1、.鋼結構課程設計、設計資料1、已知條件：梯形鋼屋架跨度30m，長度 72m，柱距 6m。該車間設有兩臺200/50 kN 中級工作制吊車，軌頂標高為8.000 m 。冬季最低溫度為 20，地震設計烈度為 6 度，設計基本地震加速度為0.1g 。采用 1.5m×6m預應力混凝土大型屋面板， 80mm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度i 1/10 。屋面活荷載標準值為 0.7 kN/m 2，雪荷載標準值為 0.65 kN/m 2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為 400 mm×400 mm，混凝土標號為 C25。鋼材采用 Q235B級，焊條采用 E43型。2、屋架計算跨

2、度：Lo=30 2× 0.15=29.7m，3、跨中及端部高度：端部高度： h=1900mm（軸線處），h=1915mm（計算跨度處）。屋架的中間高度h=3400mm，屋架跨中起拱按Lo/500 考慮，取 60mm。二、結構形式與布置屋架形式及幾何尺寸見圖1 所示，支撐布置見圖2 所示。圖 1屋架形式及幾何尺寸.c.符號說明： GWJ（-鋼屋架）； SC-（上弦支撐）：XC-（下弦支撐）；CC-（垂直支撐）；GG-（剛性系桿）； LG-（柔性系桿）圖 2屋架支撐布置圖三、荷載與力計算1.荷載計算荷載與雪荷載不會同時出現，故取兩者較大的活荷載計算。永久荷載標準值SBS 改型瀝青油氈防水

3、層0.40kN/找平層（ 20mm 厚水泥砂漿）0.02×20=0.40kN/保溫層（ 100mm 厚水泥珍珠巖）0.1×6=0.6kN/隔氣層（冷底子油）0.05 kN/混凝土大型屋面板（包括灌漿）1.40kN/鋼屋架和支撐自重0.12+0.011× 30=0.45kN/管道設備自重0.10 kN/總計3.23kN/ 可變荷載標準值屋面活荷載0.70 kN/積灰荷載0.60kN/總計1.3kN/ 永久荷載設計值1.35× 3.23=4.36kN/可變荷載設計值1.4×1.3=1.82kN/2.荷載組合.c.設計屋架時，應考慮以下三種組合： 全

4、跨永久荷載 +全跨可變荷載全跨節點永久荷載及可變荷載：F=(4.36+1.82) × 1.5×6=55.62kN 全跨永久荷載 +半跨可變荷載全跨節點永久荷載：F1=4.36× 1.5× 6=39.24 kN半跨節點可變荷載：F2=1.82× 1.5× 6=16.38 kN 全跨屋架及支撐自重 +半跨大型屋面板重 +半跨屋面活荷載全跨節點屋架及支撐自重：F3 =0.45× 1.35× 1.5× 6=5.47kN半跨大型屋面板重及活荷載：F4=(1.4×1.35+0.7×1.4) 

5、15;1.5×6= 25.83kN3.力計算1。本設計采用程序計算桿件在單位節點力作用下各桿件的力系數，見表力系數（ F=1）第一種組第二種組合第三種組合計算桿桿件名稱左半跨右半跨合 F*F1*F3*F3*全跨F1*+F2*力（ K+F2*+F4*+F4*AB00-0.010.000.00-0.160.00-0.26-0.BC-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54-501.99-281.38-151.20-631.CDDE-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19-816.31-437.36-260.94-1011.EF上弦FG-21.53

6、-14.62-8.46-1197.69-1084.51-983.61-495.40-336.29-1197.GHHJ-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.60-1045.50-483.41-387.07-1243.IJ-22.73-14.3910.2-1264.45-1127.84-725.05-496.03139.13-1264.JKab6.334.941.83352.13329.36278.42162.2381.89352.bc15.3611.34.98854.46787.96684.44375.90212.65854.下弦cd20.2114.147.431124

7、.261024.84914.93475.78302.471124de22.1214.449.391230.511104.721022.00493.98363.541230ef21.2311.6811.681181.001024.571024.57417.82417.821181aB-11.34-8.66-3.27-630.83-586.93-498.65-285.72-146.49-630.Bb8.816.472.87490.09451.76392.79215.31122.32490.bD-7.55-5.23-2.84-420.00-382.00-342.85-176.39-114.66-42

8、0.Dc5.393.392.44299.84267.08251.52117.0592.51299.cF-4.23-2.25-2.43-235.31-202.88-205.83-81.26-85.91-235.Fd2.620.882.13145.75117.25137.7237.0669.35145.斜腹-1.510.22-2.12-84.00-55.66-93.99-2.58-63.02-93.dH桿50.He0.29-1.251.8916.13-9.0942.34-30.7050.41-27.eg1.533.4-2.2885.11115.7422.7096.19-50.25115.-50.g

9、K2.164.07-2.32120.16151.4446.78116.94-48.11151.-48.c.gI0.490.54-0.0627.2628.0818.2516.631.1328.Aa-0.55-0.540-30.60-30.43-21.59-16.96-3.01-30.Cb-1-0.990-55.63-55.47-39.25-31.04-5.47-55.Ec豎桿Gd-0.98-0.980-54.52-54.52-38.46-30.67-5.36-54.Jg-0.85-0.90-47.28-48.10-33.36-27.90-4.65-48.Ie-1.42-1.430-78.99-7

10、9.16-55.73-44.70-7.77-79.Kf0.02001.110.780.780.110.111.四、桿件截面設計腹桿最大力， N=-630.83KN ，由屋架節點板厚度參考可知：支座節點板剛度取 14mm；其余節點板與墊板厚度取 12mm。1.上弦桿整個上弦桿采用相同一截面，按最大力計算，N=-1264.45KN計算長度：屋架平面取節間軸線長度lOx =1507mm屋架平面外根據支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節間長度：lOy =4521mm根據屋架平面外上弦桿的計算長度， 故截面宜選用兩個不等肢角鋼， 且短肢相并，見圖 3圖 3 上弦截面設 =60

11、，查軸心受力穩定系數表，=0.807需要截面積 A*=N=1246.45 * 10 =7287.7mm2. f需要回轉半徑ix*l ox1.50725.1mmiy*lox4.524=60=75.4mm60根據需要的 A* 、 ix*、 i y*查角鋼型鋼表，初選2L180110 14，A=7793 mm2， ix =308mm ， i y =88mm。按所選角鋼進行驗算：.c.x = l ox= 150748.96 =150i x308yloy=452451.41 =150=88i y由于yx ，只需求出y ，查軸心受力穩定系數表，y 0.847N1264.65 103191.59 MPa&l

12、t;215MPa 所選截面合適。y A0.84777932 .下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大力計算，N=1230.51KN計算長度：屋架平面取節點間軸線長度lOx =3000mm屋架平面外根據支撐布置取lOy =29700/2=14850mm計算需要凈截面面積 A*= N1230510 =5723.30mm2 ，選用 2 L180 11012，f215因為lOy>lOx,故用不等肢角鋼，短肢相并，見圖 4。圖 4下弦截面A=6742 mm2 ， i x =31mm， i y =87.4mm。l ox300096.77 <=350x =31i xloy14850169.91&l

13、t;=350所選截面滿足要求。y =i y87.43. 端斜桿 Ba已知 N-630.83kN， l Ox l Oy 2456mm。因為 l Ox lOy ，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使 i x iy ，選用角鋼 2 L 140 90 10.c.A 4452.2 mm2 ， i x 44.7mm， iy 87.4mm截面剛度和穩定驗算：x=l ox2456=150i x54.94 <44.7=loy2456=150yi y65.66 <37.4因為yx只需求y ，查表得 y =0.764N630.83 103185.46 MPa<215 MPa所選截面滿足要求。y A0.7

14、644452.24.再分腹桿 eg-gK此桿在 g 節點處不斷開，采用通長桿件。拉力： N gk151.44 KN ， N eg 115.74kN壓力：N eg50.52 kN，N gk48.11KN計算長度：屋架平面取節點間軸線長度lOx=0.8×2250=0.8×2250=1800mm屋架平面外根據支撐布置取：lOy = 1 （0.75+0.25 N1 ）=450×（ 0.75+0.25 48.11 ）=4446.3mmN250.52選用 2 L 635，見圖 5。圖 5 再分腹桿 egK圖 6 中豎桿 KfA=1228.6 mm2 ，ix =19.4mm，

15、i y =30.4mm。l ox1800=53.9< =150x =92.78i x19.4.c.yloy4446.3146.25<=150=30.4i y因為 yx只需求y ，查表得y =0.32，則N50.52 103y A 0.32128.5 MPa<215 MPa1228.6拉應力： N151.44103123.26MPa215MPa 所選截面滿足要求A1228.65.豎桿 IeN-79.16KN ， l 0 x0.8l 0.830522442mm， l 0 yl 3052mm由于桿件力較小， 按=150 選擇，需要的回轉半l ox244.2i x1.63cm 150

16、loy305.22.03cmi y150查型鋼表，選用 2 L 63×5,其幾何特性為A=1228.6 mm2i x19.4mmi y30.4mmxl ox244.2125.88cm150i x1.94yl oy305.2100.39cm150i y3.04因為 xy只需求x ，查表得x =0.406，則N79.16 103158.7MPa215MPax A0.406 1228.6其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結果見表2.c.桿件編計算長度（ cm)截面面回轉半徑（ cm)長細比容許長細穩定系數計算應名稱力（ KN）截面規格號l 0 xl0 y積（ cm2）i xi yy比

17、y力 Mpaxx上弦IJ JK-1264.45150.8452.42L180× 110×1477.933.088.848.9651.411500.847191.59下弦de1230.5130014852L180× 110×1267.423.18.7496.77169.91350182.51Aa-30.61991992L63×512.2861.943.04102.665.51500.53846.29aB-630.83253.4253.42L140× 90× 1044.5224.473.7456.7167.781500.7641

18、85.46Bb490.09208.6260.82L100× 623.8643.14.5167.2957.83350205.37Cb-55.63183.22292L50×59.6061.532.53119.790.51500.493131.92bD-420229.52872L100× 727.5923.094.5374.363.31500.724210.25Dc299.84228.7285.82L70×616.322.153.33106.3785.83350183.73Ec-55.63207.22592L50×59.6061.532.53135.

19、4102.41500.363159.54cF-235.31250.8312.62L90×621.2742.794.1389.8975.693500.621178.12Fd145.75249.5311.82L50×59.6061.532.53167123.3350151.73Gd-54.52231.22892L50×59.6061.532.53151.1114.21500.304186.67腹桿dH-93.99271.6339.52L70×616.322.153.33151.1101.951500.304189.45He50.41270.8338.42L6

20、3×512.2861.943.04139.59111.321500.34764.62-27.55Ie-79.16255.2319.12L63×512.2861.943.04131.5104.91500.381169.11eg115.74230.1453.732L63×512.2861.943.04118.6149.251500.31117.54-44.78gk151.44230.1453.732L63×512.2861.943.04118.6149.251500.31110.96-42.26Kf1.12314.1314.12L63×512.28

21、62.452.45128.2128.22000gI28.08165.9207.42L50×59.6061.532.53108.782.235029.23Jg-48.1127.6158.92L50×59.6061.532.5383.4631500.66575.3屋架桿件截面選擇表.c.五、節點設計用 E43 焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值f fw160 MPa各桿件力由表 1 查得1. 下弦節點 b（ 1）斜桿 Bb 與節點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm 和 6mm。所需焊縫長度為：肢背：0.7N0.7490090182.3316198.33

22、mm，取 l w 200mml w20.78 1602he f fw肢尖： 0.3N0.3490090109.412mm，取 lw 120mml w20.76 160121.42he f fw（ 2） 斜桿 Db 與節點的連接焊縫計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為8mm 和 6mm。所需焊縫長度為：0.7420000164.06 16180.06mm，取 l w 180mm肢背： l w0.781602肢尖： l w0.3420000=93.75+12=105.75mm，取 l w110mm20.76160（ 3）豎桿 Cb 與節點板連接焊縫計算：因其力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸h

23、f =5mm。根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節點板尺寸為 457mm×340mm。（ 4）下弦桿與節點板連接焊縫驗算：焊縫受力為左右下弦桿的力差 N=854.16-352.13=502.33KN，設肢尖與肢背的焊腳尺寸為 6mm，所需焊縫長度為 457mm,受力較大的肢背處的焊縫應力為：0.75502.33103f0.76(457100.79MPa <160MPa212)（ 5）節點板尺寸：根據以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構造詳圖，從而定出節點尺寸。如圖7 所示.c.圖

24、 7 節點板 b 尺寸2 .上弦節點 B（ 1）斜桿 Bb 與節點板連接焊縫計算，與下弦節點b 中 Bb 桿計算相同。（ 2）斜桿 Ba 與節點板連接焊縫計算設肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為10mm 和 6mm。所需焊縫長度為肢背： l w0.7N20.7630830183 20203mm，取 l w 210mm2he f fw0.7 10160肢尖：0.3N0.3630830164.28mm，取 l180mml w2he f fw20.7616012 176.48w（ 3）上弦桿與節點板連接焊縫計算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節

25、點板連接起來。 槽焊縫可按兩條焊縫計算， 計算時可略去屋架上弦坡度的影響， 而假定集中荷載 P 與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫的應力由下面計算得h f1節點板厚度1126mm，h f10mm22上弦與節點板間焊縫長度為470mm，則2P5562914 MPa<0.8f f fw156 MPa0.7h f l w1 20.76 470上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的力差 N=631.39-0.26=631.13KN 偏心距 e =110-25.9 84.1mm設需焊縫長度為470mm，則fN631130100.18MPal w20.710( 47020)2hef6M663113084.1112.

26、33MPa0.7h f l w220.710( 47020) 222(f )2(f ) 2(112.33) 2100.182140.62MPa 160MPa1.221.22（ 4）節點板尺寸：方法同前，如圖8 所示.c.圖 8節點板 B尺寸3 .屋脊節點 K（ 1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節點板來補償。拼接一側的焊縫長度可按弦桿力計算。設肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm，則需焊縫長度為l wN1264450，取 l w =300mm4 0.7 hff fw28

27、2.24 20 302.24mm4 0.7 10 160拼接角鋼長度取2 (300+20)+24 664mm( 2 ) 斜桿與節點板連接焊縫的計算：設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm 和 5mm，所需焊縫長度為：肢背： l w0.71514401290.88mm，取 l w =100 mm20.76160肢尖： l0.315144010mm，取焊縫長度w20.7516050l w =60mm根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出接點詳圖，從而確定節點板尺寸為 500mm×240mm。( 3 ) 弦桿與節點板的連接焊縫計算：取 節 點 板的 長

28、度 為 500mm ，則 節 點 一 側弦 桿 焊 縫的 計 算 長 度 為 500 / 2 10 20 220 mm 。上弦肢背與節點板用槽焊縫，假定承受節點荷載P5562918.06MPa 0.8f f fw156.16MPa2 0.7 h f l w2 0.7 10220上弦肢尖與節點板用角焊縫， 按上弦桿力的 15%計算，并考慮此力產生的彎矩設焊腳尺寸為 10mm。f0.15N12644500.1561.58MPa2hel w20.7102206M601f2he l w22 0.710 2202141.24MPa(f) 2(f ) 2(141.24) 261.

29、582131.13MPa 160MPa1.221.22（ 4）中豎桿與節點板的連接焊縫計算此桿力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸hf =5mm（ 5）節點板尺寸：方法同前，如圖 9 所示.c.圖 9節點板 K尺寸4 .下弦跨中節點 f（ 1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算拼接角鋼與下弦桿截面相同，設肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm，則需焊縫長度為l wf67.421002154 0.7 hff fw4 0.78404mm，取 l w =404+16=420mm160拼接角鋼長度 2420+20=860mm（ 2）弦桿與節點板連接焊縫計算按下弦桿力的 15%計算，設肢背、肢尖焊腳尺寸為 6mm，弦桿

30、一側需焊縫長度為肢背： l w0.71181000 0.15 12104.27mm，取 l w =110mm20.76160肢尖 l 0.311810000.1512mm ，取 l w=60mmw20.7616051.54（ 3）節點板尺寸：方法同前，如圖10 所示圖 10節點板 f 尺寸5 .端部支座節點 a.c.圖 11支座節點 a為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為180mm。在節點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節點板的高度相同，厚度同端部節點板為14mm。（ 1） 支座底板計算支座反力 R5562910556290N取加勁肋的寬度為 110mm，考慮底板上開孔，錨栓直徑取d=25mm，錨栓孔直徑為60mm，則所需底板面積：R錨栓孔缺口面積5562903.14602 /447329.2mm2 按構造要求取底f c12.5板尺寸為 280mm400mm，偏安全地取有加勁肋部份的底板承受支座反力，則承壓面積： A 280 (2 110 14)65520 mm2c驗算柱頂混凝土的抗壓強度：R556290An8.49MPa f c 12.5MPa 滿足65520底板的厚度按支座反力作用下的彎矩計算 ,節點板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩