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1、钢结构设计任务书一、设计资料工业厂房跨度为L=24m，柱距为6m，厂房总长度为90m，采用1.56.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板，屋面坡度i=1/12，屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，柱采用封闭结合，上柱截面450mm450mm,混凝土标号为C20。二、钢材和焊条的选用钢材选用Q235-B，焊条选用E43型，手工焊三、屋架形式、尺寸及支撑布置屋架计算跨度：L0=L-300=23700(mm)屋架端部高度取：H0=2000（mm）跨中高度：H=3000（mm）屋架高跨比：HL0=300023700=17.9 屋面几何尺寸屋架支撑布置四、荷载和内力计算1）荷载计算。屋面永久荷载： KN/m2 预应
2、力混凝土大型屋面板（含灌缝） 1.50防水卷材 0.40找平层 0.40保温层 0.50屋架和支撑自重 0.30合计 3.102）屋面活荷载：雪荷载或活荷载 0.40（由于i=1/12i=1/8，故不需考虑风荷载的影响）合计 0.403）节点荷载：一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本设计在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。全跨荷载组合1：P=(1.23.1+1.40.4)63.0=77.040KN全跨荷载组合2：P=(1.353.1+1.40.70.4)63.0=82.386KN故，节
3、点荷载P=82.386KN支座反力R=4P=482.386=329.544KN4）内力计算用图解法先求出节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载。计算结果列于下表 表1 屋架杆件计算内力（KN）名称杆件编号P=1内力组合全跨最大计算拉力最大计算压力上弦AB00BC-7.013-577.773CD-7.013-577.773DE-7.851-646.812下弦FG+4.433+365.217GH+7.991+658.347斜腹杆FB-5.648-465.316BG+3.195+263.223GD-1.358-111.88DH-0.225-18.537竖腹杆AF-0.500-41.19
4、3CG-1.000-82.286EH+0.304+25.045五、杆件截面选择1）上弦杆。整个上弦不改变截面，按最大内力计算，Nmax=-646.812KN，lox=301.0cm，loy=600.0cm，因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。根据腹杆的最大内力465.316KN，查表2-8，选用支座节点板厚t=12mm,中间节点板厚可为t=10mm，但是为了施工方便所有节点板选用相同的厚度，一律取用t=12mm。假定，。需要截面积 需要回转半径选用2 L 18011010，A=5680， =3.13cm ， =8.71m。验算：因为所以由于 查轴心受力稳定系数表，0.579 =196
5、.68N/215 N/ 2）下弦杆。整个下弦杆采用等截面，按下弦杆最大内力Nmax=-658.347KN计算，lox=600.0cm，loy=600.0cm。所需要面积=3062，采用等肢角钢2 L10010，A=3860， =3.05cm，=4.60cm。验算：填板每节间放两块3）竖杆AF、CG。NAF=-41.193KN，lox=200.0cm，loy=200.0cm ; NCG =-82.386KN，lox =2500.8=200cm，loy =250cm。内力较小，可按长细比选择截面，按内力较大者计算。选2L636, A=14.58cm2，=1.93cm，=3.06cm 验算： 因为所
6、以由查b类截面的AF填板放两块CG填板放三块4）竖杆EH。N=25.045KN ，该杆件内力较小，按长细比控制截面。为了便于连接垂直支撑，截面采用十字形截面。lo =0.9300=270cm，选用2L10010 , A=38.52 cm2，3.84。验算：填板放三块=90cm40=403.84=153.6cm斜腹杆BF。N=-465.316KN，lox=363.1cm，loy=363.1cm。选用2L18011010（长肢相并），A=56.8cm2，=3.13cm，=4.36cm。 验算：因为 故 查，填板放两块。5）斜腹杆BG。N=263.223KN，lox=0.8375=300cm，loy
7、=375cm。选用2L636，A=14.58cm2，=1.93cm，=3.06cm。 验算：填板放两块 。6）斜腹杆DG、DH。cm，cm。cm，cm。由于DH杆内力较小，可按长细比选择截面，按内力较大者计算。选用2L806，A=18.8cm2，=2.47cm，=3.72cm。 验算：因为 ， 故查（b类截面）填板放四块表2 屋架杆件截面选用表（节点板厚t=12mm）名称杆件 编号内力/KN计算长度截面形式和规格截面回转半径/cm容许稳定系数计算 应力面积长细loxloycm2比N/mm2上弦-646.812301.0600.02L1801101056.83.138.7196.21500.59
8、7-196.68下弦658.347600.0600.02L1001038.63.054.6196.7350170.56斜腹杆BF-41.193200.0200.02L63614.581.933.06103.61500.532-53.10BG-82.386270.0250.02L63614.581.933.06103.61500.532-106.21DG25.045363.1270.02L1001038.523.844.6070.33506.502DH-465.316300.0363.12L1801101056.803.134.36116.01500.458-178.90竖腹杆AF263.223
9、325.6375.02L63614.581.933.06155.4350180.54CG-111.88325.6407.02L80618.802.473.72131.81500.377-157.90EH-18.5374072L80618.82.473.72131.81500.377-26.20六、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 ，各杆件内力由表1查得，最小焊缝长度不应小于1、下弦节点“G”（1） 斜杆BG与节点的连接焊缝计算：N=263.223kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为和。所需焊缝长度为：肢背： +16=113.93mm，取120mm肢尖： +12=77.3m
10、m，取100mm（2） 斜杆DG与节点的连接焊缝计算：N=111.880kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为和。所需焊缝长度为肢背： +16=57.6mm，取80mm肢尖： +12=40mm，取80mm（3）竖杆CG与节点板连接焊缝计算：N = 82.386kN因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=6mm焊缝长度68=48mm，取=80mm（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 ，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为63cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm，则计算长度lw=63-1.2=61.8cm。肢背焊缝应力为：肢背： +12=157.4mm，取
11、160mm肢尖： +12=78.7mm，取80mm下弦“G”节点下弦节点G2、上弦“B”节点（1）斜杆BG与节点板连接焊缝计算，与下弦节点G中BG杆计算相同。（2）斜杆BF与节点板连接焊缝计算，N=465.316kN。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为和。所需焊缝长度为肢背： +20=158.5，取160mm肢尖： +16=102.6，取110mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。由腹杆焊缝决定的节点板的尺寸，实际测的节点板长度为81cm.槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影
12、响，而假定集中荷载F与上弦垂直。假定集中荷载F由槽焊缝承受，F=82.386kN，焊脚尺寸为mmcm上弦杆肢尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 偏心距 e =110-2585mm偏心力矩M=Ne=577.7738.5=4911.071KNcm，采用hf2=10mm，lw2=81-2=79cm，则对N： 对M： 此方案满足条件，不需要采用节点板伸出的方案。上弦节点B3、屋脊“E”节点 （1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。则，拼接角钢切肢、切棱的尺寸为mm，取25mm。N=646.812KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为6mm，则需焊缝长度为mm，取mm拼接角钢长度取2255+50560mm 拼接角钢的长度计算中b取值较大，一般取为50mm。（2）弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。N=646.81215%97.02kN，设焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧焊缝长度为200 mm， （3）中竖杆
