1、鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：曹現(xiàn)雷班 級(jí)：十133班姓 名：楊 駿學(xué) 號(hào)：139044535日 期：2016.4.24一、設(shè)計(jì)資料.【二、屋架形式及幾何尺寸 .1三、支撐的布置.2四、楝條的布置.3五、材料自重及荷載 .4六、荷載計(jì)算.4七、桿件截面選擇 .5八、各腹桿的焊縫尺寸計(jì)算10九、節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)11、設(shè)計(jì)資料：某廠房車間設(shè)有兩臺(tái)10噸中級(jí)工作制吊車。車間無腐蝕性介 質(zhì)。該車間為單跨雙坡封閉式廠房，屋架采用梯形桁架式鋼屋架， 屋架下弦標(biāo)高9m,其兩端錢支于鋼筋混凝土柱上，柱截面尺寸為 400mmX 400mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。屋面采用壓型鋼板屋面， C型楝條，楝距為1.2

2、m2.6m。屋面恒荷載（包括屋面板、保溫 層、楝條、屋架及支撐等）取值參考教材 2.2.1中規(guī)定。活荷載標(biāo) 準(zhǔn)值取0.5kN/mm2;雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.2,不考慮積灰荷載和積雪 不均勻分布情況。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為丫 0=1.0。屋架采用Q235B鋼, 焊條采用E43型。設(shè)計(jì)時(shí)，荷載按以下情況組合：a.恒載+全跨活荷載（或雪荷載）b.恒載+半跨活荷載（或雪荷載）二、屋架形式及幾何尺寸屋架及幾何尺寸如圖1所示，楝條支承于屋架上弦節(jié)點(diǎn)。楝 距為2267.5mm,水平投影距離為2250mm。屋架坡度為=arctan - = 7.13。圖1屋架形式和幾何尺寸三、支撐的布置依據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011

3、-2001,支撐布置圖如圖2所示，上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在廠房兩端和中部的同一柱 間，并在相應(yīng)開間的屋架跨中設(shè)置豎直支撐，在其余開間的屋架 下弦跨中設(shè)置一道通長的剛性細(xì)桿，上弦通過水平支撐在節(jié)點(diǎn)處 設(shè)置通長的剛性細(xì)桿。下弦兩端設(shè)縱向水平支撐。故上弦桿在屋架平面外的計(jì)算長度等于橫向支撐的節(jié)距。支撐的布置見圖2。上弦水平支撐布置圖 /尸/Lj1液9 raw73CCTOT73QD (Jt)Gc1 t)I) (2-2端部垂直支撐布置圖圖2支撐的布置圖四、槐條布置楝條設(shè)置在屋架上弦的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，間距2267.5mm 水平投影距離為 2250mm o屋架間距為7.2m,所以在楝 條跨中三分點(diǎn)處設(shè)兩道直拉

4、條。在屋脊和屋檐分別設(shè)置 斜拉條和撐桿。楝條布置見圖3。z2/ /1 /jT xy21R21PJK2NARo/X/ jF/2Ay就 1-12112y&/ z_/2z* .圖3楝條布置圖五、材料自重及荷載0.15KN/0.10KN/已知：彩色壓型鋼屋面板：0.15KN/保溫層及燈具:C型楝條自重:屋架及支撐自重：雪荷載（水平投影面）活荷載（水平投影面）六、荷載計(jì)算1:永久荷載（恒載）計(jì)算： 彩色壓型鋼屋面板： 保溫層及燈具楝條自重：屋架及支撐自重：合計(jì)：恒載設(shè)計(jì)值按分項(xiàng)系數(shù)1.2取按分項(xiàng)系數(shù)1.35取2:活載計(jì)算：=0.5*1.4 = 0.7 KN/q=0.318KN/0.2KN/0.5KN/0

5、.15/= 0.151 KN/0.15/= 0.151 KN/0.1KN/q = 0.318KN/0.720KN/為： =0.720*1.2=0.864 KN/為： =0.720*135=0.972 KN/雪荷載，所以，不考慮雪荷載。由于 += 0.864 + 0.7 = 1.564 + 0.7 * = 1.462,故永久荷載不起控制作用。所以，恒載按分項(xiàng)系數(shù)1.2設(shè)計(jì)。故有上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載為=7.20*2.25* =7.2*2.25*0.864=13.977 KN活荷載為=7.20*2.25* =7.2*2.25*0.7=11.340 KN故可得各桿件的內(nèi)力大小，見圖4件稱-招名件號(hào) 桿編內(nèi)力

6、系數(shù)P 單項(xiàng)荷裁內(nèi)力內(nèi)力組合最不利組同恒載活教全跨半跨全跨半跨恒+全恒+半1-200000000!2-3-5.753-1.918-80. 410-65. 239-21. 750-145. 649-102.160-145.洶9 !-cErr3-4-5. 7537 918-80. 410-65. 239-21. 750-145. 649-102. 160-145. 549 !4-5-6.196-3. 098一的.&0170.263-35-131-156. 364-121. 733-150.就4 6-7：3. 7S00. 94552. 83342. 865io. 7ie95. 69863. 5499

7、5. 6兆!bSarr7-S6, 379L 823S9. 15972.33820, 673161, 497109.83216L 497 I2-6-5. 152-1. 472-72.010-58. 424-16.692-130. 431-88,702-130. 433 2-72. 6290.12236, 74629.8131,38366. 55g38, 12966.55g I加腰Th4-7-1. 032-1. 000-14. 424-11 703-1L340-26. 127-25.764-26. 127 ；4-8-0. 353-0. 832-4. 934-4, 003-10-002-8. 937

8、-14. 936-14 935 !豎腹桿1-6-0, 5 300. 000-6.989-5.6700. 000-12. 659-6. 989-12. 659 !3-7-LOOO0.000-13,977-11. 3400.00035. 317-13.77-25. 31? !5-E0. 5380. 269Lt. 5206. W1 j工05。is. ezi10. 570圖4屋架各桿件內(nèi)力組合表七、桿件截面選擇 （假定軸力拉為正，壓為負(fù)）1、上弦桿中內(nèi)力最大的為 4-5,= -156.864 KN=226.8cm,= 453.6cm。選用 2L 90 x 6 角鋼，A = 2 * 10.6 = 21.

9、2,=2.79cm,=3.91cm長細(xì)比：=81.3 入=50=一=116 ,=1+0.16 = 116*1+0.16- =120.7查表得 =0.683= 0.434= 170.5 N/ f =215N/滿足要求。2、下弦桿中內(nèi)力最大的為7-8,= 161.497 KN,=225cm,= 225 cm。選用 2L 90 x 6 角鋼，A = 2 * 10.6 = 21.2,=2.79cm,=3.91cmb =- = =76.2 N/ f =215 N/受拉桿件的容許長細(xì)比入=350長細(xì)比：=80.6 入=50=一=57.5 入=50 滿足要求。3、斜腹桿 2-6,= -130.433 KN

10、,=306.5 cm,= 306.5 cm.選用 2L 80 x 6 角鋼，A = 2 * 9.4 = 18.8,=2.47cm, =3.51cm長細(xì)比：=124.1 入=150=-=87.3 ,=1+0.16 = 87.3*1+0.16 =92.3查表得 =0.416= 0.606b = = =166.8 N/ f =215N/4、斜腹桿 2-7,= 66.558 KN,滿足要求。=245.2cm,=306.5 cm.選用 2L 70 x 5 角鋼，A = 2 * 6.87 = 13.74,=2.16cm,=3.09cmb =- = = 48.44 N/ f =215 N/受拉桿件的容許長細(xì)

11、比入=350長細(xì)比： =113.5 入=50=一=99.2 入=50滿足要求。5、斜腹桿 4-7,= -26.127 KN,=277.8 cm,= 347.2 cmi選用 2L 70 x 5 角鋼，A = 2 * 6.87 = 13.74,=2.16cm,=3.09cm長細(xì)比：=128.6 入=50=一=112.4 ,=1+0.16 =112.4*1+0.16= 116.6查表得 =0.394= 0.455b = = = 48.3 N/ f =215N/6、斜腹桿 4-8,= -14.936 KN,=277.8 cm,=347.2 cm。滿足要求。選用 2L 70 x 5 角鋼，A = 2 *

12、 6.87=13.74,=2.16cm,=3.09cm長細(xì)比： =128.6 入=50=113.1 ,=1+0.16 =113.1*1+0.16= 117.3查表得 =0.394= 0.432=27.6 N/ f =215 N/滿足要求。7、豎腹桿 1-6,= -12.659 KN=180 cm, = 180 cm=1.53cm,=2.30cm選用 2L 50 x 5 角鋼,A = 2 * 4.8 = 9.6長細(xì)比:=117.6 入=50=78.3 ,=1+0.16 =78.3*1+0.16 =81.4查表得 =0.450= 0.646=29.3 N/ f =215 N/滿足要求。8、豎腹桿3

13、-7,=-25.137 KN=189 cm,=236.3 cm。2、腹桿 2-7 ,= 66.558 KN ,取 =4 mm選用 2L 50 x 5 角鋼，A = 2 * 4.8 = 9.6,=1.53cm,=2.30cm長細(xì)比：=一 =123.5 入=50=102.7 ,=1+0.16 =102.7*1+0.16 =105查表得 =0.419= 0.523=62.5 N/ f =215 N/滿足要求。9、豎腹桿 5-8,= 13.621 KN,=234cm,= 292.5 cni選用 2L50 x 5角鋼，A = 2 * 4.8 = 9.6,=1.53cm, =2.30cmb =- = =

14、14.2 N/ f =215 N/受拉桿件的容許長細(xì)比入=350長細(xì)比：=152.9 入=50=127.2 入=50滿足要求。各桿件截面選擇匯總見下表1桿件 益1桿件桔向力順）麗融 (jin)營百磷 修）樣卡席計(jì)*長度1式E）麗璉ijcil國科發(fā)ijcn）悒毗 h如比卡毗噩 仙/）度較唧葡否話幅比1.1運(yùn)戢,福 必一）1出都4-5-156,8642L90 I 621,2226.8453.62,793.9181.3：1658.50.4341?0.5150215 ；1-.161.457190 5 621.22252%2.西3S0.fi57.5過2350315i1D6-130.物2L80 工 6L8

15、.3306. S306.514?3.51124.1S7.392.20.41610.11501215 1kLISil2-766.582LT0 x 513.74235.23D6.52. Ifi3.09113.599.243.44350215jttkh1-26.127ZL70 I 513.74277.834L22. Ifi3.09128.6112.4ir0.3E448.315021r1114-3-14.敗2L70 1 513.74XI飛347.21 Ifi3.09128 J112 4in0.3942n 615。215 |r 1 二2.時(shí)2L50 x 5電6ISOISO1.532J11L67SJ8L4

16、0J5O29.315。215慢鼾21-2&. 1ST2L50 X 595236.31.532J123.5102.710(H19除515。215 |1115-036212L5Q x 59.62342也5?532,3152.9127.214.2350215 1八、各腹桿的焊縫尺寸計(jì)算（除支座處節(jié)點(diǎn)板厚度為t = 8mm外，其余節(jié)點(diǎn)板厚度節(jié)點(diǎn)板厚度均為t=6mm。）1、先計(jì)算內(nèi)力最大的腹桿 2-6,=-130.433 KN。所需最小焊縫寬度： n 1.5 - = 1.5* 一 = 3.7mm ,角鋼肢尖處最大焊縫寬度：（廿2） = 4 5mm,角鋼肢背出最大焊縫寬度： 1.2 t = 7.2mm。所

17、以 角鋼肢尖和肢背處都取=5 mm。所需焊縫長度：+ 2= 91.5mm 取 100mm+ 2= 44mm 取 80mm所需焊縫長度:=60.0mm 取 80mm+ 2= 30.3mm 取 80mm其余腹桿內(nèi)力均小于桿2-7,所以可取其余各腹桿的焊縫尺寸，如下表所不:一件稱 桿名 ！(件號(hào) 桿編桿件內(nèi)力 (KN)截面尺寸 (mm)肢背焊縫寬hji (im) Hi肢背焊縫長 Lri (mm)肢尖焊觴 h/rnm)肢尖焊縫長1II111斜新12-6-130. 4332L8O x 65100580 i2-766.5582L7O x 548048014-7-26.1272L70 x 548048014

18、-8T4. 9362L70 x 5480480 i1，豎新11J1-6-12. 6592L50 x 5480480 143-7-25. 3172L50 x 548048015-813, 6212L50 x 54804一四一九、節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)(節(jié)點(diǎn)板的尺寸根據(jù)所匯交腹桿端部的焊縫設(shè)計(jì)長度確定 )附：節(jié)點(diǎn)編號(hào)如下圖1、節(jié)點(diǎn)板“ 3”驗(yàn)算:力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出=# mm ,梢焊縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背采用梢焊縫(滿焊)連接，并由此梢焊縫支撐上弦集中荷載P ( P = 13.977 KN)。取梢焊縫寬度=0.5t = 3mm，得 =130 - 2*3 = 124 mm。=26.8KN/=1.22

19、 * 160=195.2KN/ 。由此可見因?yàn)樯舷壹泻奢d很小，所以后面的節(jié)點(diǎn)板可不需 驗(yàn)算梢焊縫。:因節(jié)點(diǎn)板“2”左右兩端桿件內(nèi)力相等，所以節(jié)點(diǎn)板傳 遞的內(nèi)力差 N= 0 ,所以不需驗(yàn)算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板的肢尖焊縫， 按照構(gòu)造要求滿焊即可。節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算=53.4 N/o=22.9 N/ f 215 N/滿足要求。因節(jié)點(diǎn)板“1”同樣不傳遞上弦桿內(nèi)力，且桿件內(nèi)力很小(N -12.659 KN )所以可不驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板“ 1”。2、節(jié)點(diǎn)板“ 2”驗(yàn)算：1 土弦肢尖角焊縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板與上弦桿的焊縫連接只傳遞節(jié)點(diǎn)板兩端桿件的內(nèi)力差 N(AN= -145.649 KN)。采用雙面貼角焊縫(滿焊)連接承擔(dān)

20、內(nèi)力差？N。取角焊縫寬度為5mm,所以得 400 2*5 390mm,內(nèi)力差 AN -145.649 KN 偏心距 e 65mm,偏心彎矩53.4 N/5= 69.0 N/ =160 N/1 - 2桿與節(jié)點(diǎn)板間理論上不傳力，但按照節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求，采 用與桿2 - 3相同的焊縫。2節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出 =213 mm, f = 215 N/=40.1=88.4mm=0.794產(chǎn)=102.1 N/力作用下節(jié)點(diǎn)板拉剪驗(yàn)算：=49.9= 90=57.3mm=70mm=0.739= 1=60.85N/ f = 215N/對(duì)于無豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，c/t = 54/6 = 9 =13

21、0.433KN節(jié)點(diǎn)板的自由端長度 一=53.3 60節(jié)點(diǎn)板“ 2”滿足要求。3、節(jié)點(diǎn)板“ 4”驗(yàn)算1 土弦肢尖角焊縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板只傳遞桿3-4和 桿4-5的內(nèi)力差？N = 11.215 KN。取角焊縫寬度為=5mm,且焊縫長度為滿焊，所以得=340 - 2*5 = 330 mm ,內(nèi)力差 AN =-11.215 KN,偏心距 e=65mm ,偏心彎矩 M = N*e=5.7 N/=4.9 N/=160N/=6.8 N/2節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算(r-=23.7 N/ f = 215 N/力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出=185 mm+ 2+ 2 5力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出=186 mm產(chǎn)=13.4 N

22、/ f = 215 N/對(duì)于無豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，c/t = 51/6 = 8.5 = 26.317KN節(jié)點(diǎn)板的自由端長度 一=35.8 60節(jié)點(diǎn)板“4”設(shè)計(jì)滿足要求4、節(jié)點(diǎn)板“ 7”驗(yàn)算240 一 20031節(jié)點(diǎn)板與下弦桿連接焊縫:節(jié)點(diǎn)板“7”只傳遞桿6-7和 桿7-8的內(nèi)力差A(yù)Nk -65.799KN取下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫寬為=5 mm肢背焊縫長度為=51.1 mm肢尖焊縫則更小，所以無需再計(jì)算，肢尖、肢背均滿焊即可。2節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出=178 mm產(chǎn)=24.5 N/ f = 215 N/力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出=182 mm產(chǎn)=23.2 N/ f = 2

23、15 N/力作用下節(jié)點(diǎn)板拉剪驗(yàn)算：=42.8=90= 47.2=75mm=70mm= 63mm=0.694=1= 0.721=66.3N/ f = 215N/節(jié)點(diǎn)板“ 7”設(shè)計(jì)滿足要求5、下弦跨中拼接節(jié)點(diǎn)“ 816L497KN、J1：下弦桿拼角鋼計(jì)算拼接角鋼與下弦角鋼使用相同的2L90 x 6角鋼，設(shè)焊縫寬度 寬度為 =5m ,為了便于施焊，切去拼接角鋼肢尖部分豎肢， 切去？ = t + 5 = 6 + 5+5 =16 mm。再切去拼接角鋼的直角棱邊，所以下弦桿與拼接角鋼在接頭一側(cè)的角鋼在接頭一側(cè) 的焊縫長度為：=+ 2= + 2 * 5 = 82.1mm取為0,下弦角鋼間隙b取20 mm,則

24、拼接角鋼的長度為 2+ 20 = 300mm 。2下弦桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫計(jì)算因節(jié)點(diǎn)板兩端桿件內(nèi)力差？N=0,所以取一側(cè)內(nèi)力 (161.497KN)的15%進(jìn)行計(jì)算。取角焊縫寬度=5mm,節(jié)點(diǎn)板滿焊，則：角焊縫長度為=400 -2*5 = 390 mm 。肢背焊縫:=6.2 N/ =160N/，K肢尖焊縫：=2.7 N/ =160N/3強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算力作用下強(qiáng)度驗(yàn)算：由圖量出 =178 mm=14.0 N/ f = 215 N/節(jié)點(diǎn)板“ 8”設(shè)計(jì)滿足要求。為了便于拼接節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施焊，需進(jìn)行提前定位，在拼接角 鋼的兩側(cè)翼椽板和下弦桿底部布置安裝螺栓。安裝螺栓孔徑及 位置見結(jié)構(gòu)施工詳圖。6、上弦跨中節(jié)點(diǎn)

25、“ 5”1,梢焊縫計(jì)算梢焊縫所受的力大小為：2PW * in =2 * 13.977 2 * 156.864 * sin7.13 =-11.0KN因梢焊縫所受的力很小，所以可以不需驗(yàn)算梢焊縫，梢焊 縫滿焊即可滿足受力要求。2:上弦拼接角鋼的計(jì)算拼接角鋼與上弦角鋼使用相同規(guī)格的 2L90 x 6角鋼，設(shè)焊縫 寬度為 =5m ,上弦桿與拼接角鋼在接頭一側(cè)的角鋼在接頭一 側(cè)的焊縫長度為：=+ 2= +2*5 = 80mm取為0 ，取b=20 mm,則拼接角鋼的長度為2 + 20 = 500mm。3、上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板“ 5”的連接焊縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板只傳力為 N = 0.15= 23.5 KN。取角焊縫長度為 =5mm,焊縫為滿焊，所以 =145 2 * 5 =135 mm偏心距e=65mm ,偏心彎矩