鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)作業(yè)

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第1頁共12頁鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料：梯形屋架，廠房總長度：90m，柱距 6m，跨度：24 米，端部高度 2m?？缰懈叨?3.2m，屋面坡度 i=1：10，材料為 。二、屋架形式及幾何尺寸度l 0 H l 00。三、荷載計(jì)算及桿件內(nèi)力計(jì)算（1） 荷載計(jì)算：荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算：永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值:防水層0.350.400.501.4kN/m2kN/m2kN/m2kN/m2找平層保溫層（80mm 厚）鋼屋架自重小計(jì)：可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：屋面活荷載積灰荷載2.65 kN/m20.700.5kN/m2kN/m2總計(jì)：1.20 kN/m2（2） 桿件

2、內(nèi)力組合組合一：全跨永久荷載全跨可變荷載q=3.85kN/m2鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第2頁共12頁（2.65+1.2）1.56=34.65 kN/m2桿件組合內(nèi)力 N=34.65 （）組合一：全跨永久荷載半跨可變荷載F =2.651.56=23.85 kN/m21F =1.21.56=10.8 kN/m22（3） 內(nèi)力計(jì)算F12 0000000 上弦 28下弦3 5 9斜腹桿1 0桿 0 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）四、桿件截面設(shè)計(jì)：(1)上弦桿截面設(shè)計(jì)第3頁共12頁整個(gè)上弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算 N=-527.74kN（壓力）計(jì)算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度l =1.508m屋架

3、平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度l =21.508=3.016moy因?yàn)椋?l =l ，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，且短肢相并。oy設(shè) 60，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表 需要截面積：/0.807215=30412A=N/f=527.74103需要回轉(zhuǎn)半徑：i =l /=1508/60=2.51cmxoyi =l /=3016/60=5.03cmyoy根據(jù)需要的 A ，i ，i ，查角鋼型鋼表，選用 2L16010010，xy=2.85 cm i =7.78cmixyA=50.6cm2按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算： = / i =150.8/2.85=53lxx =l / i =301.6/7.78=39yy滿足長細(xì)

4、比 =150 的要求。 ， 由于，只需求出xxy查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表： 0.842。x鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第4頁共12頁=N/xA=527.74/0.8423041=206.1N/mm2215 N/mm2所選截面合適。下弦桿截面計(jì)算：整個(gè)桿件采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算：N=524.86kN（拉力）計(jì)算長度：屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度l =300cmox屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長度l =2300=600cm計(jì)算需要凈截面面積：A=N/f=524.86103/215=2441mm2選用 =2.35cm i =4.78cmixyA=24.6cm2按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算： = / i =300/2

5、.35=154.5=350lxx =l / i =600/4.78=125.5=350yy10=N/ A=524.86 /24603=214.6N/mm2215 N/mm2所選截面滿足要求。(3) 端斜桿 aB桿件軸力：N= -311.4kN （壓力）面內(nèi)和面外的計(jì)算長度系數(shù)均為 1.0，所以計(jì)算長度：l =l =l=254.3cm 以為i il =l ，故采用不等肢雙角鋼，長肢相并，使 xy10An=N/ f=311.4 /215=1448.4mm23選用 2L1258010A=39.42cm2 3.31cmiixy鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第5頁共12頁x= / ix=254.3/3.98

6、=63.9=150l屬于 b 類截面 =l / i =254.3/3.31=76.8=150屬于 b 類截面yy由于y=76.8 查表 0.71y=N/yA=311.4103/0.713942mm2215N/mm2=121.7N/所選截面滿足要求(4) 斜腹桿桿件軸力：N= 37.35 （壓力）再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內(nèi)的計(jì)算長度取節(jié)點(diǎn)中心間距l(xiāng) 230.1cm An=N/ f=37.353/215=173.7 mm2，ox選用 163，查角鋼規(guī)格表得2A=2.32ix=0.44cm iy=1.16cmcmly= / iy=230.1/1.16=138=150 由于，只需求 。查表y0

7、.31，則yyx=N/103/0.31232=670N/mm2215 N/mm2(5) 豎腹桿 ：Ie桿件軸力N=37.1kNl l0根據(jù)螺栓排布要求，中間豎桿最小應(yīng)當(dāng)選用 5 的角鋼，并采用十字i的截面。 A=1229mm2x鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第6頁共12頁li288 117.55 350o2.45xxN 37.1 330.2 f 所選截面滿足要求。22A五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：重點(diǎn)設(shè)計(jì)“b”五個(gè)典型節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)類同，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 f w 160 / ，最小焊縫長N mm2f度不應(yīng)小于 8hf。（1）下弦節(jié)點(diǎn)“b”“”桿。桿件軸力 N=233.9kN

8、 5 12mm.肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為 0.7 ， 0.3 。肢背焊縫焊腳尺寸?。?mm1.51.5 2 5.2hhtf f,minmaxh1.2t1.256mmf ,maxmin所需焊縫長度：0.7h f w)+2hl =(N/21f1yf1301.510 0.76160)+26=169mm=(0.7/23h取l =16962 =372mm。1f1肢尖焊縫焊腳尺寸取：hh t5mm5mmf ,2f ,minminh t 5mmf ,max鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第7頁共12頁所需焊縫長度：0.7h f w)+2hL =(BN/22f2yf2301.510 0.75160)+25=9

9、0.7mm=(0.3/23hh取l =90.7max(10 50+2 ) =60mm。2f2f2 “bD”桿桿件軸力 N= -188.2kN 7 12mm.肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為 0.7 ， 0.3 。肢背焊縫焊腳尺寸?。篽ht1.58mm1.5 12 5.21.278.4mmf ,minmaxfh1.2tf ,maxmin所需焊縫長度：0.7h f w)+2hl =(N/21f1yf1 10 0.78160)+28=105mm=(0.7 243/23h8=496。取l =10562 =621f1肢尖焊縫焊腳尺寸?。篽ht6mm1.51.5 12 5.2f ,2f,minmaxht-1

10、6mmf ,max所需焊縫長度：0.7h f w)+2hL =(BN/22f2yf2 10 0.76160)+26=66mm=(0.3 243/23h6=372mm取l =6662 =622f2 “Cb”桿桿件軸力 N= -34.7kNh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fl度： 50mm。 下弦與節(jié)點(diǎn)板的接焊縫焊縫受力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差：鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第8頁共12頁N=(8)-(2)= 398.8-171.6=227.2KN取肢尖與肢背的焊腳尺寸： 6hmmf肢背所需焊縫長度：10L =(0.75227.2 /20.76160)+2631=138.8

11、mm , 取L =140mm。1肢尖所需焊縫長度：10L =(0.25227.2 /20.76160)+2632=54.3mm , 取L =60mm。2（2）上弦節(jié)點(diǎn)“”“”桿“b”相同?！啊睏U桿件軸力 N=-316.9kN ，截面為8010 ，節(jié)點(diǎn)板厚12mm.肢背和肢尖的內(nèi)力分配系數(shù)分別為 0.65 ， 0.35 ，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fw 160 / 。N mm2f肢背焊縫焊腳尺寸取：hht10mm1.51.5 12 5.2f f,minmaxh1.2t1.21012mmf ,maxmin所需焊縫長度：0.7h fw)+2h10 =(0.65 311.4 /23l =(N/21f1yf10

12、.710160)+210=113.3mmh取l =12062。1f1肢尖焊縫焊腳尺寸?。篽ht1.56mm1.5 12 5.2f ,2f,minmaxht2mmf ,max所需焊縫長度：0.7h f w)+2hL2=(BN/2f2yf2鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第9頁共12頁10 0.76160)+26=116.3mm/23=(0.35 311.4h6=372mm取l =12062 =622f2 上弦與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫焊縫受力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差：N=(14)-(8)= 506.5-398.8=107.2KN以及節(jié)點(diǎn)荷載 P=34.65kNa. 上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板的槽焊縫。上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板的槽

13、焊縫承受節(jié)點(diǎn)荷載 P，槽焊所需長度：hP34.651020.751603l2541mmf20.7hwf,2f ,2f取 l=50mmb. 上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。N=(14)-(8)= 506.5-398.8=107.2KN設(shè)肢尖焊腳尺寸 8mm，需焊縫長度為 410mm，則0.7hl =N/2Nff=107.210 0.78410=23.34N/mm/2320.7hl =8M/22Nff=8107.210 /20.78410 =58.3N/mm322（ +（ ） =53.2N/mm2所以滿足。22NNff（1） 屋脊節(jié)點(diǎn)“”夠密合，且便于施焊，需要將角鋼的尖角削除，并截去垂直肢的部分寬度

14、。拼接角鋼的部分削弱，可以借助節(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。N=522.34kN設(shè)“”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸為：肢背8mmhf則需焊縫長度為：N522.34103l1010156mmf40.78160h40.7 wff取 l=160mm拼接角鋼長度?。?160+50=370mm 弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第10頁共12頁上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的 15%計(jì)算N=522.3415%=78.35kNh設(shè)焊腳 8，弦桿一側(cè)焊縫長度 l=200mm。mmfN78.35103 36.82N/mmN2h2

15、lw 20.78(200-10)ffMw678.3510 903 104.6N/mm220.78(20010)2ff（）（ ）93.3N/ 160N/f2222f 中豎桿“”與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=69.3kN此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，50mm焊縫長度l取焊腳尺寸mmhf（2） 下弦跨中節(jié)點(diǎn)“” 下弦接頭設(shè)于跨中節(jié)點(diǎn)處，連接角鋼取與下弦桿相同截面 808，焊縫高度：，焊縫長度為：8mmhfN536.79103lh2 28166mmf40.78160h40.7 wfff取 l=170mm連接角鋼長度 l=2170+10=350mm 弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的 15%計(jì)算

16、N 536.7915%80.5kN設(shè)肢背，肢尖焊腳尺寸為 8m ，弦桿一側(cè)需焊縫長度為：0.7580.5103ll肢背： 2849.7 取 28110.2580.5103ll肢尖： 2827.2取 2822 腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算因內(nèi)力較小，按構(gòu)造要求，取 50mml（3） 支座節(jié)點(diǎn)“”為便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距不小于 130mm 160mm勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板相同，厚度都為 14mm 。 支座底板的尺寸a. 底板的平面尺寸鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（土木工程）第頁共12頁支座反力 R=4P=434.65=138.6kN取加勁肋的寬度為 80mm，考慮底板上開孔，按構(gòu)造要求

17、取底板尺寸為240mm220mmC25砼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f 12.5N /mm 2c的底板承受支座反力，驗(yàn)算柱頂砼的抗壓強(qiáng)度：A280122nR 138.6103f12.5N/mm2滿足。 3.36N/mm2A41280fcnb. 底板的厚度節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為 4 塊，每塊為兩相鄰邊支撐而另兩相鄰邊自由的板，兩支撐邊之間的對(duì)角線長度以及支撐邊交點(diǎn)到對(duì)角線的距離分別為： () 138.45a222124014()80265.29mmb138.451b1a查表得： ，則單位寬度的最大彎矩為：1M a 2 0.06023.36138.453877.2Nmm216M63877.2底板厚度為：t 10.4mm 取 t=11mm 。f215 加勁肋與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算加勁肋高度取與支座節(jié)點(diǎn)板相同，厚度取與中節(jié)點(diǎn)板相同，一個(gè)加勁肋的連接焊縫所承受的內(nèi)力為 1/4 支座反力。R 138.6344M106Nh設(shè)焊縫 6mm ，l=210mm ，則焊縫應(yīng)力為：f61.731063465