钢结构计算书,数据.doc

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1、1. 设计资料某车间屋盖（无吊车、无天窗、无振动设备），跨度为33m，柱距为6m，厂房总长度为240m。屋架支承于钢筋混凝土柱顶，屋面采用1.5m6.0m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用），屋面坡度1:8。永久荷载标准值分类情况：2.5 kN/m2（不含屋架自重）可变荷载标准值分类情况：1.5kN/m2屋架计算跨度：l0=33-2*0.15=29.7 mm。屋架的中间高度:h=3640 m,在29.7m的两端高度：h0=2.009 m,在30m轴线处端部高度：h0=1.990 m。屋架跨中起拱66mm（L/500）：其中L=33m屋面板重力密度1.4 kN/m2钢材选用Q2

2、35-B级，焊条采用E43型手工焊3.荷载计算荷载： 永久荷载效应起控制作用 可变荷载效应起控制作用永久荷载： 2.5 kN/1.35=3.375kN/ 2.5 kN/1.2=3kN/ 屋面板： 1.4 kN/m2 1.35=1.89kN/ 1.4 kN/m21.2=1.68 kN/屋架支撑：（0.12+0.01133）1.35=0.652 kN/ （0.12+0.01133）1.2=0.58 kN/总计 ： 3.375 kN/m2 +1.89kN/+0.652 kN/=5.89kN/3kN/+1.68 kN/+0.58kN/=5.26 kN/可变荷载： 1.5 kN/1.40.7=1.47

3、kN/ 1.5kN/1.4=2.1kN/设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载：F=（5.89+1.47）1.56=66.24kN F=（5.26+2.1）1.56=66.06kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载： =5.891.56=53.01kN半节点可变荷载： =1.471.56=13.23kN（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：=0.581.56=5.22kN半跨节点屋面板自重及活荷载：=（1.68+2.1）1.56=34.02kN（1） （2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工

4、阶段荷载情况。 4.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：屋架计算简图杆件名称轴线长度/mm内力系数(F=1)F3F13+F21F13+F22F33+F41F33+F42计算内力（kN）左半跨1右半跨2全 跨3上弦杆AB1507000000000BC1507-9.142-3.432-12.574-831.770 -787.371 -711.827 -327.981 -166.102 -831.770 CD1507-9.142-3.432-12

5、.574-831.770 -787.371 -711.827 -327.981 -166.102 -831.770 DE1507-14.231-6.22-20.451-1352.834 -1272.179 -1166.194 -515.357 -288.245 -1352.834 EF1507-14.231-6.22-20.451-1352.834 -1272.179 -1166.194 -515.357 -288.245 -1352.834 FG1507-16.728-9.357-26.085-1725.523 -1603.816 -1506.298 -616.976 -408.008 -1

6、725.523 GH1508-16.72-9.357-26.077-1724.994 -1603.287 -1505.874 -616.705 -407.964 -1724.994 HI1508-15.45-10.971-26.421-1747.749 -1604.717 -1545.459 -582.583 -455.604 -1747.749 IJ1508-15.449-10.971-26.42-1747.683 -1604.650 -1545.406 -582.549 -455.598 -1747.683 JK1508-15.451-10.971-26.422-1747.815 -160

7、4.783 -1545.512 -582.617 -455.609 -1747.815 Kl1508-15.449-10.971-26.42-1747.683 -1604.650 -1545.406 -582.549 -455.598 -1747.683 下弦杆ab28505.1891.8237.012463.844 440.286 395.754 185.478 90.052 463.844 bc300012.0944.80816.9021118.067 1055.810 959.416 435.353 228.795 1118.067 cd450015.4427.34322.7851507

8、.228 1411.903 1304.753 562.460 332.854 1507.228 de300016.159.3125.461684.179 1563.045 1472.551 597.170 403.256 1684.179 ef300012.25912.25924.5181621.866 1461.641 1461.641 481.705 481.705 1621.866 斜腹杆aB2565-9.343-3.282-12.625-835.144 -792.733 -712.546 -333.958 -162.129 -835.144 Bb25657.0362.8679.9036

9、55.083 617.945 562.789 253.660 135.469 655.083 bD2851-5.706-2.804-8.51-562.937 -526.520 -488.127 -208.332 -126.060 -562.937 Dc28513.9322.4766.408423.889 391.644 372.381 146.537 105.259 423.889 cF3111-2.664-2.398-5.062-334.851 -303.531 -300.012 -103.224 -95.683 -334.851 Fd20261.6762.6624.338286.959 2

10、52.087 265.132 71.252 99.205 286.959 He22400.73700.73748.753 48.812 39.061 24.927 4.033 48.819 gi2130-1.7392.2870.54836.250 6.037 59.301 -46.302 67.835 80.664 eg23534.194-2.1082.086137.989 166.045 82.669 130.314 -48.347 178.018 gk23534.894-2.1132.781183.963 212.141 119.438 153.963 -44.686 224.149 竖杆

11、Aa1990-0.50-0.5-33.075 -33.115 -26.500 -16.911 -2.736 -33.115 Cb2275-10-1-66.150 -66.230 -53.000 -33.822 -5.472 -66.240 Ec2575-10-1-66.150 -66.230 -53.000 -33.822 -5.472 -66.240 Gd1513-10-1-66.150 -66.230 -53.000 -33.822 -5.472 -66.240 Jg3025-0.645-1.792-2.437-161.208 -137.694 -152.869 -31.621 -64.1

12、38 -161.208 Ie3325-20-2-132.300 -132.460 -106.000 -67.644 -10.944 -132.480 Kf36400000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 屋架杆件内力组合表（1）整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计N=-1747.749kN=-N上弦杆计算长度如下：在屋架平面内：为节间轴线长度=150.8cm在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取=3150.7=452.4cm因为=3 ，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并，腹杆最大内力N=859.54kN，查课程设计指导书表1得，所以节

13、点板厚度选用14mm，支座节点板厚度用16mm。设=60，查钢结构设计原理附表4.2得f=0.807需要截面积： A= 10073需要的回转半径： =/=2.51 =/=7.53根据需要的A、查角钢规格表（附表D-18），选用218011016，A=99.48，=3.05，=8.91，按所选角钢进行验算： x =42.81 y=46.27满足长细比的要求。由于yx，只需求y。查附表E-9-2得：y=0.851=206.45N/215N/（2）下弦杆整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的de杆计算。=1684.179kN=屋架计算跨度:l0=33-0.152=32.7m=300 cm， =163

14、5cm所需截面积为A=/215=7833.4 mm2因为，故用不等肢角钢短肢相并选用220012512，=3.57，=9.69，A=75.82大于Anx =84.03350y =168.6350（3）端斜杆aB杆件轴力N=-835.144kN=-N计算长度=256.6，因为=，故采用不等肢角钢长肢相并，使选用2L1258012，则A=46.70，=3.95，=3.50x =64.96y=73.31由于yx，只需求y。查附表E-9-2得：y=0.731,=/(0.731*4670)=208.01N/235 N/4.斜腹杆bB 杆件轴力:N=655.083kN=Nlox=0.8l=25660.8=

15、2053mmloy=l=2566mm选用2L10010, 查角钢规格表得A=3852mm2 ix=30.5mm iy=46.7mm按所选角钢进行验算： x= lox/ix=2053/30.5=67.31 y=loy/iy=2566/46.7=55.78满足长细比=350的要求。因xy，只需求x。查表E-9-2得x=0.764= =MPa=233.81 MPa235 MPa故所选截面合适。5.斜腹杆bD 杆件轴力:N=-562.937kN=-Nlox=0.8l=28550.8=2284mmloy=l=2855mm选用2L10010, 查角钢规格表得A=3852mm2 ix=30.5mm iy=4

16、6.7mm按所选角钢进行验算： x= lox/ix=2284/30.5=74.89 y=loy/iy=2855/46.0=62.07满足长细比=150的要求。因xy，只需求x。查表E-9-2得x=0.721= =MPa=202.69 MPa215 MPa故所选截面合适。各杆件的设计截面选择如下表所示： 6.节点设计（1）下弦节点“b”各杆件的内力由上述的“屋架杆件内力组合表”可查得。该节点的设计步骤为：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，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=160N/。

17、设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝=8,和6，N=666.10 kN则所需的焊缝长度为：肢背：=255.89 mm，取28肢尖：=146.2mm，取17cm其中=0.7设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=562.95 kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=219.9 mm，取24肢尖：=125.7 mm，取14cm由“Cb”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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470480下弦与节点板连接的焊缝长度为48，=6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=1118.067-463.844

18、=654.223kN所受力较大的肢背处的焊缝应力为：f=124.81N/mm2160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图 （2）下弦节点“c”设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝=8,和6，N=412.84 kN则所需的焊缝长度为：肢背：=165.58 mm，取18肢尖：=94.6 mm，取11cm其中=0.7设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=334.851kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=130.8 mm，取14肢尖：=74.7 mm，取9cm由“Ec”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从

19、而确定节点板尺寸为390400下弦与节点板连接的焊缝长度为40，=6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=1507.228-1118.067=389.161kN所受力较大的肢背处的焊缝应力为：f=89.55 N/mm2160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图（3）下弦节点“d”设“Fd”杆的肢背和肢尖焊缝=8,和6，N=286.959 kN则所需的焊缝长度为：肢背：=112.1 mm，取13肢尖：=64.1mm，取8cm其中=0.7由“Gd”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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

20、寸为300320下弦与节点板连接的焊缝长度为32，=6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=1684.179-1507.288=176.915kN所受力较大的肢背处的焊缝应力为：f=51.3N/mm2160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图（4）下弦节点“e”由“He”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。设“e-g-K”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=224.149 kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=87.56 mm，取10肢尖：=50.3 mm，取6cm设“Ie”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=132.48 kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=51.75 mm，取7肢尖:

21、=29.57 mm， 取5cm根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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310370下弦与节点板连接的焊缝长度为37，=6。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=1684.179-1621.866=62.313kN所受力较大的肢背处的焊缝应力为：f=15.5 N/mm2160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图（5）下弦跨中节点“g”由“Ig”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。由“gK”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，

22、从而确定节点板尺寸为210250下弦与节点板连接的焊缝长度为25，=6。所受力较大的肢背处的焊缝应力f=160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图(6)下弦跨中节点“h”由“Gh”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。由hJ”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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210250下弦与节点板连接的焊缝长度为25，=6。所受力较大的肢背处的焊缝应力f=160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图(7)下弦跨中节点“i”由“Fi”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。由“iG

23、”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以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210250下弦与节点板连接的焊缝长度为25，=6。所受力较大的肢背处的焊缝应力f=160 N/mm2 焊缝满足要求.截面如下图（8）上弦节点“B”“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点b相同，即肢背：=255.89mm，取28肢尖：=146.2mm，取17cm “aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算：= kN肢背：=10=261.0mm，取29肢尖：=8=139.8mm，取16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8。

24、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，焊缝强度设计值应乘以0.8的折减系数。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。上弦肢背槽焊缝内的应力为：=*节点板厚度=*12=6，=10 mm上弦与节点板间焊缝长度为620。验算：节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：=95.8 =88.1 =119.8 焊缝满足要求。6）上弦节点“C”、“E”、“L” 、H、“J”上弦节点“C”、“E”、“L” 、“H”、“J”受力基本相同，归为同一个类型的节点。取节点“C”分析设计如下：“Cb”杆

25、“Cb”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。杆件受力很小，只需满足构造要求，焊缝满足要求。（7）上弦节点“D”“Db”杆与节点板的焊缝尺寸和节点b相同，即设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=562.973kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=219.9 mm，取24肢尖：=125.7 mm，取14cm “Dc”杆与节点板的焊缝尺寸和节点c相同，即设“Dc”杆的肢背和肢尖焊缝=8,和6，N=423.889 kN则所需的焊缝长度为：肢背：=165.58mm，取18肢尖：=94.6 mm，取11cm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8。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连

26、接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以0.8的折减系数。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。上弦肢背槽焊缝内的应力为：=*节点板厚度=*12=6，=10 mm上弦与节点板间焊缝长度为490。验算：节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：=94.9 =110.4 =131.1 焊缝满足要求。（8）上弦节点“F”“Fc”杆与节点板的焊缝尺寸和节点c相同，即设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=334.851 kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=130.8 mm，取14肢尖：=7

27、4.7 mm，取9cm“Fd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点d相同，即设“Fd”杆的肢背和肢尖焊缝=8,和6，N=286.959 kN则所需的焊缝长度为：肢背：=112.1 mm，取13肢尖：=64.1 mm，取8cm上弦与节点板间焊缝长度为350。验算：节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：=94.94 =154.6=158.3 焊缝满足要求。（9）上弦节点“G”“Gi”杆与节点板的焊缝尺寸和节点13相同，即由“Gi”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。“Gh”杆与节点板的焊缝尺寸和节点14相同，即由“Gd”杆

28、的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。上弦与节点板间焊缝长度为350。验算：节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必验算。肢尖焊缝验算如下：=7.97 =17.8 =16.63焊缝满足要求。（10）上弦节点“I”“Ie”杆与节点板的焊缝尺寸和节点e相同，即设“Ie”杆的肢背和肢尖焊缝分别为8和6，N=132.48 kN 则所需的焊缝长度为：肢背：=51.75 mm，取7肢尖： =29.74 mm， 取5cm“Ig”杆与节点板的焊缝尺寸和节点g相同，即由“Ig”杆的内力很小焊缝尺寸可以按构造确定，取=5。上弦与节点板间焊缝长度为235。验算

29、：节点所受荷载较小，只需满足构造要求，焊缝满足要求。（11）上弦支座节点“A”上弦支座节点“A”的弦杆内力或节点两边弦杆内力差值均等于零。因此，弦杆肢背焊缝承受节点力均可不必验算，肢尖焊缝也不受力，采用构造焊缝。（12）屋脊节点“K”弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。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。设焊缝=10，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）=390.11 mm拼接角钢的长度取8002390.11=780.22上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷

30、载。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算。设肢尖焊缝=10，节点板长度为74，则节点一侧弦杆焊缝的长度为=34cm，焊缝应力为：=55.1 =146.4 =132.0 因屋架的跨度较大，需将屋架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。腹杆与节点板连接焊缝计算方法与以上几个节点相同。13）支座节点“a” 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160。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，厚度为14。 支座底板的计算支座反力R=N支座底板

31、的平面尺寸采用280400，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280234=65520=/65520=10.11=12.5。式中 混凝土强度设计值，对C25混凝土，=12.5。底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成4块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：M=2式中 底板下的平均应力，= =10.11两支承边之间的对角线长度，=172.6 mm系数，由查表而定，为两支承边的相交点到对角线的垂直距离。由相似三角形的关系得：=84.8,=0.49查表得=0.0586。则M=20076.0 N底板厚度：=22.6取t=25。 加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似。便于安全地假定一个加劲肋的受力为屋架支座反力的1/4，即为/4= N则焊缝内力为：V= N M=65=N设焊缝=6，焊缝计算长度则焊缝应力为： 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R=N，其中每块加劲肋各传=N，节点板传递。（14）下弦跨中节点“f”下弦节点“f”采用同号角钢拼接，为使拼接角钢与弦杆之间密合，便于施悍，需将拼接角钢的尖角削除，且截区垂直肢部一部分宽度。设焊缝=10 N=N