钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架指导教师：班级：学生姓名：学号：设计时间：2011年6月7号浙江理工大学科技与艺术学院建筑系梯形钢屋架课程设计计算书一.设计资料：1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m2、屋面坡度：1：103、屋面材料：预应力大型屋面板4、荷载 1）静载：屋架及支撑自重0.384KN/m ²；檩条0.2KN/m ²；屋面防水层 0.1KN/m ²；保温层0.4vKN/m ²；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m ²；悬挂管道0.05 KN/m ²。

2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m ²；施工活荷载标准值为0.7 KN/m ²；积灰荷载1.2 KN/m ²。

5、材质Q235B 钢，焊条E43系列，手工焊。

二 .结构形式与选型1.屋架形式及几何尺寸如图所示:拱50根据厂房长度为60m 、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为24m 故不设下弦支撑。

2.梯形钢屋架支撑布置如图所示：3.荷载计算屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。

荷载计算表荷载组合方法：1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2F4．内力计算计算简图如下屋架构件内力组合表4．内力计算 1.上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度：在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==×上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm设λ＝60，υ＝0.807，截面积为32N 895.73110A 4955.1mm f 0.807215=××＝＝υ 需要回转半径：0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60l 3.016i m 50.3mm60==＝＝λ＝＝λ查表选用2┐ ┌ 160×100×10上弦截面××验算:0x x x 0yy y l 1508m 59.2mm i 28.5l 3016m 39.9mmi 75.6==λ＝＝λ＝＝满足长细比要求，x y >λλ查表30.813N 895.73110a a A 0.8135063.0××υ＝＝＝208.86MP <215MP υ 满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表2.节点设计下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值wff＝160MPa。

a.下弦节点“b”，设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝为fh＝8mm。

所需的焊缝长度为肢背：'w we f0.75N0.75403842l mm2h f20.78160××××==＝169.02，取170mm。

肢尖：w we f l mm 2h f 20.78160×××==＝56.34，取60mm 。

设“dD ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。

所需的焊缝长度为 肢背：'w we f 0.75N 0.75319317l mm 2h f 20.78160××××==＝133.64，取140mm 。

肢尖：''w w e f 0.25N 0.25319317l mm 2h f 20.78160××××==＝44.55，取50mm 。

“Gd ”杆内力很小，取f h ＝6mm 。

综合取节点板尺寸300mm ×230mm下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm ，f h ＝8mm 。

焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN ＝954.630KN ，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:f 0.75954630145.6MPa 20.78(45516)××××==-τ<160MPa焊缝强度满足要求 上弦节点“B ”“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸同上。

设“aB ”杆的肢背和肢尖焊缝f h ＝8mm, 'f h =6mm ，所需焊缝长度为肢背：'w w e f 0.75N 0.75520651l mm 2h f 20.78160××××==＝217.91 ，取220mm肢尖：w we f l mm 2h f 20.76160×××==＝96.84，取100mm 节点板上边缘缩进上弦肢背8mm 。

用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。

槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。

假定集中荷载P 与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：'f h =6mm ，''f h ＝8mm上弦与节点板焊缝长度为455mm ，则f w w f 103.36MPa 0.8f 128MPa < ＝＝上弦肢尖角焊缝的切应力为f w w f 34.99MPa 0.8f 128MPa < ＝＝上弦节点“C ”设“Cb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝6mm 。

所需的焊缝长度为 肢背：'w we f 0.75N 0.7558698l mm 2h f 20.76160××××==＝32.76，取50mm 。

肢尖：''w w e f 0.25N 0.2558698l mm 2h f 20.76160××××==＝10.92，取50mm 。

验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为173mm ，则f w w f 17.79MPa 0.8f 128MPa < ＝＝上弦肢尖角焊缝的长度为173mm 的切应力为f w w f 96.28MPa 0.8f 128MPa < ＝＝4.屋脊节点“I ”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝f h ＝8mm ，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）w 863.448l 240.9mm 40.78160×××==拼接角钢长度s w f l 2(l 2h )=++弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取550mm 。

上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下 设“FG ”杆的肢背和肢尖焊缝为f h ＝8mm 。

所需的焊缝长度为 肢背：'w w e f 0.75N 0.75863488l mm 2h f 20.78160××××==＝361.4，取370mm 。

肢尖：''w we f 0.25N 0.25863448l mm 2h f 20.78160××××==＝214.2，取220mm 。

验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm ，则f w w f 120.6MPa 0.8f 128MPa < ＝＝ 上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，w l ＝187－8－12＝167mm ，焊缝应力为N f f 20.15864388MPa 20.7816760.1586438860149.43MPa 20.78167140.74MPa 160MPa ××××××××××<======M τ69.32σ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160mm 。

在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm 。

支座底板的计算。

支座反力R ＝58698×6（竖向支座反力单位系数）＝352188N 。

设支座地板的平面尺寸采用240×360mm ，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280×230＝64400mm ²。

验算柱顶混凝土强度： c n R 138606 5.47MPa<f 12.5MPa A 64400====σ支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为2M=a 0.0566 5.47(166)8529.45N mm ××·==222βσ底板厚度t 15.42mm ==，取t ＝20mm 加劲肋与节点板的连接焊缝计算。

假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，即138606/4=34651.5N,则焊缝内力为V=34651.5NM=34651.5×50=1732575N ·mm设焊缝f h ＝6mm ，焊缝长度w l ＝400－20－12＝368mm ，焊缝应力为12.6MPa 160MPa <= 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=138606N ，其中每块加劲肋各R/4＝34651.5N ，节点板传递R/2＝69303N 。

节点板与底板的连接焊缝长度w l ∑＝2（240－12）＝456mm ，所需焊脚尺寸为f w w fR /269303h 1.1mm 0.7l f 1.220.7456160 1.22××××××===∑，故取f h ＝6mm 。

每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为w l ∑＝2（110－20－12）＝156mm所需焊缝尺寸为f h ≥34651.5 1.62mm 0.7156160 1.22×××=，故取f h ＝6mm 。