2022年钢结构计算书 .pdf

《2022年钢结构计算书 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年钢结构计算书 .pdf（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料（1）某工业厂房上海市 ：梯形钢屋架跨度为21m ，长度 90m ，柱距 7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩体系， 屋面板采用100mm 厚彩钢复合板外侧基板厚度0.5mm， 内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算 ，檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为 400400mm 。不考虑灰荷载。 屋架、 檩条、拉条及支撑自重标准值按0.402/ mkN计算。基本雪压取0.42/ mkN，基本风压取0.452/ mkN。（2）屋架计算跨度：

2、mmml7.2015.02210（3）跨中及端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度mh990.10，屋架中间的高度h=2.515m 则屋架在 20.7m 处，两端的高度为9975. 10h。三、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图根据厂房长度90m 、跨度及荷载情况，设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设置

3、一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑22 梯形钢屋架支撑布置图SC 上弦支撑； XC下弦支撑： CC 垂直支撑； GG 刚性系杆； LG柔性系杆四、荷载计算及内力组合屋面活荷载为0.62/ mkN，雪荷载为0.42/mkN, 计算时取两者最大值。故取屋面活荷载 0.62/ mkN进行计算。风荷载：基本风压为0.452/ mkN

4、，查表可知，风压高度变化系数为1.0 ，当屋面夹角小于15时，迎风坡面体形系数为-0.6 ，背风坡面体形系数为-0.5 ，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值垂直屋面为迎风面：1 0.45 0.3782/ mkN背风面：2 . 0.45 0.3152/mkN对于轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，腹杆中的内力可能变号，必须考虑风荷载组合，但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风荷载的组合。 因为12均小于屋面永久荷载0.65荷载分项系数取1.0 ，由此可见， 风吸力较小 而且在截面选择时，对内力可能变号的腹杆，不管在荷载作用下是拉杆还是压杆，均控制其长细比不大于150。名师

5、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。荷 载 计 算 表荷载名 称彩 钢 复 合 板（100mm ）屋 架 、 檩 条、 拉 条 及 支撑自重永 久 荷 载 总和屋面活荷载可 变 荷 载 总和0.650.50.50.25*1.2=0.30.4*1.2=0.480.780.5*1.4=0.70.7标准值（ ）设计值（ ）0.250.41. 全跨永久荷载全跨可变荷载全跨永久荷载及可变荷载：

6、43.195 .775.1)7.078.0(FkN 2.全跨永久荷载半跨可变荷载：全跨节点永久荷载：24.105 .775.178.01FkN 半跨节点可变荷载2.95.775.17.02FkN 3.全跨屋架包括支撑自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重3 .65.775.148.03F kN 半跨节点屋面板自重及屋面活荷载96.145 .775.1)84.03.0(4FkN 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - -

7、- - 左跨内力图和右跨内力图全跨内力图内力表第一种组合全跨左半跨右半跨F*F1*+F2* F1*+F2* F3*+F4* F3*+F4*AB000000000BC-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3CD-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3DE-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7EF-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7FG-13.8-6.1-6.1-268.

8、1-197.4-197.4-167.0-167.0-268.1ab4.63.11.189.475.657.269.743.489.4bc11.06.83.4213.7175.2143.9158.6113.9213.7cd13.77.05.2266.2204.7188.1178.2154.6266.2Ba-7.5-5.0-1.9-145.7-122.8-94.0-112.9-71.8-145.7Bb5.93.61.8114.693.577.084.460.8114.6Db-4.4-2.2-1.7-85.5-65.3-60.7-56.6-50.0-65.3Dc2.90.81.656.337.144

9、.428.839.356.3Fc-1.60.4-1.6-31.1-12.4-31.1-4.4-31.1-31.1Fd0.3-1.61.45.2-12.015.6-19.320.120.1Aa-0.5-0.50.0-9.7-9.7-5.1-9.7-3.2-9.7Cb-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4Ec-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4Gd0.40.10.17.85.05.03.83.87.8竖腹杆第二种组合内力系数（ F=1 ）杆件类型杆件编号上弦计算杆件内力第三种组合下弦斜腹杆名师资料总结 - - -

10、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 五、杆件设计整个上弦采用等截面，按EF杆件的最大设计内力设计，即-268.1kNN上弦杆计算长度在屋架平面内：为节间轴线长度，即mllox752.10在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的交叉点不连接，根据布置和内力情况，取oyl为支撑之间的距离，即mloy504.3根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相拼，腹杆最大内力145.7kNN，查表 2.8 ，节点板mmt

11、6，支座节点板厚度mmt8假定80，查 Q235钢的稳定系数表，可得688.0由双角钢组成的T形和十字形截面属于 b 类 ，则需要的截面积为：237 .2052215688.01063.303mmfNA需要的回转半径：mmmlioxx9 .21801752mmmlioyy8 .43803504根据需要 A,xi，yi查角钢规格表，选用2680100，肢背距离6mm ，则：22120mmA，mmix24，mmiy4 .45按所选角钢进行验算：732417520 xxxil2.774.4535040yyyil满足长细比150的要求。因为6 .19100/350456.0/56.07.166/100

12、/101bltby，所以2 .77yyz名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - 由于xy，只需要求x。查表707.0X，则MPaMPaaMPANy21587.1782120707.0101.2683故所选截面合适。整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆件计算。266.2kNNmmlox3500，mmloy10350220700因跨中有通长系杆 ，所需截面积为22338.121238215102.266cmmmfNA

13、选用 265075，因为xyll00，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距6mm ，2238.1252.14cmcmA，cmix42.1，263.3cmiy3505.24642.13500 xxxil3501.28563.310350yyyil因为28.7775/1035056.0/56.05.126/75/101bltby，所以3501.285yyz，满足要求。端斜杆 aB 杆件轴力：-145.7kNN计算长度：2002625mmllyx假设假定80，查 Q235钢的稳定系数表，可得688.0由双角钢组成的T形和十字形截面属于b 类 ，则需要的截面积为：23985215688. 0107.14

14、5mmfNA需要的回转半径：mmlioxx8.32802625mmlioyy8.32802625名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - 根据需要 A,xi，yi查角钢规格表，选用275690，肢背间距6mm ，则276.19cmA，cmix86. 2，226.2cmiy1508.9186.26.2620 xxxil1502.11626.26.2620yyyil因为5 .2256/262648.0/48.087/56/2

15、02bltby，所以9 .119726265609.112 .11609.112242242yz0tlbyy因为yzx，只需求yz，查表得437.0yz，则MPaMPaANy2157.1681976437.0107.1453，截面合适。最大拉力kN6 .22N最大压力-22.2kNN计算长度在屋架平面内mmlx8.23960在屋架平面外mmlly29960选用 2470，肢背间距6mm ，查角钢规格表得214.11cmA，cmix18.2，cmiy14.31509 .10918.26.2390 xxxil1503.7614.36.2390yyyilyl08 .264299670475. 018

16、.24475.01224224yz0tlbyy名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - 因为xzy，只需求x，查表得493.0 x，则压应力：MPaMPaANx21515.411114493. 0106.223拉应力：MPaMPaAN2153.191114102 .223-21.3kNN计算长度：cmlx5.1870，cmlly4.2340由于杆件内力较小，按150选择，需要的回转半径为cmlixx25.11505.18

17、70cmliyy56.11504.2340查型钢表，选用2450，肢背间距8mm ，其几何尺寸为28.7cmA，cmix54. 1，cmiy35. 21508.12154.15.1870 xxxil1506.9935.24.2340yyyil因为5.124/50/tb2 .2750/234458.0/58.00bly，所以1034234450475.016 .99475.01224224yz0tlbyy又因为xyz，只需求x，查表得426.0 x，则MPaMPaANx2151 .64780426.0103 .213最大拉力114.6kNN名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

18、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 计算长度在屋架平面内mmlx2.21750在屋架平面外mmlly27190选用 2580，肢背间距6mm ，查角钢规格表得282.15cmA，cmix48.2，cmiy49.31508 .8748.252.2170 xxxil1509.7749.39.2710yyyilb/t=80/5=16yl04.275271980475.018 .24475.01224224yz0tlbyy因为xzy，只需求x，查表得635.0 x，则MPaMP

19、aANx2151141582635. 0106 .1143截面形式和规格截面面积/cm2 /mm /mmAB021.221.943.87377.21500BC-161.321.221.943.87377.2150 -7.60703CD-161.321.221.943.87377.2150 -7.60703DE-248.721.221.943.87377.2150 -11.7313EF-248.721.221.943.87377.2150 -11.7313FG-268.121.221.943.87377.2150 -12.6478ab89.414.5214.236.3246.5285.13506

20、.15551bc213.714.5214.236.3246.5285.135014.7197cd266.214.5214.236.3246.5285.1350 18.33271Ba-145.7 9056719.7628.622.691.8116.2150 -7.37475Bb114.6 80515.8224.834.987.877.9150 7.246334Db-65.3 9056719.7628.622.691.8116.2150 -3.30445Dc56.3 80515.8224.834.987.877.9150 3.561757Fc-31.1 9056719.7628.622.691.8

21、116.2150 -1.57328Fd20.1 70411.1421.831.4109.976.3150 1.802783Aa-9.7 5047.815.423.5121.899.6150 -1.24615Cb-19.4 5047.815.423.5121.899.6150 -2.49231Ec-19.4 5047.815.423.5121.899.6150 -2.49231Gd7.8 80515.8224.834.987.877.9150 0.491277竖腹杆 100806 75506上弦下弦斜腹杆回转半径长细比计算应力/MPa杆件类型容许长细比内力杆件型号yixix)(yzy名师资料总结

22、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - 六、节点设计各杆件的内力由表查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即fh和wl，然后根据wl的大小按比例绘出节点板的形状的尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用 E43 型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值MPafwf160。设“ Bb”杆的肢背和肢尖焊缝mmhf4，则所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算肢背：mmfhNlwfew5.891604

23、0.721146007.027.0，取mm90。肢尖：mmfhNlwfew4.3816040.721146003.023.0 ，取mm40。设“ bD”杆的肢背和肢尖焊缝mmhf6，则所需的焊缝长度为肢背：mmfhNlwfew5116040.72653007 .027.0，取mm60。肢尖：mmfhNlwfew2216040.72653003.023.0 ，取mm30。“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取mmhf4。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为220310下弦与节点板连接的焊缝长度为mm310，mmhf6

24、。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差kNN2.12489.7-9.213，受力较大的肢背处的焊缝应力为MPaMPa1602 .37)12310(67 .0212420075.0焊缝强度满足要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - “B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算得-145.7kNaBN设“ aB”杆的肢背和肢尖焊缝mmhf5，则所需的焊缝长度为按等

25、肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算肢背：mmfhNlwfew9116050.721457007 .027.0，取mm100。肢尖：mmfhNlwfew3916050.721457003.023.0 ，取mm40。为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背mm6。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦槽焊缝所需长度可由下面计算得21fh节点板厚度mmhmmf4,3621 mmfhplwffw7.2116047.02194007.02上弦与节点板间焊缝长度为mm330，则角钢肢背与节点板角焊缝所受

26、应力为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - MPafMPalhPNNkwfwf1288 .04.67833047 .0222.121940016130075.07. 0222. 122222211根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为190330“G”1弦杆和拼接角钢连接焊缝计算: 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够紧密

27、结合，并便于施工，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度一般为mmhtf5 。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿，接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。设拼接角钢与弦杆之间的角焊缝mmhf6，则所需焊缝计算长度为一条焊缝mmlw7.9916067.04268100拼接角钢总长度fwshll22b(b 为弦杆杆端空隙=mm4.24320627.992，所以拼接角钢长度取mm2502弦杆和节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板之间的的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算与节点“B”处槽焊缝验算方法类似，此处验算过程略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的%15计算，kN2.4015.0

28、1.268N，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝mmhf6，取节点板长度mm350，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为mmlw1482072350，焊缝应力为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - MPaNf3 .3214867 .0240200MPaMf3 .6014867.02464020062MPaMPaMfNf1605922.13.603 .3222.12222中竖杆与节点板的连接焊缝计算：kN1.20N，内力较小

29、，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸为mmhf4，焊缝长度mm40下弦跨中节点d 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算拼接角钢和下弦杆截面相同，传递弦杆内力kN2.266N，设肢尖肢背焊脚尺寸均为6mm ，则 需 焊 缝 长 度mmfhNlwffw9916060.742662007.04， 则 拼 接 角 钢 长 度fwshll22b=mm2422062992, 取 250mm 弦杆和节点板的连接焊缝计算: 按下弦杆内力的%15计算，kN402 .26615.0N，设肢背， 肢尖焊缝mmhf4，则节点一侧所需焊缝长度为：肢背：mmfhNlwfew5 .3316040.724000075.0275.0肢尖：

30、mmfhNlwfew2 .1116040.724000025.0225.03腹杆和节点板的连接焊缝计算，由于腹杆受力较小，其连接焊缝可按构造确定。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - “A”为了便于施焊， 下弦杆角钢水平肢的底面与支座底面的净距取mm160。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度取mm8。1支座底板的计算。支座反力为NFR1164001940066设支座底板的平面尺寸采用mm

31、mm300200， 取加劲肋宽度为90mm, 如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为237600188200mm。验算柱顶混凝土的抗压强度；MPafMPaARcn5 .121.337600116400式中cf混凝土强度设计值，对C25混凝土，MPafc5.12支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋把底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度最大弯矩为222M式中底板下的平均应力，即MPa1 .3；2两边支承之间的对角线长度，即mm6.13190281002222系数，由22ab查表确定2b为两边支承的相交点到对角线2a的垂直距离。由

32、此得mmb7.656.13196902，50.06 .1317 .6522ab查表得0602.02，则单位宽度的最大弯矩为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - mmNM?9.32316.1311 .30602.02222底板厚度为mmfMt5 .92159.323166，取mmt10加劲肋与节点板的连接焊缝计算。偏于安全的假定一个加劲肋的受力为屋架支座反力的41，即N291004116400，则焊缝内力为NV291

33、00213095004529100mmNM?设焊缝mmhf6，焊缝计算长度mmlw38812400，则焊缝应力为MPaMPa1606 .10522.138867 .021309500638867 .0229100222节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。设焊缝传递全部支座反力NR116400, 初设mmhf6，实际的焊缝总长度为：mmlw65612-8-904122002）（，取 660mm 所需焊缝尺寸：mmhf57.11606607.0116400，采用mmhf4。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - -