钢结构课程设计

XX工程学院建筑钢结构课程设计班级：学号：姓名：1目录前言………………………………………………………2某车间刚屋架设计1.设计资料…………………………………………………32.荷载计算…………………………………………………53.荷载组合…………………………………………………54.内力计算…………………………………………………65.杆件设计…………………………………………………76.节点设计…………………………………………………11参考文献…………………………………………………192前言本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。3某车间钢屋架设计1.设计资料１.１屋面类型无檩屋面，屋面采用1.5X6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。１.２杆件及连接杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f=215N/mm²。角焊缝强度设计值为2/160mmkNfwf１.３屋架主要尺寸Ⅰ.跨度30ｍⅡ.屋架上弦坡度１/１０Ⅲ.架端架高度1990ｍｍⅣ.屋架跨中高度3340ｍｍ１.４其他设计资料Ⅰ.厂房长度２４０ｍⅡ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶Ⅲ.柱距６ｍⅣ.柱网布置如图4Ⅴ.架几何尺寸Ⅵ.屋架支撑布置52.荷载计算预应力混凝土大型屋面板1.01.4kN/m2=1.4kN/m2屋架自重0.12+0.01130=0.45KN/m2永久荷载2.2KN/m2共4.05kN/m2屋面活载1.0kN/m23.荷载组合由永久荷载控制的荷载组合值为q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡由可变荷载控制的荷载组合值为q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡故永久荷载控制的组合起控制作用。Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载F=6.45×1.5×6=58.05KNⅡ.全垮永久荷载加半跨可变荷载6全垮节点永久荷载设计值：1F=1.35×4.05×1.5×6=49.21KN半跨节点可变荷载设计值：2F=1.4×0.7×1.0×1.5×6=8.82KNⅢ.半跨屋面板荷载加半跨可变荷载加全垮屋架自重全垮节点屋架自重荷载设计值：3F=0.45×1.35×1.5×6=5.47KN半跨节点屋面板自重和半跨屋面荷载设计值：4F=（1.4×1.35+1.0×1.4）×1.5×6=29.61KN4.内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下所示由电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合。计算简图和结果见下表：7屋架杆件内力组合表F=58.05F1=49.21F2=8.82F3=5.47F4=29.61杆件名称内力系数第1种组合第2种组合第3种组合计算杆件内力∕KN全跨①左半跨②右半跨③F×①F1×①＋F2×②F1×①＋F2×③F3×①＋F4×②F3×①＋F4×③上弦杆AB0000.000.000.000.000.000.00BC、CD-11.317-8.199-3.118-656.95-629.22-584.41-304.68-154.23-656.95DE、EF-18.167-12.518-5.649-1054.59-1004.41-943.82-470.03-266.64-1054.59FG-20.686-13.037-7.649-1200.82-1132.94-1085.42-499.18-339.64-1200.82GH-21.454-13.836-7.618-1245.40-1177.78-1122.94-527.04-342.92-1245.40HI-22.282-13.014-9.268-1293.47-1211.28-1178.24-507.23-396.31-1293.47IJ、JK-22.747-13.482-9.265-1320.46-1238.29-1201.10-523.63-398.76-1320.46下弦杆ab6.3444.6881.656368.27353.54326.79173.5183.74368.27bc15.19110.7504.441881.84842.36786.72401.40214.59881.84cd20.09513.4246.6711166.511107.271047.71507.40307.451166.51de22.04313.5868.4571279.601204.561159.33522.86370.991279.60ef21.10410.55210.5521225.091131.601131.60427.88427.881225.09斜腹杆aB-11.424-8.442-2.982-663.16-636.63-588.48-312.46-150.79-663.16Bb8.8536.2482.605513.92490.76458.63233.43125.56513.92bD-7.482-4.935-2.547-434.33-411.72-390.65-187.05-116.34-434.33Dc5.4873.2422.245318.52298.61289.82126.0196.49318.52cF-4.199-2.015-2.184-243.75-224.41-225.90-82.63-87.64-243.75Fd2.6620.7131.949154.53137.29148.1935.6772.27154.53dH-1.5040.408-1.912-87.31-70.41-90.883.85-64.84-90.88He0.283-1.4411.72416.431.2229.13-41.1252.6052.60eg1.6343.676-2.04294.85112.8362.40117.78-51.53117.78gI0.6470.647037.5637.5531.8422.703.5437.56gK2.3444.391-2.047136.07154.0897.29142.84-47.79154.08竖杆Aa-0.5-0.50-29.03-29.02-24.61-17.54-2.74-29.03Ie-1.496-1.4960-86.84-86.81-73.62-52.48-8.18-86.84Cb、Ec、Gd、Jg-1-10-58.05-58.03-49.21-35.08-5.47-58.05Kf0000.000.000.000.000.000.005.杆件设计Ⅰ.上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计8N=-1320.46kN=-1320460N上弦杆计算长度如下：①在屋架平面内：为节间轴线长度oxl=150.7cm②在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取oyl=3×150.7=452.1cm因为oyl=3oxl，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并腹杆最大内力N=663.16kN，查课程设计指导书表1得，所以中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。假定=70，查教材附录得=0.751。需要截面积：A=φfN=751.0*2151320460=81782mm需要的回转半径：xi=oxl/λ=707.150=2.15㎝yi=oyl/λ=701.452=6.46㎝选用2∟20012514短肢相拼，A=87.73cm2,ix=3.544㎝，yi=9.66㎝则xoxxil=4.351507=42.57＜[λ]=150，yoyyil=6.964521=46.8＜[λ]=150tb114.290.561bloy=0.562004521=12.66，yz3.7tb141227.521btloy=3.7×14200×4222007.521445211=55.379查表得0.831AN87730.8311320460=181.122/mmN＜2/215mmNfⅡ.下弦杆整个下弦截面采用统一截面，按de杆最大内力设计。N1279.6KN=1279600N屋架平面内取节间轴线长度cmlx3000屋架平面外根据支撑布置取01485ylcm所需截面263.59512151279600mmfNAn选用2∟18011012因为oyl＞oxl，故用不等肢角钢短肢相并A=67.42cm2,ix=3.11㎝，yi=8.75㎝yoyyil=76.81485=169.5＜[λ]=350xoxxil=11.3300=96.5＜[λ]=350考虑下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面积：An=6742.4－2×21.5×12mm2=6226.4nAN6226.41279600=205.52/mmN＜2/215mmNfⅢ.斜腹杆按aB杆件最大内力设计杆件轴力N=-663.16KNoxl2577mm，oyl2577mmt=12mm选用2∟1409012因为l0x=l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix≈iy10A=52.80cm2,ix=4.44㎝，yi=3.77㎝则xoxxil=44.47.257=58.04＜[λ]=150yoyyil=77.37.257=68.36＜[λ]=150tb27.5＜0.482bloy=0.48×902577=13.74yzy224209.11tlboy=36.68×2241225779009.11=73.47查表得0.729AN52800.729663160=172.292/mmN＜2/215mmNfⅣ.竖杆按Ie杆件最大内力设计N-86.84KN=-86840Noxl0.8l=0.8×314.2=2513.6mm，oyl3142mmt=8mm内力较小，按[λ]=150选择，需要的回转半径为ix=15036.251oxl1.68㎝，yi=1502.314oyl2.09㎝选用2∟638，A=19.03cm2,ix=1.90㎝，yi=3.10㎝则xoxxil=0.196.2513=132.3＜[λ]=150yoyyil=313142=101.4＜[λ]=150tb7.88＜0.58bloy=0.58×633142=28.93yzy224475.01tlboy=101.4×2248314263475.01=102.6查表得0.538AN19030.53886840=84.822/mmN＜2/215mmNf11各杆杆件截面选择见下表：杆件截面选择表杆件最大计算内力（KN）截面规格截面面积（cm2)名称编号上弦杆AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、IJ、JK-1320.46∟200×125×1487.73下弦杆ab、bc、cd、de、ef1279.60∟180×110×1267.42斜腹杆aB、Bb、bD、Dc、cF、Fd-663.16∟140×90×1252.80dH、He、eg、ig、gK154.08∟70×513.75竖杆Aa、Cb、Ec、、Gd、Ie、Kf、Jg-86.84∟63×819.036.节点设计重点设计“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五个典型节点，其余节点设计类同。Ⅰ.上弦节点B12用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值wff=160N/2mm。设aB杆的肢背和肢尖的焊缝fh8mm和6mm，N=663.16kN则所需焊缝长度为'wl=wfefhN265.0=16080.7266316065.0=240.5mm，加2fh=16mm取260mm''wl=wfefhN235.0=16060.7266316035.0=172.7mm，加2fh=12mm取190mm设Bb杆的肢背和