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1、钢结构设计课程设计计算书钢结构设计课程设计计算书1、工程概况、工程概况某车间厂房总长度为 45m。车间设有两台 30 吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图 1） ，无吊顶，屋架下弦标高为 10m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为 400400，混凝土强度等级为 C20。屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C 型檩条。屋面恒荷载恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)标准值为 0.50kN/。屋面活荷载标准值为0.20kN/。不考虑积灰荷载、风荷载不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载雪荷载（kN/）为 0.75KN/m，不考虑
2、全垮积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为 0=1.0。屋架采用 Q235B 钢，焊条采用 E43 型。2屋架几何尺寸屋架几何尺寸根据设计要求，采用三角形豪式屋架。屋面坡度 1:2.5。屋面倾角。80.21sin=0.3714，cos=0.9285。屋架计算跨度：L =L-300=17700mm0屋架跨中高度：h=8850/2.5=3540mm上弦长度 L = 1L /2cos=17700/(2)=953109285. 0节间长度 S=2383；节间水平投影长度 S =2213。1图图 1 屋架形式和几何尺寸屋架形式和几何尺寸3支撑布置支撑布置屋架上弦横向水平支撑在厂房离端第一区间设置，下弦横向
3、水平支撑与之相同。下弦水平纵向水平支撑通长设置。竖向垂直支撑在屋架中部设置，位于上弦横向支撑开间（如下图） 。竖向垂直支撑所在开间下弦平面设刚性支撑，其他屋架开间下弦平面尚需设置柔性支撑。4檩条布置檩条布置在节点设置檩条，檩条间距 2383mm。在檩条三分点处设两道拉条。5屋架节点荷载屋架节点荷载可变荷载按雪荷载 0.75KN/取。 图图 2 屋架支撑布置图屋架支撑布置图 在此荷载作用下节点荷载：P = KN/12 . 10.5 7.5 2.383 cos58.11P = KN/21.4 0.75 7.5 2.383 cos20.22通过查建筑结构静力计算手册得内力系数，再按相应组合得表 1:
4、屋架内力组合表屋架内力组合表 表表 1 1单项荷载内力内力系数活载内力组合杆件 全跨半跨恒载全跨半跨恒+全恒+半最不利 组合AB-9.42 -6.25 -109.08 -190.47 -126.38 -299.56 -235.46 -299.56 BC-8.08 -5.00 -93.57 -163.38 -101.10 -256.94 -194.67 -256.94 CD-6.73 -3.75 -77.93 -136.08 -75.83 -214.01 -153.76 -214.01 上 弦 杆DE-5.39 -2.50 -62.42 -108.99 -50.55 -171.40 -112.9
5、7 -171.40 AI8.75 6.25 101.33 176.93 126.38 278.25 227.70 278.25 IH8.75 5.00 101.33 176.93 101.10 278.25 202.43 278.25 HG7.50 3.75 86.85 151.65 75.83 238.50 162.68 238.50 下 弦 杆GF6.25 2.50 72.38 126.38 50.55 198.75 122.93 198.75 BI0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 CH0.50 0.50 5.79 10.11 10.11 15
6、.90 15.90 15.90 DG1.00 1.00 11.58 20.22 20.22 31.80 31.80 31.80 竖 腹 杆EF3.00 1.50 34.74 60.66 30.33 95.40 65.07 95.40 BH-1.35 -1.25 -15.63 -27.30 -25.28 -42.93 -40.91 -42.93 CG-1.60 -1.60 -18.53 -32.35 -32.35 -50.88 -50.88 -50.88 斜 腹 杆DF-1.95 -1.95 -22.58 -39.43 -39.43 -62.01 -62.01 -62.01 6杆件截面选择杆件截
7、面选择弦杆最大内力为-299.56 KN，查表选择中间节点板厚度 8mm，支座节点板厚度 10mm。6.16.1 上弦杆上弦杆上弦杆采用等截面，计算取 AB 段。N=-299.56KN。在屋架平面内，为节间轴线长度：L=2383mm；ox在屋架平面外，取 L =2=4766mm。采用不等肢角钢短肢相并。y02383设，f =235N/mm80y2查表得，需要截面 A=N/f=2025mm688. 0215688. 0299560 2相应回转半径： ;mmix79.29802383mmiy58.59804766根据需要选择 2L 125808（短肢相距 8mm）A=3200mm ， ； =104
8、.52mmimmiyx60,8 .2200xx xil04 .2156. 063.158125101bltby4 .79604766yyz，根据104.5 查表查表得：yxx524. 0N/mm 480mm，满足要求。62.61)22. 1(22f f2mml70027.2.37.2.3 底板计算底板计算根据构造需要，取底板尺寸为 240240，锚栓采用 M24 支座反力 R=4P=431.8=127.2KN。C20 混凝土，柱顶混凝土压应力：f= N/mm1062. 150502254/24012720022c nfAR 2; M=-5 . 0163/82/11ab0602. 00.0602
9、1.62163 =2500Nmm2底板厚度计算：t=，选用 16mm。mmfM6 . 8)/6(7.2.4 加劲肋与节点板焊缝计算加劲肋与节点板焊缝计算加劲肋厚度采用 10mm，加劲肋下端切角宽度和切角高度均为 15mm，焊脚尺寸取为 5mm。V=R/4=31.8KN；M=Ve=31.860=1908KN.m；l=160-15-52=135mmw=80.8 N/mm 1.22160=195.2 N/mm2227 . 027 . 02 6 wfwfflhV lhM 22（5）加劲肋节点板与底板的连接焊缝计算焊脚尺寸取为 5mm，加劲肋切口尺寸 C =15mm，焊缝总长度：1-62h=2240+2
10、（240-10-215）=900mm)22(221ctbalwf= N/mm 1.22160=195.2N/mmfwflhR 7 . 04 .4090057 . 012720022满足要求。7.3.7.3.屋脊节点屋脊节点 E E采用与弦杆同号角钢进行拼接。将角钢的竖肢切成斜口弯曲后对焊。设焊缝 h=5mm，接头一侧所需的焊缝计算长度：f1wlmmfhNw ff8016057 . 04171400 7 . 041拼接处左右弦杆间隙取 40mm，需要拼接角钢长度：224mm，实际采用 cos1 24022fwahll拼接角钢长度 400mm对于上弦杆与节点板间连接焊缝，假定节点荷载 P 由上弦角
11、钢肢背处的槽焊缝承担，计算如下： ，实际采取节点板满焊，满足要求。mmfhPw ff93.2816057 . 0231800 7 . 021上弦角钢肢尖与节点板之间的连接焊缝按上弦杆最大内力的 15%计算，并考虑此力产生的弯矩，h= h1f=5mm，有效焊缝长度。计算如下：2fmmlw115在 0.15N 作用下，有 N/mm3211557 . 0215. 0NN f2在 M 作用下，有 99.98 N/mm 160 N/mm211557 . 026Mw f22N/mm 160 N/mm98.87)22. 1(22f f2符合要求，节点板侧面角焊缝长度为 125mm。7.4.下弦拼接节点下弦拼
12、接节点 F拼接角钢采用与下弦杆相同截面，肢背处割棱，竖直肢切去=18mm5fht拼接节点一边每一条焊缝计算长度：=124mm，取 175mmw ffwfhAfl7 . 04下弦杆间隙取 10mm，则拼接角钢总长度：，实际采用拼接角钢长度mml39020)52175(2400mm。 7.5.节点板设计节点板设计（1）验算节点板拉剪破坏（）验算节点板拉剪破坏（D-G）：）：N=36kN满足要求。（2）验算有竖腹杆节点板稳定（）验算有竖腹杆节点板稳定（D-F）：）：N=62kN取受压斜腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离 c=80mm。节点板厚度 t=8，c/t=10。因为c/t15(235/fy),故满足要求。8施工图见所附图纸施工图见所附图纸()iiNfA211 cosii
