钢结构课程设计任务书姓名：杨文博学号：A******** 指导教师：王洪涛目录1、设计资料 01.1结构形式 (2)1.2屋架形式及选材 (2)1.3荷载标准值（水平投影面计） (2)2、支撑布置 (2)2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2)2.2桁架支撑布置如图 (3)3、荷载计算 (5)4、内力计算 (5)5、杆件设计 (8)5.1上弦杆 (8)5.2下弦杆 (9)5.3端斜杆A B (9)5.4腹杆 (11)5.5竖杆 (16)5.6其余各杆件的截面 (16)6、节点设计 (20)6.1下弦节点“C” (20)6.2上弦节点“B” (21)6.3屋脊节点“H” (22)6.4支座节点“A” (23)6.5下弦中央节点“H” (23)参考文献 (27)图纸 (27)1、设计资料1.1、结构形式某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为10=i。
地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7:1度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。
1.2、屋架形式及选材屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用235B钢，焊条为E43型。
1.3、荷载标准值（水平投影面计）①永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4 kN/m220厚水泥砂浆找平层0.4 kN/m2100厚加气混凝土保温层0.6kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2预应力混凝土大屋面板（加灌缝） 1.4kN/m2屋架及支撑自重(按经验公式L.0+=计算) 0.384 KN/m212.0q011②可变荷载：屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2雪荷载标准值： 0.5 KN/m2积灰荷载标准值： 0.7 KN/m22、支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置如下图2.1、2.2、2.3所示19901350229025902890319026082859311933702535285931293396150********Aac egIB C D F G H I 15008=12000×150815081508150815081508起拱50图2.1 24米跨屋架几何尺寸图2.2 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.2桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。
其中考虑到厂房内有桥式吊车2台150/30t(中级工作制 )，锻锤为2台5t ，布置下弦纵向水平支撑。
（见下图）桁架支撑布置图符号说明：SC 上——上弦支撑；XC ——下弦支撑；CC ——垂直支撑;GG ——刚性系杆；LG ——柔性系杆桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置垂直支撑 1-1垂直支撑 2-23、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。
沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以005/12=+α换算为沿水=cos1010.1/1平投影面分布的荷载。
标准永久荷载值：三毡四油防水层： 1.005×0.4=0.402 kN/m2水泥砂浆找平层： 1.005×0.4=0.402 kN/m2保温层： 1.005×0.7=0.704 kN/m2一毡二油隔气层： 1.005×0.05=0.050 kN/m2水泥砂浆找平层： 1.005×0.3=0.302 kN/m2预应力混凝土大型屋面板： 1.005×1.40=1.407 kN/m2屋架及支撑自重： 0.12+0.011×24=0.384 kN/m2共 3.833 kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载标准值（大于雪荷载）：0.8 kN/m2积灰荷载标准值： 0.7 kN/m2共 1.5 kN/m2 设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：3.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)全跨节点永久荷载设计值：F=（1.35×3.833+1.4×0.7×0.8+1.4×0.9×0.7）×1.5×6=61.56 kN荷载组合（1）计算简图如图4.1，图 4.1 荷载组合（1）4、内力计算F=1的桁架各杆件内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）已经给出。
求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表4.1。
表4.1 桁架杆件内内力组合表85、杆件设计5.1上弦杆整个上弦架采用等截面，按FG 、GH 杆件之最大设计内力设计。
N= —939410 N （受压）上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：cm l ox 8.150=在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：cm cm l oy 4.4528.1503=⨯= 因为ox oy l l 3=，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图5.1）腹杆aB 最大内力N =546.04kN ，查表9.6.4，中间节点版厚度选用12mm ，支座节点板厚度用14mm 。
设λ=60查附录4得807.0=ϕ。
需要截面积： 225414/215807.0939410mm mmN N f N A =⨯==ϕ 需要的回转半径：2.51c 608cm .150m l i oxx ===λm cml i oy y c 54.7604.452===λ根据需要的A ，ix ，iy 查角钢规格表（附录8），选用121001602⨯⨯L ，211.60cm A =，cm i x 82.2=，cm i y 82.7=，11.1312/160/1==cm cm t b ，按所选角钢进行验算：48.532.82cm8cm.150===x ox x i l λ 94.18c 160/c 541456.0/56.011.13/11=⨯=<=m m b l t b oy 150][60=<==∴λλλy yz满足长细比[]150=<λ的要求。
截面在x 和y 平面内皆属b 类，由于x yz λλ > ，只要求 ϕy，查表得807.0y=ϕ。
222y/215/66.1936011807.0394109mm N mm N mmN AN<=⨯==ϕσ 所需截面合适5.2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按gi 杆最大设计值计算。
N kN N eg 93387087.339==cm l ox 300=，根据桁架下弦支撑布置情况，得cm l oy 1185=所需截面积： 22243.434343/215338709cm mm mm N N f N A req ====根据所需截面积查表选用101001602⨯⨯L ，不等肢角钢，短肢相并（图5.2）。
2283.3063.50cm cm A >=，cm i x 85.2=，cm i y 78.7=350][31.15278.7/1185/=<===λλcm cm i l y oy oy考虑下弦杆有2φ21.5mm 的栓孔削弱，下弦净截面面积：2224633105.2125063mm mm mm A =⨯⨯-=222/215/57.2014633933870mm N mm N mmN A N <===σ 所需截面适合。
5.3端斜杆aB杆件轴力：受压）(54604004.546N kN N -=-=计算长度cm l l oy ox 5.253==。
因为l l oy ox =，故采用不等边角钢，长肢相并，使i i y x ≈。
设λ=80，查附录4得，668.0=ϕ2289.3801/215668.0546040mm mmN N f N A =⨯==ϕ 需要的回转半径：m l i i xy x c 16.380253====λ根据需要的A ，i x ，i y 查角钢规格表，选用2L140×90×10，（图5.3）2522.44cm A = ，cm i x 47.4=，cm i y 74.3=，910902==t b 。
71.5647.45.253===cmcmil xox xλ52.1390253548.048.0922=⨯=<=mmmmtbl b oy[]15032.75)09.11(4.37253509.11222244224210253590=<=⨯⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∴λλλcm cm cm t l b mmmm oy y yz 又718.0,=>ϕλλyx yz 只求222/215/81.1702.4452718.0546040mm N mm N mmN ANy<=⨯==ϕσ 所选截面合适。
5.4腹杆 5.4.1 Bc 杆杆件轴力： N kN N 42353053.423== 所需截面积： 222c 70.1991.1969/215423530m mm mmN N f N A n ====杆件计算长度： cm cm l ox 64.2088.2608.0=⨯=，cm l oy 8.260= 选用2L75×8等边角钢（图5.4.1），201.23cm A =，cm i x 28.2=，cm i y 57.3=51.9128.264.208===x ox x i l λ05.7357.38.260===yoy y i l λ 满足长细比[]350=<λ的要求。
222/215/06.1842301423530mm N mm N mm N A N <===σ 满足要求。
5.4.2 cD 杆杆件轴力：受压）(33489089.334N kN N -=-=计算长度：cm cm l ox 72.2289.2858.0=⨯= cm l oy 9.285= 设λ=100查附录4得555.0=ϕ 所需的 2254.2806/215555.0334890mm mmN Nf N A n =⨯==ϕ cm 29.2100228.72===λoxx l i ，cm 86.2100285.9===λoy y l i选用2L75×10（图5.4.2），225.28cm A =，cm i x 26.2=，cm i y 61.3=150][20.1012.26228.72=<===λλx ox x i l 图杆截面图图杆截面图11.2275/285958.0/58.05.710/75/=⨯=<==mm mm b l t b oy150][65.80)102859/75475.01()1.36/2859()/475.01(2242204=<=⨯⨯+⨯=⨯+=∴λλλt l b y y yz 由于yz x λλ>，只求20.101=x λ，查附录4，得547.0=ϕx222/215/52.2062825547.0334890mm N mm N mmNANx<=⨯==ϕσ 所选截面满足。