×180×12），故焊腳尺寸hf取8mm，加勁肋下端切

23、角寬度和切角高度均取為15mm。 一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力取V=R/4=308/477KN， M=Ve=77000×180/2=6930×103N·mm 設(shè)焊縫hf=8mm，焊縫長度LW=a-c-2hf360-15-16=329mm，則焊縫應(yīng)力為C. 節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算 采用hf=8mm，實(shí)際焊縫總長度：lw=2a+2(b-t-2c)-12hf=2×280+2×(360-12-30)-12×8=1292mm 焊縫應(yīng)力計(jì)算：f=308×1030.7×8×1292=42.57Nmm2&

24、lt;fffw=1.22×160=195.2Nmm2(6) 上弦節(jié)點(diǎn)A N=-181.764KN，偏心距e=100-22=78mm桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿Aa610-308 80.75120 116.25150Ab610323.224 84.15 120121150上弦桿AB66-181.764肢尖： 250由腹桿的計(jì)算焊縫長度得下弦與結(jié)點(diǎn)板焊縫長度為250mm158.5N/mm160N/mm (7) 上弦節(jié)點(diǎn)B 、D、F。 N=0，按構(gòu)造取焊縫長度，采用hf=6mm，由腹桿的計(jì)算焊縫長度得尺寸結(jié)點(diǎn)板，節(jié)點(diǎn)板長250mm，上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接均采用滿焊。桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（mm）腹桿Bb66-44 21.82 8034.92 80Dc66-44 21.82 8034.92 80Fd66-4421.828034.92 80(8) 上弦節(jié)點(diǎn)G N=-529.892-(-521.224)=8.668KN，偏心距e=100-22=78mm桿件hf軸力N肢尖Lw(mm)選用肢背Lw(mm)選用(其中下弦為N)肢尖肢背KN（mm)（m