1、24m 钢结构开 始 设 计1、设计资料1）某厂房跨度为 24m，总长 90m，柱距 6m，屋架下弦标高为 18m。2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上 45 柱截面 400400，混凝土强度等级为 C30。3）屋面采用 1.56m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 （屋面板不考虑作为支撑用） 。4）该车间所属地区为北京市5）采用梯形钢屋架考虑静载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 、 二毡三油加绿豆沙、 找平层 2cm 厚、 支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用 Q345 钢，焊条为 E50 型。2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=
2、（ 30401990 ）/10500=1/10；屋架计算跨度 L02400030023700mm；端部高度取 H=1990mm，中部高度取 H=3190mm（约 1/7。4） 。屋架几何尺寸如图 1 所示：1990 1350 2290 2590 2890 31902608 2859 319 3702535 2859 3129 39615091508150Aa c e g IBC D F G H I15008=12001508150815081508 15081508起拱50图 1：24 米跨屋架几何尺寸3、支撑布置由于房屋长度有 90 米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨
3、中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 （如图 2 所示）上 弦 平 面 支 撑 布 置屋 架 和 下 弦 平 面 支 撑 布 置垂 直 支 撑 布 置4、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：荷载计算表荷载名称 标准值 (KN/m2)预应力钢筋混泥土屋面板 1.4二毡三油加绿豆沙 0.4找平层 cm 厚 0.4屋架及支撑重量 0.12+0.01124=0.384永久荷载总和 2.58屋面活载（大于雪荷载） 0.7可变荷载总和 0.7计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨静荷载加全
4、跨活荷载）节点荷载 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载 Q21.4， 20.9，则节点荷载设计值为F（1.22.584+1.40.70+1.40.90.80 ）1.56 45.7992kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载 Q21.4， 20.9，则节点荷载设计值为F（1.352.584+1.40.70.70+1.40.90.80）1.56046.593 kN2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷
5、载 Q21.4， 20.9 全垮节点永久荷载F1=（1.22.584）1.5627.9072kN半垮节点可变荷载F2（1.40.70+1.40.90.80）1.5617.892kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载 Q21.4， 20.9全垮节点永久荷载F1=（1.352.55）1.5631.347 kN半垮节点可变荷载F2（1.40.70.70+1.40.90.80）1.5631.347kN故应取 P46.23kN3) 全跨屋架和支撑自重、 （左）半跨屋面板荷载、 （左）半跨活荷载+集灰荷载 由可变荷载效应控制的组合计算：取
6、永久荷载 G1.2，屋面活荷载Q11.4，屋面集灰荷载 Q21.4， 20.9全跨屋架和支撑自重F3=1.20.3841.564.4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷载F4（1.21.4+0.71.4 ） 1.5623.94kN 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 G1.35，屋面活荷载Q11.4、 10.7，屋面集灰荷载 Q21.4， 2 0.9 全跨屋架和支撑自重F31.350.3841.56 4.617kN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4（1.351.4+1.40.70.7）1.5623.184kN5屋架杆件内力计算见附表 16选择杆件截面按腹杆最大内力 N =-413.28KN,查
7、表 7.6，选中间节点板厚度为 8mm，支ab座节点板厚度 10mm。1） 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力 N =-711.01KN 计算FH在屋架平面内：为节间轴线长度，即 l =l。=150.8cm, oxl =301.6cmoy0.659 A N/ f711010/(0.659310100)=34.803cmreq2假定 70 i =l / 150.8/702.54cmxreqoi l / 301.6/705.08cmyry由附表 9 选 2 1258010，短肢相并，如下图所示，A219.71 39.42 cm 、i =2.26cm、i =6.04cm2xy截面验算： l /
8、i 150.8/2.26=66.70.56 l / b =0.56301.6/12.5=13.51,则：1 oy13.7 *b /t（1+ l /52.7 b1 ）=3.714 （1+301.6 0.8 /52.712.5 ）yz12t224=54.1 x故由 66.7 查附表 1.2 得 0.686ma 由 N/ A=711.011000/(0.68639.42100)262.93N/ ,由 查附表 1.2 得 0.472yzxyzx则 413.281000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.430xyzx=253.471000/(0
9、.411*23100)= 268.14 N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.375xyzx=114.62103/(0.37523102)=132.89 N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.235xyzx=58.581000/(10.84100)=54.04N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.250xyzx=36.031000/(12.28100)=29.34 N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.253xyzx=27.241000/(12.28100)=22.18N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.411，则：xyzx=23.3103/(0.41112.28102)=46.1
10、7N/ ,则由 查附表 1.2 得 =0.328，则：xyzx=46.59103/(0.32812.28102)=115.67 N/ f(满足)nA/N 2mIi 杆N 136.52KN，L =0.9L=0.9319=287.1cmiI 0选用 2 635 如图所示十字相连，查附表 8 得：A12.28 cm ， =2.452xo= =287.1/2.45=117.2 350(满足)xo0/xiL=136.52103/(12.28102)=111.17 N/ f(满足)nN 2m7、节点设计在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公
11、式为：角钢肢背所需焊缝长度 ：1l120.7wfKNh角钢肢尖所需焊缝长度 ：2l2.f如腹杆 aB，设计杆力 N-413.28 kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf18mm，h f26mm。因 aB 杆系不等边，角钢与长肢相连，故K10.65，K 20.35。则：l1(0.65413.2810 3)/(20.78200)=119.9mm 取 l1130mml2(0.35413.2810 3)/(20.76200)=86.09,取 l2 100mm其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取肢背与肢尖的焊脚尺寸各为hf16mm，h f25mm，l 1l 28h
12、 f+1060 mm腹杆焊缝尺寸：肢背焊缝 肢尖焊缝杆件 名称设计内力（kN） l1（ mm） ht（mm） l2（ mm） ht（mm）aB -413.28 130 8 100 6Bc 320.56 120 8 70 6cD -253.47 90 8 60 6De 172.39 90 6 60 5表中 1l、1 2 为取整后数值、下弦节点“c” （见附图）先计算腹板与节点板的连接焊缝：B-c 杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，h f2=6mm，则所需焊缝长度：肢背：Lw1=0.7320560/(20.78200)=100.175mm 用 120mm肢尖：Lw2=0.3320560/(
13、20.76200)=57.243mm 用 100mm腹杆 D-c 杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：h f1=8mm, lw1 取 90mmhf2=6mm, lw2 取 60mmC-c 杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为 5mm。其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差 N=537.22-220.38=316.84KN。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为305cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为 8mm，则计算长度 lw=305-16=289cm。肢背焊缝应力为： 3220.7516.8407./0/29fNmNm 、上弦“B”节点（见附图）同样先计算腹杆 B-a、B-c 的杆端焊缝，方
14、法同上。“Bc”杆的与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。 “Ba”杆的肢背和肢尖焊缝和8fhm6f肢背： ，取0.5.74132609.28wefNl mh130肢尖： ，取“.3efl上弦肢背的槽焊缝内的应力由下面计算得到： “8,6ffhm上弦与节点板间焊缝长度为 350m2 22 21 4593.74601. 1.0.7 859.486fwfPKNhlMaa2 22 21“ 465930.541. 1.0.77036.4fwfPKNhlaa附图 下弦“c ”节点都满足要求。 、屋脊节点 （见附图）上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅受屋面板传来的集中荷载，一般可不作验算。
15、角钢肢尖焊缝应取上弦内力 N 的 15%进行计算，即 其产生的偏心弯矩为0.15.685.3102.87NkA。28704MeNm节点板尺寸如下图所示：设肢尖焊角尺寸 ，则焊缝的计算长度2fh2065183wl m验算肢尖焊缝强度： （满足）22 2232260.70.71841.8036690/0/ffwfwwfllNmNm拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成形。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受的内力计算。设角焊缝焊脚尺寸 。则接头一侧需要的焊缝计8fhtm算长度为： 3685.10540.7472wwflh拼接角钢的总长度为：1221538028364wflha附图 上弦“B ”节点取 40
16、lm拼接角钢竖肢需切去的高度为： 510823fthm取 ，即竖肢余留高度为 。25m、支座节点 （见附图）根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用 。为便于施焊，取底38014板上表面至下弦轴线的距离为 。且在支座中线处设加劲肋 ，高160m901度与节点板相同也为 。4底板计算支座反力 7.5932.RFkN根据构造需要，取底板尺寸为 。锚栓采用 ，并用图示 U824M形缺口。柱采用的 C30 混凝土 。作用于底板的压应力为：214/cf（满足）32226.150.7/98cnpmfmA底板被节点板和加劲肋分成 4 块两相邻边支承板，故应计算底板单位宽度上的最大弯矩：查表得17.204698
17、ba0.562 21.5.719.8./MpNm需要的底板厚度： 取65613.9Mtf20t加劲肋计算设 ，取焊缝最大计算长度6fhm0645wflhm，326.158.44RVkN81.542.80.5MVekNm222233220.70.76485181.5401663/0/ffwfwwfhlhlNmNm 加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算，取 。in1.5.6.7fht812220190251876wflabch m（满足）3 2.156./0/0.778wf fffwRNmNhl 其余节点见施工祥图课程设计小结设计安排1228 和同班级人集中学习讨论开始设计12.29 资料查阅与解决
18、设计中存在的问题，开始荷载计算1.2 杆件内力的计算及杆件截面的选择，初步绘制 CAD 图1.3 杆件的连接（节点板的设计） ，并绘制 CAD 图1.4 完成施工祥图并整理资料通过这次钢屋架课程设计，我对其普通钢屋架的造型计算构造和施工图绘制有了初步的了解。总结了一下，获得的东西还真是不少。首先是钢屋架荷载的计算。一开始接触这个课程设计可以说碰到的第一个难题就是钢屋架荷载的计算，看课本的计算过程疑虑重重，而且我借的不同的参考书有的不同的解法。后来我仔细回顾了第三章的内容，把荷载计算的原理看了两遍，本着万变不离其宗的原则，发现不管何种做法都是在原理的前提下做的，只不过，有的参考书是过去的老规范。
19、而课本是在经验的前提下取的永久性荷载的结论。我把两种荷载仔细验算一遍，发现它的结论是正确的。这样学下来，我才发现其实知识不是像想象中的那么难，不惧怕，塌实，就可以掌握。后来就是杆件内力的计算了。这部分花费了我比较长的时间，杆件的计算长度，截面形式，截面选择及构造要求，填板的设置及节点板的厚度。一路下来，东西多而散，在设置的时候不能偏袒哪一方面。比如强度符合了，才发现材料有些浪费了，经济合理不符合了。在反反复复的修改中，我也对一些规范熟记于心。到了设计的后期，难搞的就是接点设计的原则和要求和施工图的内容和绘制。单纯的看课本有些不懂，我查阅了有关的书籍和网上资料，多少能参透一些，但是直到现在结束了，对于一些规定和经验值，我还不能熟练运用，有些甚至一知半解。其中在 CAD 图的绘制过程中由于自己还不是很熟练的掌握，导致设计进程落后。我想这是对假期时间提高自己的专业绘图水平的一个提醒。课程设计结束了，我相信这次课程设计的收获还是很大的，作为首次设计专业东西，好奇和上进心让我仔细完成了属于自己的设计。看着这份小小成果，确实有些成就感。尽管设计之中还存在一些问题，但是我相信它对我的影响要远远大于一个学分，一门考试。希望老师能对其中的不合理之处作一下指导，我能从中认识到自己的不足。
