钢结构课程设计计算书专业：土木工程班级：土木094******学号：*********指导教师：贾**安徽工业大学建筑工程学院土木工程系《钢结构设计》课程设计计算书1.设计资料某车间厂房总长度约为108m。
车间设有两台30吨中级工作制吊车。
车间无腐蚀性介质。
该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架即芬克式屋架，屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。
屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。
屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。
屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。
不考虑积灰荷载、风荷载。
雪荷载0.4kN/㎡，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。
结构重要性系数为γ0=1.0。
屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。
2.屋架形式和几何尺寸屋架形式采用芬克式屋架屋面坡度1/3屋架几何尺寸如下图：屋架形式和几何尺寸3.支撑布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连；下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑设置在同一柱间内。
支撑的布置见下图。
上弦支撑布置图下弦支撑布置图纵向支撑布置图檩条布置图4.荷载计算（1）永久荷载标准值：屋面恒荷载标准值G k=0.50 kN/m2屋面活荷载标准值Q k=0.30 kN/m2。
屋面雪荷载标准值S k=0.4 kN/ m2。
（2）上弦的集中荷载和节点荷载永久值。
檩条支承于上弦节点，屋架坡度为a=arctg1/3=18.4º´，檩距为1.975m。
上弦节点恒荷载水平投影标准值：P1=0.5×7.2×1.975=7.11 KN；上弦节点雪荷载水平投影标准值：P2=0.4×7.2×1.975=5.69KN。
由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图屋架杆件内力组合表杆件名称杆件编号全跨荷载半跨荷载内力组合内力系数恒载标准值P1=7.11kN活载标准值P2=5.69kN内力系数半跨雪荷载内力标准值Sk=5.69KN1.2恒+1.4活1.2恒+1.4半跨活最不利内力上弦1-2 -17.39 -123.64 -98.95 -12.65 -71.98 -286.90 -249.14 -286.902-3 -16.13 -114.68 -101.94 -11.38 -64.75 -280.34 -228.27 -280.34 3-4 -16.76 -119.16 -105.92 -12.02 -68.39 -291.29 -238.75 -291.29 4-5 -16.44 -116.89 -103.90 -11.70 -66.57 -285.73 -233.47 -285.73 5-6 -15.18 -107.93 -95.94 -10.44 -59.40 -263.83 -212.68 -263.83 6-7 -15.81 -112.41 -99.92 -10.44 -59.40 -274.78 -218.06 -274.78下弦1-8 16.50 117.32 104.28 12.00 68.28 286.77 236.37 286.77 8-9 13.50 95.99 85.32 9.00 51.21 234.63 186.88 234.63 9-10 9.00 63.99 56.88 4.50 25.61 156.42 112.64 156.42腹杆2-8 -1.34 -9.53 -8.47 -1.34 -7.62 -23.29 -22.11 -23.29 3-8 -1.34 -9.53 -8.47 -1.34 -7.62 -23.29 -22.11 -23.29 4-9 -2.85 -20.26 -18.01 -2.85 -16.22 -49.53 -47.02 -49.53 5-11 -1.34 -9.53 -8.47 -1.34 -7.62 -23.29 -22.11 -23.29 6-11 -1.34 -9.53 -8.47 -1.34 -7.62 -23.29 -22.11 -23.29 4-8 3.00 21.33 18.96 3.00 17.07 52.14 49.49 52.14 4-11 3.00 21.33 18.96 3.00 17.07 52.14 49.49 52.14 9-11 4.50 32.00 28.44 4.50 25.61 78.21 74.24 78.21 7-11 7.50 53.33 47.40 7.50 42.68 130.35 123.74 130.357-10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.006.屋架杆件截面的选择1）上弦杆截面选择：整个上弦杆采用等截面通长杆，以避免采用不同截面时的杆件拼接。
取等肢双角钢L90x8。
上弦杆各杆内力中属3-4杆压应力最大，故上弦杆只要对3-4进行验算即可，包括强度验算，刚度验算，稳定性验算。
2）下弦杆截面选择：整个下弦不改变截面，采用等截面通长杆。
取等肢双角钢L80×7。
下弦杆等截面，取最大应力杆验算，取1-8杆。
下弦杆取杆段1-8的强度条件选择截面，拉杆，故不做稳定性验算。
3）腹杆截面选择：拉杆进行强度和刚度验算，压杆进行稳定性和刚度验算。
由于压杆种类较多，力也较多，所以对腹杆做截面选择时应根据内力情况分类， 2—8，3—8，5—11，6—11杆内力相等，选取单肢等边角钢L45×4同一截面，对于杆4—9选等肢双角钢L50×5，此类杆件受压，需进行稳定性验算。
而杆件4—8,和4—11受拉，不需作稳定性验算，选等肢双角钢L34×4。
9—11杆取等肢双角钢L50×5。
杆件7—11受拉，故不需进行稳定性验算，选等肢双角钢L50×5中间零杆取等肢双角钢L63×5.此类杆属于拉杆也不用进行稳定性验算。
7.节点设计7.1 运输单元划分屋架节点构造复杂，采用手工焊接，材料为Q235B 钢，E43型焊条，规范查得：角焊缝强度设计值为 2/160mm N f w f 。
焊缝长度满足构造要求，最小计算长度不应小于40mm 和8f h 7.2 形心距离确定屋架各杆件轴线至各杆件角钢背面的距离Z 0＇如表3，表中Z 0为杆件重心线至角钢背面的距离。
7.3 杆件焊缝尺寸确定7.4节点设计7.4.1支座节点1（1）下弦杆节点内力N=286.77kN 。
支座节点板厚度取10mm ， Q235B 钢，E43型焊条，焊缝抗拉强度设计值为f t =160 N/ mm ²。
根据构造要求取肢背焊脚尺寸15f h mm =，肢尖焊脚尺寸mm h f 52=，其中K1=0.7，K2=0.3。
肢背：31110.7286.771020.720.75160w wf f k N l h f ⨯⨯≥==⨯⨯⨯⨯⨯⨯179mm 肢尖：31210.3286.771020.720.75160w w f f k N l h f ⨯⨯≥==⨯⨯⨯⨯⨯⨯77mm背部实际焊缝长度采用l w1 +2h f =179+10=189 肢部实际焊缝长度采用l w2 +2h f =77+10=87 满足要求（2）上弦杆与节点板间连接焊缝计算N=-286.90kN ，集中荷载P=8.25KN 。
节点板与角钢背部采用塞焊缝连接，焊脚尺寸取节点板厚度的一半，即h f =5mm ，计算时忽略屋架上弦的坡度影响，假定集中荷载P 垂直作用于上弦。
假定集中荷载P=16.50KN 全部由塞焊缝承受，则所需塞焊缝长度为：318.25102517.3720.7516020.7w w f f P l mm h f ⨯==+⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯则取w l =30mm 。
上弦肢尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差∆N=286.90-0.0=286.90KN,偏心距е=90-25=65mm ，取肢尖焊脚尺寸f h =6mm ，假设所需焊缝长度为350mm ，则32286.910102.26N /mm 220.76(35028)f e w N h l τ∆⨯===⨯⨯⨯-⨯32226665286.910119.41N /mm 220.76(35028)f e w M h l σ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯-⨯22145.89/160/N mm N mm ==≤ 满足要求（3）底板计算支座反力R=16.50×6=99kN ，用C20混凝土，c f =9.6 N/ mm ²，按构造要求锚栓直径采用φ20，底板开U 形孔，底板上锚栓孔径为50mm ，取底板尺寸为250mm ×250mm ，取加劲肋的宽度为120mm ，偏安全的取有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积：A=250×（2×120+10）=625002mm 验算接触面压应力：σ=R/A=1.584N/mm ²<c f =9.6 N/ mm ²。
满足混凝土轴心抗压强度。
底板尺寸定为250mm ×250mm 。
底板被节点板和加劲肋划分成四块相邻边支承的小板，支座节点板厚度为10mm ，加劲肋厚度为10mm 。
1169.7a mm ==184.85b mm =由规范查得β=0.06，求得21M qa β==0.06×1.584×2169.7=2736.97N mm ⋅。
底板厚度：8.74t mm ≥==按规范要求t ≥16mm ，所以取t=16mm ， 所以底板选用250×250×16（5）支座底板的连接焊缝计算假定焊缝传递全部支座反力R=99KN ，设焊缝6f h mm =，支座底部的连接焊缝长度为()()225024125102wf f lh h =⨯-+⨯--⨯∑=()()22502641251026⨯-⨯+⨯--⨯=888mm 验算，即：399100.70.76888f f w Rh l σ⨯===⨯⨯∑26.542N mm ⋅≤2160w f f N mm =⋅满足要求（6）加劲肋与节点板竖向连接焊缝计算加劲肋厚度选用8mm ，与中间节点板同厚。
设焊缝为6mm ，每块加劲肋与节点板间竖向连接焊缝受力：V=0.25R=24.75KNM=0.25Vb=0.25×24.75×0.25=1.55KN m ⋅焊缝计算长度： ｌw =240-2×20-2×6=188mm焊缝应力：22223622624.75106 1.551020.720.7618820.720.7 1.226188f w f f wV Mh lh l β⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯+=+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭=30.122/160/N mm N mm ≤ 满足要求。