钢结构设计题材.doc

1.设计资料 1 1.1结构形式 1 1.2支撑布置 1 2.荷载计算 3 2.1荷载统计 3 2.2荷载组合 3 3.内力组合 3 4.内力计算 4 4.1内力系数的计算 4 4.2内力计算表 4 5.杆件截面设计 5 5.1上弦杆 5 5.2下弦杆 6 5.3腹杆 6 6.节点设计 12 6.1下弦节点B设计 12 6.2下弦拼接节点C 13 6.3下弦A节点 14 6.4上弦a节点 18 6.5上弦b节点 18 6.6上弦屋脊节点c 19 6.7上弦d节点 20 6.8上弦e节点 22 7. 填板 22 8. 参考文献 23 1.设计资料 1.1结构形式 共有人厂房跨度24m，柱距6m，厂房总长度84m，选用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。采用梯形钢屋架，刚才Q235-B，焊条E43型，手工焊。屋架简支与钢筋混凝土柱上，檐口采用封闭结合，上柱截面450mm×450mm，混凝土C20.。 1.2支撑布置 由于厂房长度超过60米，因此在厂房梁端及中部分别设置上弦横向水平支撑，由于跨度大于18米，因此应设置下弦横向水平支撑，与上弦横向水平支撑设在同一柱间。本厂房未涉及较大吨位的中、重级桥式吊车，所以不设置下弦纵向水平支撑。梯形屋架跨度小于30米，在跨中及两端设置垂直支撑，纵向与横向水平支撑在同一柱间设置。系杆布置在垂直支撑平面内，即两端和跨中各一道，其中屋脊节点、上下弦两端支撑处为刚性系杆，下弦跨中为柔性系杆。屋架上、下弦及垂直支撑布置图如图所示。 注：上弦支撑—SC；下弦支撑—XC；垂直支撑—CC；刚性系杆—GX；柔性系杆—RX。 2.荷载计算 2.1荷载统计 永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板 1.4kN/m2 SBS改性沥青防水卷材 0.36kN/m2 20mm厚找平层 0.4kN/m2 100mm厚泡沫混凝土保温层 0.45kN/m2 屋架及支撑自重 0.52kN/m2 永久荷载标准值合计为3.13kN/m2 可变荷载：雪荷载 0.35kN/m2 屋面均布活荷载 0.48kN/m2 风荷载不考虑 可变荷载标准值取0.48kN/m2 重型屋架不考虑风荷载。 2.2荷载组合 按永久荷载起控制作用时：kN/m2 按可变荷载起控制作用时：kN/m2 所以按永久荷载起控制作用进行计算 节点荷载为3m×6m范围内的荷载之和，节点荷载设计值为： 恒载：kN 活载：kN 3.内力组合 取全跨永久荷载和全跨可变荷载的组合计算。 4.内力计算 4.1内力系数的计算 采用节点法计算内力系数，以A节点为例， 同理可计算得所有杆件的内力系数。 4.2内力计算表 杆件 内力系数 单项荷载内力 内力组合值 恒载 全跨活载 上弦杆 O1 0 0 0 0 O2 -7.013 -533.41 -59.40 -592.81 O3 -7.013 -533.41 -59.40 -592.81 O4 -7.851 -597.15 -66.50 -663.65 下弦杆 U1 +4.433 +337.17 +37.55 374.72 U2 +7.991 +607.80 +67.68 675.48 腹杆 V1 -0.500 -38.03 -4.24 -42.27 V2 -1.000 -76.06 -8.47 84.53 V3 +0.304 +23.12 +2.57 +25.69 D1 -5.648 -429.59 -47.84 -477.43 D2 +3.195 +243.01 +27.06 270.07 D3 -1.358 -103.29 -11.50 114.79 D4 -0.225 -17.11 -1.91 -19.02 5.杆件截面设计 由于跨度小于30米，所以上、下弦可不变截面，按最大内力计算；梯形屋架按腹杆最大内力确定节点板厚度，查《钢结构设计原理》76页表格，节点板厚度应取12mm。 5.1上弦杆 由于屋面荷载通过横向水平支撑传给节点，因此只受节点荷载，上弦杆轴向受压，按O4的内力设计，kN。 平面内计算长度 平面外计算长度 为了满足等稳定性条件，截面选用两不等肢角钢长肢相并比较适当。 设，b类，查表得，N/mm2 需要截面cm2， ， 从型钢表选择2L160×100×10，长肢相并，， 。 再用实际截面验算： （长细比满足要求） N/mm2 由于截面无削弱所以不用验算强度。 5.2下弦杆 轴心受拉，用U2杆内力设计， 需要截面cm2， 选用2L125×8， 验算强度和刚度： （强度满足要求） 受拉杆在净力荷载作用下只需验算平面内刚度 （刚度满足要求） 5.3腹杆 支座处受压竖杆V1，N 42.27kN ，采用两个等肢角钢组成的T形截面。 设，b类，查表得，N/mm2 需要截面c