钢结构设计.doc

1、一、设计资料厂房总长90，跨度根据不同学号为24m。1、结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18；厂房内桥式吊车为2台150/30 t（中级工作制），锻锤为2台t 。2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。屋架采用的钢材、焊条为：学号为单号用Q235钢，焊条为E43型。3、屋盖结构及荷载采用无檩体系。用1.56.0预应力混凝土屋板。荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.11L，L为屋架跨度，

2、以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7 KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.35 KN/m2，施工活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载根据不同学号按附表取：0.7 KN/m2；屋面个构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2水泥砂浆找平层 0.4KN/m2保温层 0.5KN/m2一毡二油隔气层 0.05KN/m2水泥砂浆找平层 0.3KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2二、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度L0

3、2400030023700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取3190mm，下端起拱50mm。屋架几何尺寸如图1所示：g . 24米跨屋架几何尺寸h . 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值i . 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值支撑布置：由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。四、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：荷 载 计 算 表表1荷 载 名 称标 准 值（kN/m2）设 计 值（k

4、N/m2）预应力混凝土大型屋面板1.451.451.35=1.958三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.40.41.35=0.54水泥砂浆找平层0.40.41.35=0.54保温层0.50.51.35=0.675一毡二油隔气层 0.050.051.35=0.068找平层0.30.31.35=0.405屋架和支撑自重q=0.12+0.011L=0.3840.3841.35=0.518永久荷载总和3.4844.704屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载0.90.91.4=1.26可变荷载总和1.62.24计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）F（4.704

5、+2.24）1.5662.496kN2) 全跨永久荷载F1=4.7041.5642.336kN 半垮节点可变荷载F22.241.5620.16kN3) 全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.5181.564.662KN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4（1.958+1.12）1.5627.702KN五屋架杆件内力计算表 2 屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F第二种组合第二种组合杆件计算内力（kN）全跨左半跨右半跨F1+ F2F1+ F2F3+ F4F3+ F4上弦杆AB0.0000.0000.0000.000.000.000.000.000

6、.000BC;CD-8.72-6.25-2.47-544.97-495.17-418.97-213.79-109.08-544.97DE;EF-13.53-9.04-4.49-845.57-755.05-663.32-313.50-187.46-845.57FG;GH-15.26-9.17-6.09-953.69-830.91-768.82-325.17-239.85-953.69HI-14.71-7.38-7.38-919.32-771.54-771.54-273.02-273.02-919.32下弦杆ac4.733.481.25295.61270.41225.45118.4556.6829

7、5.61ce11.538.03.53720.58649.41559.30275.37151.54720.58eg14.659.345.31915.57808.52727.27327.03215.40915.57gi15.178.446.73948.06812.39777.91304.53257.16948.06斜腹杆aB-8.87-6.53-2.34-554.34-507.17-422.69-222.25-106.17-554.34Bc6.884.76-2.12429.97387.23248.53163.94-26.65429.97cD-5.44-3.14-2.02-339.98-293.61

8、-271.03-112.35-81.32-339.98De3.701.901.80231.24194.95192.9369.8867.11231.24eF-2.460.71-1.75-153.74-89.83-139.438.20-59.95-153.74Fg1.11-0.451.5669.3737.9278.44-7.2948.3978.44gH0.021.55-1.531.2532.09-30.0043.03-42.29-42.29Hi-1.08-2.471.39-67.50-95.52-17.70-73.4633.47-95.52竖杆Aa-0.5-0.50-31.25-31.25-21.

9、17-16.18-2.33-31.25Cc-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ee-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Gg-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ii00.970.970.0019.5619.5626.8726.8726.87六、杆件界面设计（1） 上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算：Nmax=-953.69KN，l0x=150.8cm，l0y=300.0cm(取两块大型屋面板的宽度之和为横向支撑间距，即l0y；取每个上弦

10、杆的长度为l0x)。2l0xl0y，故截面应选择不等边角钢截面。假定=60，则=0.807，Areq=N/f=554300/（0.807215）=3194.72mm2i=lox/=1508/60=25.13mmi= l/3000/6050mm 由附表7.6选2L1258010，短肢相并，肢背间距a=10 A=219.7100=3940mm2、ix=22.6mm、iy=61.1mm截面验算：l/ i1508/22.6=79.87150(满足) l/ i=3000/61.1=49.10150(满足)b/t=125/10=12.50.583000/125=13.92所以近似取=49.10=79.87

11、，=79.87查表4.2得0.688由N/A=554300/(0.6883940)204.48N/ 215(满足)故上弦杆采用2 L1258010短肢相并，如下图：（2） 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=948.06KN计算l300cm l=1800/2=1200cm由附表7.6选2 L1258012短肢相并a=10A223.446.8 cm，i 2.24cm ，i6.16cm =948060/4680= 202.58N/ 215(满足)l/ i300/2.24=133.93350(满足) l/ i=1200/6.16=194.81，只需求，查表得=0.342则= 42290/0.3

12、421458= 84.81N/ ，只需求，查表得=0.722则=554300/0.7224062= 189N/ 215(满足)所以选择截面为2L9012的等肢角钢，肢背间距为a=10mm，如下图：（5） 腹杆Bc N=429.97KN，l0x=0.8260.8=208.6cm，l0y=260.8cm 选用截面2L908 a=10 截面集合特性： 几何面积：A=21.28cm2回转半径：ix=2.79cm，iy=4.05cm长细比： 承载力验算：=429970/2128=202.05N/mm2419.28cm2，锚栓垫块采用10010020，孔径26cm。底板实际应力：An=784-235-3.

13、1452/4=734.4cm2q=500000/73440=6.81N/mm2a1=（140-12/2）2=189.5mmb1= a1/2=94.8mmb1/a1=0.5，查表得：=0.056，则：M= qa2=0.0566.81189.52=13694.7Nmm所需底板厚度：t=20.02mm用t=22mm，底板尺寸为28028022。（2） 加劲肋与节点板连接焊缝计算：一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力V=R/4=500000/4=125000Ne=b/4=7cmM=12500070=8750000N/mm验算焊缝应力：加劲肋尺寸取为29014012。采用hf=6mm，验算焊缝应力：对V 对M 肢尖焊缝强度为q=90.00160N/mm（3）、节点板、加劲肋与底板焊缝计算：初选=10mm,则实际焊缝总长度:2a+2(b-t-2c)-12hf=2(28+28-10-21.5)-121=84cm,焊缝设计应力为：=R/0.7hf=16.5N/1.22160=195.2N/。底板详图：附图 节点大样：1、节点“B”详图：2、节点“A”详图：3、节点“c”详图：4、节点“C”详图：5、节点“a”详图：