. . . .钢结构课程设计班 级： 建工1003班 姓 名： 刘政华 学 号： 201030135 指导老师： 周莉莉 2012年 1 月 2 日目录一、设计资料1二、结构形式及支撑布置2三、荷载计算4四、内力计算5五、杆件设计6六、节点设计10七、参考资料17八、附表一18九、附表二19一、设计资料某车间跨度为24m，厂房总长度72m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.56 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。屋架形式荷载（标准值）永久荷载：改性沥青防水层0.35kN/m220厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m2100厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m2屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L）kN/m2可变荷载基本风压： 0.35kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.30kN/m2积灰荷载 0.75kN/m2不上人屋面活荷载 0.7kN/m2二、结构形式及支撑布置桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示图2.1 桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置如图2.2所示图2.2 桁架支撑布置符号说明：SC：上弦支撑； XC：下弦支撑； CC：垂直支撑GG：刚性系杆； LG：柔性系杆三、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，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（=0.12+0.011跨度）计算，跨度单位为m。标准永久荷载： 改性沥青防水层 1.004x0.35=0.351kN/m220厚1:2.5水泥砂浆找平层 1.004x 0.4=0.402kN/m2100厚泡沫混凝土保温层1.004x 0.6=0.602kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.004x 1.4=1.406kN/m2屋架和支撑自重为 0.120+0.011x24=0.384kN/m2 _共 3.145kN/m2标准可变荷载：屋面活荷载 0.7kN/m2积灰荷载 0.75kN/m2_共 1.45kN/m2考虑以下三种荷载组合 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）全跨节点荷载设计值：（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：对结构不利时：（按永久荷载效应控制的组合）（按可变荷载效应控制的组合）对结构有利时：半跨可变荷载设计值： （3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合） 全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：对结构有利时：半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：四、内力计算荷载组合（1）计算简图如图4.1，荷载组合（2）计算简图如图4.2，荷载组合（3）计算简图如图4.3.图 4.1 荷载组合（1）图 4.2 荷载组合（2）图 4.3 荷载组合4.3由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1五、杆件设计（1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG、GH杆件的最大设计内力设计。N=788.27kN=788270N上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：因为=3，故宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力N=470.35kN节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm 设=60，选用角钢，为b类截面，查表得。需要截面积：需要的回转半径：根据需要的A、查角钢规格表，选用21409010，=2.85cm，=7.70cm，按所选角钢进行验算： 截面和界面都为b类截面，由于，只需要求。查表的=0.806。 故所选截面合适。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计。N=779070N平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为：，所需截面面积：选用2，=2.56cm，=6.77cm，由于，故用不等肢角钢短肢相并考虑到下弦有的栓孔削弱，下弦净截面面积： 所选截面合适。（3）端斜杆aB杆件轴力： N=470.35kN=470350N计算长度，因为，故采用不等值角钢长肢相并。使设=60，查表得。选用2，按所选角钢进行验算： 截面和界面都为b类截面，由于，只需要求。查表的=0.683。故所选截面合适。（4）腹杆He最大拉力： 21.46kN最大压力： 97.75kN按最大压力进行计算，设计计算值为97.75kN。由于节点板的嵌固作用，桁架平面内的计算长度取，节点板在桁架平面外的刚度很小，故桁架平面外的计算长度仍取节间距离，即。设=60，查表得，选用等肢角钢，2，按所选角钢进行验算： 截面和界面都为b类截面，由于，只需要求。查表的=0.433。由于腹杆压力大于拉力，故可不比验算拉应力。故所选截面合适。（5）腹杆Bb腹杆拉力设计值为 N=357.85kN选用2组成梯形截面，按所选截面进行验算：平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为， ， 故所选截面合适。(6)竖杆Ie竖杆拉力设计值： N=144.39kN 选用2组成十字形截面，按所选截面进行验算：平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为， ， 故所选截面合适。其他腹杆：竖杆Aa、Cb、Ec、Gd选用2组成的十字形截面，腹杆Db选用2短肢相并，腹杆Dc、Fd、Hd选用2组成的梯形截面，腹杆Fc选用2组成的梯形截面。经验算，所选截面都能满足要求。各杆件的截面的选择见附表2六、节点设计（1）下弦节点“b”有E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为： 肢背：，加后取16cm 肢尖： ，加后取10cm设“Db”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为： 肢背：，加后取14cm 肢尖： ，加后取7cm“Cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取。 根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为310mm400mm。 下弦与节点板的连接的焊缝长度为400mm，。焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为，肢背的力最大，取肢背进行计算，则肢背处的焊缝应力为： 焊缝强度满足要求。（2）上弦节点B“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“Ba”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为： 肢背： ，加后取16cm 肢尖： ，加后取11cm考虑焊缝长度，同时为了在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，选择节点板尺寸为295mm480mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。验算上弦杆的焊缝： 忽略桁架上弦坡度的影响，假定集中荷载F与上弦杆垂直。上弦肢背承受集中荷载，肢尖承受左右弦杆的内力差。槽焊缝的计算焊角尺寸为 ，=8mm由节点板的长度确定槽焊缝的长度为480mm，上弦肢尖角焊缝的剪应力为：故焊缝强度满足要求。（3）下弦节点“c”设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为： 肢背：，加后取11cm 肢尖： ，加后取6cm设“Fc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为： 肢背：，加后取8cm 肢尖： ，由于焊缝计算长度不得小于和40mm，肢尖焊缝长度取6cm。“Cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取。节点板取265mm315mm，取，下弦杆与节点板的焊缝长度为315mm，焊缝受左右弦杆的内力差为，受力较大的肢背处的剪应力为：焊缝强度满足要求。（4）下弦节点“d”设“Fd”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为： 肢背：，计算长度取48mm，加后取7cm 肢尖： ，计算长度取48mm，加后取6cm设“Hd”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为： 肢背： ，计算长度取48mm，加后取7cm 肢尖： ，计算长度取48mm，加后取6cm。“Cb”杆的内力为52890N，。肢背：，焊缝长度取6cm，肢尖的力比肢背的小，肢尖焊缝长度取6cm。节点板取255mm285mm，由于d点左右两端的拉力值相差不大，可只按构造确定其焊角尺寸为。（5）下弦节点“e”腹杆“eH”计算内力为97.75kN，肢背的焊缝长度为：，加后取7cm肢尖：48mm，取焊缝长度为6cm。节点板取325mm270mm。验算下弦节点板的焊缝。计算内力为0.15779.07kN=116.86kN，焊缝长度为270，焊缝肢背的剪应力为：，肢尖受力较小，不必验算。故焊缝合适。竖杆“eI”焊缝计算：拉力为144.39kN，取，考虑起弧和灭弧，焊缝长度取7cm，肢尖受力较小，按构造确定焊缝长度为6cm。下弦拼接角钢的总长度为采用与上弦统一钢号的角钢进行拼接，垂直肢截取宽度