钢结构课程设计计算书.pdf

1、本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 1 目录 1. 设 计 资 料 1 1.1 结 构 形 式 1 1.2 屋 架 形 式 及 选 材 1 1.3 荷 载 标 准 值 1 1.4 桁 架 计 算 跨 度 1 2. 结 构 形 式 与 布 置 2 2.1 桁 架 形 式 及 几 何 尺 寸 2 2.2 桁 架 支 持 布 置 2 3. 荷 载 计 算 3 3.1 标 准 永 久 荷 载 3 3.2 标 准 可 变 荷 载 3 3.3 三 种 荷 载 组 合 3 4. 内 力

2、 计 算 5 5. 杆 件 设 计 5 5.1 上 弦 杆 截 面 设 计 5 5.2 下 弦 杆 截 面 设 计 7 5.3 端 斜 杆 aB截 面 设 计 7 5.4 腹 杆 Hi截 面 设 计 8 5.5 竖 杆 Gg截 面 设 计 9 5.6 其 鱼 各 杆 件 截 面 设 计 9 6. 节 点 设 计 1 6.1 下 弦 节 点 “ c” 设 计 1 6.2 上 弦 节 点 “ B” 设 计 12 6.3 屋 脊 节 点 “ I” 设 计 13 6.4 下 弦 拼 接 节 点 “ i” 设 计 14 6.5 支 座 节 点 “ a” 设 计 15 6.6 其 余 各 杆 件 焊 脚

3、尺 寸 、 焊 缝 长 度 及 各 节 点 板 尺 寸 17 7. 参 考 文 献 18 8. 致 谢 19 9. 附 录 一 屋 架 施 工 图 20 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 1 1.设 计 资 料 1.1 结 构 形 式 某 厂 房 跨 度 为 21m/24m（ 各 班 不 同 ， 见 附 表 一 ） ， 总 长 90m， 柱 距 6m， 采 用梯 形 钢 屋 架 、 1.5 6.0m预 应 力 混 凝 土 大 型 屋 面 板 ， 屋 架 铰 支 于 钢

4、筋 混 凝 土 柱上 ， 上 柱 截 面 40 40， 混 凝 土 强 度 等 级 为 C30， 屋 面 坡 度 为 10:1=i 。 地 区计 算 温 度 高 于 -200C， 无 侵 蚀 性 介 质 ， 抗 震 设 防 烈 度 为 7度 ， 屋 架 下 弦 标 高 为18m； 厂 房 内 桥 式 吊 车 为 2台 150/30t（ 中 级 工 作 制 ） ， 锻 锤 为 2台 5t。 1.2 屋 架 形 式 及 选 材 屋 架 跨 度 为 24 m（ 按 附 表 取 ） ， 屋 架 形 式 、 几 何 尺 寸 及 内 力 系 数 如 附 图所 示 。 屋 架 采 用 的 钢 材 为 Q23

5、5 ， 焊 条 为 E43 。 1.3 荷 载 标 准 值 永 久 荷 载 ： 三 毡 四 油 （ 上 铺 绿 豆 砂 ） 防 水 层 0.4 KN/m2 水 泥 砂 浆 找 平 层 0.4 KN/m2 保 温 层 0.6 KN/m2 一 毡 二 油 隔 气 层 0.05 KN/m2 水 泥 砂 浆 找 平 层 0.3 KN/m2 预 应 力 混 凝 土 大 型 屋 面 板 1.4 KN/m2 屋 架 及 支 撑 自 重 ： 按 经 验 公 式 Lq 01.012.0+= 计 算 ： 0.384 KN/m2 悬 挂 管 道 ： 0.15 KN/m2 可 变 荷 载 ： 屋 面 活 荷 载 标

6、准 值 ： 2/7.0 mkN 雪 荷 载 标 准 值 ： 0.35KN/m2 积 灰 荷 载 标 准 值 ： 1.1KN/m2 1.4 桁 架 计 算 跨 度 0 2420.1523.7l m= 跨 中 及 端 部 高 度 ： 桁 架 的 中 间 高 度 ： 3.190h m= 在 23.7面 的 两 端 高 度 ：0 2.05h m= 在 24m轴 线 处 端 部 高 度 ：0 1.90h m= 桁 架 跨 中 起 拱 50m（ L/50） 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下

7、 载 ） 2 2.结 构 形 式 与 布 置 2.1 桁 架 形 式 及 几 何 尺 寸 如 图 2.1所 示 190 1350 290 2590 2890 31902608 2859 319 3702535 2859 3129 3961509 1508150Aa c e g IBC D F G H I150 8=12001508150815081508 15081508起 拱 50图 2.1桁 架 形 式 及 几 何 尺 寸 2.2 桁 架 支 撑 布 置 如 图 2.2所 示 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施

8、工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 3 图 2.2 桁 架 支 撑 布 置 图 符 号 说 明 ： SC 上 弦 支 撑 ； XC 下 弦 支 撑 ； C 垂 直 支 撑 ； G 刚 性 系 杆 ；LG 柔 性 系 杆 3.荷 载 计 算 屋 面 活 荷 载 与 雪 荷 载 不 会 同 时 出 现 ， 从 资 料 可 知 屋 面 活 荷 载 大 于 雪 荷 载 ，取 屋 面 活 荷 载 计 算 。 沿 屋 面 斜 面 分 布 的 永 久 荷 载 乘 以 21/cos 101/101.05 = + 换 算 为 沿 水平 投 影 面 分 布 的 荷 载 。 3.1 标 准 永 久 荷 载

9、 ： 预 应 力 混 凝 土 大 型 屋 面 板 1.05*1.4kN/m=1.407 kN/m 三 毡 四 油 （ 上 铺 绿 豆 砂 ） 防 水 层 1.05*0.4 kN/m=0.402 kN/m 水 泥 砂 浆 找 平 层 （ 两 层 ） 1.05*（ 0.4+0.3） kN/m=0.704 kN/m 保 温 层 1.05*0.6kN/m=0.603 kN/m 一 毡 二 油 隔 气 层 1.05*0.05kN/m=0.050 kN/m 屋 架 和 支 撑 自 重 0.12+0.01*24 kN/m=0.384 kN/m 悬 挂 管 道 0.15 kN/m 合 计 3.70 kN/m

10、3.2 标 准 可 变 荷 载 ： 屋 面 活 荷 载 0.7 kN/m 积 灰 荷 载 1.1 kN/m 合 计 1.80 kN/m 3.3 三 种 荷 载 组 合 ： 3.3.1 全 跨 永 久 荷 载 +全 跨 可 变 荷 载 （ 按 永 久 荷 载 为 主 控 制 的 组 合 ） 全 跨 节 点 荷 载 设 计 值 ： (1.353.701.40.70.71.40.91.1)1.56 63.60F kN kN= + + 3.3.2 全 跨 永 久 荷 载 +半 跨 可 变 荷 载 全 跨 节 点 荷 载 设 计 值 ： 1.1 1.353.701.56 4.96F kN kN= （ 按

11、 永 久 荷 载 为 主 的 组 合 ） 1.2 1.23.701.56 39.96F kN kN= （ 按 可 变 荷 载 为 主 的 组 合 ） 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 4 1.3 1.03.701.56 3.30F kN kN= （ 对 结 构 有 利 时 ） 半 跨 节 点 可 变 荷 载 设 计 值 ： 2.1 1.4(0.70.70.91.1)1.56 18.65F kN kN= + （ 按 永 久 荷 载 为 主 的 组 合 ） 2.2 1.4(

12、0.70.91.1)1.56 21.29F kN kN= + （ 按 可 变 荷 载 为 主 的 组 合 ） 3.3.3 全 跨 桁 架 包 括 支 撑 +半 跨 屋 面 板 自 重 +半 跨 屋 面 活 荷 载 （ 按 可 变 荷 载 为 主 组 合 ） 全 跨 节 点 桁 架 自 重 设 计 值 ： 对 结 构 不 利 时 ： 3.1 1.20.3841.56 4.15F kN kN= 对 结 构 有 利 时 ：3.2 1.00.3841.56 3.46F kN kN= 半 跨 节 点 屋 面 板 自 重 及 活 荷 载 设 计 值 ： 4 (1.21.41.40.7)1.56 23.94

13、F kN kN= + 3.3.1、 3.3.2为 使 用 阶 段 荷 载 情 况 ； 3.3.3为 施 工 阶 段 荷 载 情 况 。 计 算 详 图 见 图 3.1 图 3.1 桁 架 计 算 简 图 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 5 4.内 力 计 算 先 解 得 F=1的 桁 架 各 杆 件 的 内 力 系 数 。 然 后 求 出 各 种 荷 载 情 况 下 的 内 力 进行 组 合 ， 计 算 结 果 见 表 4.1 5.杆 件 设 计 5.1 上 弦 杆

14、截 面 设 计 整 个 上 弦 采 用 等 截 面 ， 按 GH、 HI杆 件 之 最 大 设 计 内 力 设 计 。 N=970.54 kN =970540 N 上 弦 杆 计 算 长 度 ： 在 桁 架 平 面 内 ， 为 节 间 轴 线 长 度 ： 150.8oxl cm= 在 桁 架 平 面 外 ， 根 据 支 撑 布 置 和 内 力 变 化 情 况 ， 取 ： 3150.8 452.4oyl cm cm= 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 6 因 为 3oy

15、oxl l= ， 选 用 两 个 不 等 肢 角 钢 ， 短 肢 相 并 （ 图 5.1.1） 腹 杆 最 大 内 力 N= 564.13 kN,查 钢 结 构 设 计 原 理 表 9.6.4， 节 点 板 厚 度 选 用12m,支 座 节 点 板 厚 度 用 14m。 设 60 =， 查 钢 结 构 设 计 原 理 附 录 4得 0.807 = 需 要 截 面 积 ： 2 2970540 593.70.807215NA m mf = = 需 要 的 回 转 半 径 ： 150.8 2.5160oxx li cm cm = = ， 452.4 7.5460oyy li cm cm = = 根

16、据 需 要 的 A、xi、 yi查 角 钢 规 格 表 ， 选 用 2 160 10 12， 260.1A cm= ，5.1xi cm= ； 7.82yi cm= ； 1/ 160/1213.3bt= ， 按 所 选 角 钢 进 行 验 算 ： 150.829.515.1oxx xli = = 1 1/ 13.30.56/ 0.564524/16015.83oybt l b= ， 只 需 求 y 。 查 表 得 0.819y = 。 2 2 2970540 / 197.14/ 215/0.819601yN Nm Nm NmA = = 所 以 截 面 适 合 。 本 文 仅 作 交 流 学 习

17、使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 7 5.2 下 弦 杆 截 面 设 计 整 个 下 弦 采 用 同 一 截 面 ， 按 最 大 设 计 值 计 算 。 964.81 964810giN kN N= 30 , 90ox oyl cml cm= 所 需 截 面 积 为 ：2 2964810 487.49215NA m mf= = 选 用 2 140 90 12， 因oy oxl l ， 故 用 不 等 肢 角 钢 ， 短 肢 相 并 （ 图 5.2.1） 2 252.80 4.87A cm cm= 4.

18、4xi cm= 6.89yi cm= 90 130.6 3506.89oyoy yli = = = 考 虑 下 弦 有 2 21.5m的 栓 孔 削 弱 ， 下 弦 净 截 面 面 积 ： 2 2 25280 221.512 4764A m m m= 2 2 2964810/ 201.2/ 215/4796nN Nm Nm NmA = = 满 足 要 求 。 5.3 端 斜 杆 aB截 面 设 计 （ 图 5.3.1） 杆 件 轴 力 ： 564.13 564130N kN N= 计 算 长 度 253.5ox oyl l cm= 。 因 为 ox oyl l=， 采 用 不 等 肢 角 钢

19、， 长 肢 相 并 ， 使x yi i 。 选 用 2 125 80 10， 239.42A cm= ， 3.98xi cm= ； 3.39yi cm= ；2/ 80/108bt= ， 253.563.693.98oxx xli = = 2 2/ 80.48/ 0.48253.5/815.2oybt l b= ， 只 求 0.694y = 。 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 8 2 2 2564130 / 206.2/ 215/0.6943942yN Nm Nm Nm

20、A = = 所 选 截 面 适 合 。 5.4 腹 杆 Hi截 面 设 计 （ 图 5.4.1） 最 大 拉 力 ： 29.54 29540N kN N= 最 大 压 力 ： 101.14 10140N kN N= 计 算 长 度 37.0ox oyl l cm= 。 因 为 ox oyl l=， 采 用 不 等 肢 角 钢 ， 长 肢 相 并 ， 使x yi i 。 选 用 2 10 63 6， 219.23A cm= ， 3.21xi cm= ； 5.0yi cm= ；2/ 63/610.5bt= ， 37104.981503.21oxx xli = = 2 2/ 10.50.48/ 0.

21、4837/6.325.6oybt l b= 2 209 m = 418 m。 上 弦 肢 尖 与 节 点 版 的 连 接 焊 缝 按 上 弦 内 力 的 15%计 算 。 设 肢 尖 焊 缝h 10f m= ， 节 点 板 长 度 为 2cm， 则 节 点 一 侧 弦 杆 焊 缝 的 计 算 长 度 为201020 802wl m m= ， 焊 缝 应 力 为 ： 2 2 20.1593560 / 125.3/ 160/20.71080Nf Nm Nm Nm = = 因 桁 架 的 跨 度 较 大 ， 需 将 桁 架 分 成 两 个 运 输 单 元 ， 在 屋 脊 节 点 和 下 弦 跨 中

22、节点 设 置 工 地 拼 接 ， 右 半 边 的 上 弦 和 竖 杆 与 节 点 板 连 接 用 工 厂 焊 缝 ， 左 半 边 的 上 弦与 节 点 板 的 连 接 用 工 地 焊 缝 。 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 14 6.4 下 弦 的 拼 接 节 点 “ i” 设 计 （ 图 6.4.1） 拼 接 角 钢 焊 缝 h 10f m= ， 则 所 需 焊 缝 计 算 长 度 ： 964810 21540.710160wl m m= 拼 接 角 钢 的 长 度

23、 取 450 m 2 215 m = 430 m。 设 “ Hi” 杆 的 肢 背 和 肢 尖 焊 缝 长 度 分 别 为 h 6f m= ， h 5f m= ， 则 所 需 的焊 缝 长 度 为 ： 肢 背 ： 0.7 0.710140m532 20.76160w we fNl mhf = = ， 加 2hf 后 取 7cm； 肢 尖 ： 0.3 0.310140m272 20.75160w we fNl mhf = = ， 加 2hf 后 取 4cm； 下 弦 与 节 点 板 连 接 的 焊 缝 长 度 为 16cm， h 6f m= 。 2 160210 140w fl l h m m=

24、 = 肢 背 焊 缝 验 算 ： 2 2 20.70.15 0.70.15964810/ 51.69/ 160/20.7 20.710140 wf ff wN Nm Nm f Nmhl = = = 焊 缝 强 度 满 足 要 求 。 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 15 6.5 支 座 节 点 “ a” 设 计 （ 图 6.5.1） 下 弦 杆 角 钢 水 平 肢 的 底 面 与 支 座 底 板 的 净 距 离 取 80m。 在 节 点 中 心 上 设 置加 劲 肋

25、， 加 劲 肋 的 高 度 与 节 点 板 的 高 度 相 等 ， 厚 度 为 14m。 支 座 底 板 的 计 算 支 座 反 力 ： 8 5080RF N= 支 座 底 板 的 平 面 尺 寸 采 用 420m 40m， 仅 考 虑 有 加 劲 肋 部 分 的 底 板 承 受支 座 反 力 ， 承 压 面 积 为 2280 234 6520m m m 。 验 算 柱 混 凝 土 的 强 度 ： 2 2 25080 / 7.7 / 14.3/6520 cnR Nm Nm f NmA = = = 底 板 的 厚 度 按 桁 架 反 力 作 用 下 的 弯 矩 计 算 ， 节 点 板 和 加 劲

26、 肋 将 底 板 分 成 四 块 ，每 块 板 为 两 相 邻 支 承 而 另 两 相 邻 自 由 的 板 ， 每 块 板 的 单 位 宽 度 的 最 大 弯 矩 为 ： 21M a = ， 1 237a m= ， 查 表 得 0.042 = 则 有 ： 2 21 0.0427.7 237 / 1830.19 /M a Nmm Nmm = = 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 16 底 板 厚 度 ： 6 61830.19 2.6215Mt m mf = = ， 取 2

27、4t m= 加 劲 肋 与 节 点 板 的 连 接 焊 缝 计 算 偏 安 全 地 假 定 一 个 加 劲 肋 的 受 力 为 桁 架 支 座 反 力 的 1/4，即 ： 5080 127204 4R N N= 则 焊 缝 内 力 为 ： 102020 652e m m = + 1272065 826800M Nm Nm= 设 焊 缝 h 6f m= ， 焊 缝 长 度 取 60 360w fl h m= ， 则 焊缝 应 力 为 ： 2 2 2 2 2212720 8268006 / 56.25/ 160/20.76360 20.763601.2 Nm Nm Nm + = 节 点 板 、 加

28、 劲 肋 与 底 板 的 连 接 焊 缝 计 算 设 焊 缝 传 递 全 部 支 座 反 力 R=5080N， 其 中 每 块 加 劲 肋 各 传 递 127204R N= ，节 点 板 传 递 25402R N= 。 设 节 点 板 与 底 板 的 连 接 焊 缝 的 焊 脚 尺 寸 h 6f m= ， 则 焊 缝 长 度 ( )242012 816wl m m= ， 焊 缝 强 度 验 算 如 下 ： 2 2 2 2/2 2540 / 74.23/ 1.2160/ 195.2/0.7 0.78166f w fR Nm Nm Nm Nml h = = = 每 块 加 劲 肋 与 底 板 的

29、连 接 焊 缝 长 度 为 ： ( )21012 196wl m m= 2 2 2 2/4 12720 / 154.51/ 1.2160/ 195.2/0.7 0.71966f w fR Nm Nm Nm Nml h = = = 满 足 要 求 。 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 17 6.6. 其 余 各 杆 件 的 焊 脚 尺 寸 、 焊 缝 长 度 以 及 各 节 点 板 尺 寸 分 别 见 表 6.1和 表 6.2 表 6.1杆 件 焊 缝 长 度 表 杆 件

30、 焊 脚 尺 寸 焊 缝 长 度 名 称 编 号 计 算 内 力 /kN 肢 背 肢 尖 肢 背 肢 尖 aB -564.132 10 8 20 10 Bc 437.568 6 5 240 130 cD -345.984 6 5 20 90 De 235.32 5 4 160 90 -97.36 eF 8.49 5 4 80 50 83.12 Fg -6.93 4 4 80 40 37.19 gH -36.56 5 4 40 40 -101.14 斜 腹 杆 Hi 29.54 6 5 70 40 Aa -31.8 4 4 40 40 Cc、 Ee、Gg -63.6 5 5 50 40 竖 杆

31、Ii 0 5 5 40 40 表 6.2 节 点 板 尺 寸 节 点 编 号 节 点 板 尺 寸 m 部 分 简 图 a 510 435 14 c 40 385 12 e 360 315 12 g 310 240 12 下 弦 节 点 i 320 35 12 A (180/175) （ 90/140） 12 B 50 （ 35/285） 12 C (180/175) （ 90/140） 12 D 430 （ 325/280） 12 E (180/175) （ 90/140） 12 F 30 （ 230/20） 12 G (180/175) （ 90/140） 12 H 270 （ 215/18

32、5） 12 上 弦 节 点 I 20 160 12 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 18 7.参 考 文 献 1 张 耀 春 ， 周 绪 红 . 钢 结 构 设 计 原 理 M 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 204 2 钢 结 构 设 计 规 范 （ GB5017 203） . 北 京 ： 中 国 计 划 出 版 社 ， 203 3 房 屋 建 筑 制 图 统 一 标 准 （ GB/T 5001 201） . 北 京 ： 中 国 计 划 出 版 社 ， 202 4 建 筑 结 构 制 图 标 准 （ GB/T 50105-201） 北 京 ： 中 国 计 划 出 版 社 ， 202 5 钢 结 构 设 计 手 册 （ 上 册 ） （ 第 三 版 ） 北 京 ： 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 ， 204 本 文 仅 作 交 流 学 习 使 用 广 东 工 业 大 学 08级 某 学 生 Q543519547 （ 施 工 图 可 加 Q索 取 或 另 下 载 ） 19 8.致 谢 本 课 程 设 计 得 以 顺 利 进 行 有 赖 于 高 泉 老 师 、 汪 新 老 师 和 李 璟 老 师 等 三 位 老 师的 精 心 点 拨 。 *。