沈阳大学建筑工程学院土木工程专业《钢结构课程设计》计算说明书姓名：李晓蕾班级：土木1班学号：c0763129指导教师：梁振宇2010年11月一、设计资料1、某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102 m。

2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400 400，钢屋架支承在柱顶。

3、吊车一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000 m。

4、荷载标准值（水平投影面计）（1）永久荷载：檩条 0.067 KN/m2保温层（50厚玻璃面毡） 0.0025KN/m2彩涂压型钢板 0.08 KN/m2屋架及支撑自重（按经验公式 q=0.12+0.011L KN/m2算） 0.318 KN/m2（2）可变荷载： 5 KN/m2雪荷载标准值： 0.5 KN/m2基本风压： 0.55KN/m25、屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见图1。

图1.钢屋架几何尺寸（mm）6、钢材3号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条荷C级螺栓可供选用。

钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。

7、屋盖形式采用无檩条方案（预应力混凝土大型屋面板）。

8、根据屋盖支撑系统的布置原则，在第一开间布置上弦横向水平支撑，上弦横向水平支撑间距不宜超过60m，故在中间开间布置上弦横向水平支撑；在上弦横向水平支撑处同样设置下弦横向水平支撑，并在支座处设置下弦纵向水平支撑；在支座处和跨中处设有横向支撑处设置竖向支撑，每4个开间再设置一道竖向支撑。

屋架形式、尺寸及屋盖支撑布置见图2。

图2. 屋盖支撑布置二、荷载计算C8C3C8W J 1bW J 1cC2C7C1C7C81C1C72C8C2C5C5C6C1C4C7C118000C7C2C6C3C3C6C1C3C82-2C8W J 1aW J 1a1-1下弦平面C7C8C7C7上弦平面C8C7C8C7C8W J 1aW J 1aW J 1aC4C6C221W J 1aW J 1aW J 1aW J 1bW J 1aW J 1c15×6000=90000三、1、 荷载按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载设计值。

计算可列表1进行。

表1.荷载汇集表序号 荷载名称标准值(KN/m 2)设计值(KN/m 2)1 檩条 0.067 0.08042 彩涂压型钢板 0.08 0.0963 保温层 0.0025 0.003 4屋架及支撑自重0.318 0.382 永久荷载总重g0.4670.568 屋面活荷载 5 7 9 雪荷载 0.5 0.7 10基本风压0.55 0.77 可变荷载总重P6.058.472、 荷载组合荷载组合应考虑使用阶段和施工阶段两种情况，下列（1）、（2）为使用阶段的最不利荷载组合，（3）为最常见的施工方法所确定的最不利荷载情况，三种荷载组合均以屋架上弦节点荷载表示。

第一种组合：全跨永久荷载＋全跨可变荷载P ＝（0.56+8.47）×1.5×6=81.27KN2370023700300028501P/2P 1300030001P 1P 1P P P 1P 112850P/2PPPP30003000PPP300030003000+P 21P P P 222P P 22P 11851815300028502P P 2P/223000PPPP30003000PP 118518152850P PP/23000第二种组合：全跨永久荷载＋半跨可变荷载P1＝81.27KN P2=0.56×1.5×6=5.04KN30002850P/2PPPP30003000PPP(b)(a)3000PPPP30003000PP118518152850P PP/23000300018000300028502850300030001185210030002P/2P 22P P 222P P P 12+P P 1P 1P 1P 11P P/21第三种组合：全跨屋架支撑自重＋半跨屋面板重+半跨可变荷载重P1＝（0.381＋0.096＋8.47）×1.5×6＝80.52KN P2＝0.381×1.5×6＝3.43KN三、内力计算根据单位节点荷载作用下各杆的内力系数，可按下表进行杆件内力的计算。

表2.杆件内力计算杆件内力系数（P=1）第一种组合 第二种组合第三种组合选定内力设计值（KN ） 左半跨 右半跨 全跨 P ⨯（3）P 1⨯（1）+P 2⨯（2） P 1⨯（2）+P 2⨯（1） P 1⨯（1）+P 2⨯（2） P 1⨯（2）+P 2⨯（1） （1）（2） （3） 上 弦 杆AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BD -6.25 -2.47 -8.72 -706.7 -520.4 -232.2 -511.7 -220.3 -706.7 DF-9.04-4.49-13.53-1083.31 -757.3-410.5-743.3-392.5-1083.3FH -9.17 -6.09 -15.26 -1240.2 -775.9 -541.2 -759.3 -521.8 -1240.2 下 弦 杆ac +3.48 +1.25 +4.73 384.4 289.1 119.1 284.5 112.6 384.4 ce +8.0 +3.53 +11.53 937 667.9 327.2 658.3 311.67 937 eg +9.34 +5.31 +14.65 1190.6 785.8 478.6 770.31 459.9 1190.6 斜 腹 杆 aB -6.53 -2.34 -8.87 -720.8 -542.5 -223.1 -533.8 -210.8 -720.8 Bc +4.76 +2.12 +6.88 559.1 397.5196.3390.5 103.35 559.1 cD -3.14 -2.03 -5.44 -442.1 -255.37 -180.8 -259.8 -174.2 -442.1 De+1.90 +1.80 +3.70 300.7 163.5 155.9 159.2 151.45 300.7 eF -0.71 -1.75 -2.46 -199.9 -66.5 -145.8 63.2 -143.3 -199.9 Fg -0.45 +1.56 +1.11 90.2 28.74 124.5 -41.58 127.15 127.15 竖 腹 杆 Aa -0.5 0.00 -0.5 -40.6 -40.6 -2.52 -40.26 -1.715 -40.6 Cc -1.0 0.00 -1.0 -81.27 -81.27 -5.04 -80.52 -3.43 -81.27 Ee-1.0 0.00 -1.0 -81.27 -81.27 -5.04 -80.52 -3.43 -81.27 Gg-1.00.00-1.0-81.27-81.27-5.04-80.52-3.43-81.27四、杆件截面选择图3.杆件内力值（KN ）1、 节点板厚最大腹杆内力N=-720.8KN ，查钢结构课本表7—6并考虑到构造等要求，钢材为3号钢，故选用节点板厚t=12mm ；由于支座节点受力较大，支座节点板应比屋架其它节点板厚2mm ，取支座节点板厚t=14mm 。

2、 上弦杆整榀屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦杆FH 的最大计算内力设计。

计算内力：N=-1240.2KN=-1240200N 计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度，取cm l l ox 8.150== 屋架平面外根据屋架支撑布置和上弦内力变化，取 cml l oy 2.6038.15044=⨯==截面选择： 由于ox oyl l 4=，选用不等边角钢，短边相连。

设80=λ，查附表2-5 得，688.0=φ，需要的截面特性：2224.696924215688.01024200cm mm f N A ==⨯==ϕ cm l i oxx 68.1908.150===λcm l i oyy 70.6902.603===λ根据需要的A 、x i 、y i ，查型钢表（附表5—14），选用2∟160×100×12不等边角钢，短边相连，截面特性为：A=60.108cm 2, x i =2.82cm, y i =7.82cm48.5382.28.150===x ox x i l λ []15014.77286.72.603=<===λλy oy y i l 由14.77=y λ，查附表2—5得706.0=y ϕ222/215/8.20910108.60706.01240200mm N f mm N A N y =<=⨯⨯==ϕσ 3、 下弦杆整榀屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi 的最大计算内力设计。

计算内力：N=1190.6KN=1190600N 计算长度：cm l l cm l l oy ox 6002,300====截面选择：2237.557.55372151190100cm mm f N === 查附表5—14，选用2∟140×90×12不等边角钢，短边相连，截面特性为 A=52.8cm 2, cm i x 54.2=， cm i y 89.6=截面验算：[]35011854.2300=<===λλx ox x i l 1.8789.6600===yoy y i l λ 222/215/5.200108.521190600mm N f mm N A N =<=⨯==σ4、 端斜杆aB计算内力：N=-720.8KN=-720800N 计算长度：cm l l oy ox 5.253==选用2∟100×80×10，长边相连，截面特性为 A=34.334cm 2, cm i x 12.3=， cm i y 60.3=截面验算：[]15025.8112.35.253=<===λλx ox x i l 42.7060.35.253===yoy y i l λ 查附表2—5得，680.0=x ϕ222/215/3.21210334.34680.0720800mm N f mm N A N x =<=⨯⨯==ϕσ 5、 腹杆Bc计算内力：N=559.1KN=559100N 计算长度：cm l l ox 64.2088.2608.08.0=⨯==，cm l l oy 8.260==截面选择：22262600215559100cm mm f N A ====查附表5—14，选用2∟80×8等边角钢 截面特性：A=24.6cm 2, cm i x 44.2=， cm i y 78.3=截面验算：[]3505.854744.264.208=<===λλx ox x i l 9.6978.38.260===yoy y i l λ222/215/2.207106.24559100mm N f mm N A N =<=⨯==σ6、 腹杆cD计算内力：N=-442.1KN=-442100N 计算长度：cm l l ox 72.2289.2858.08.0=⨯==cm l l oy 9.285==设90=λ，查附表2-5 得，621.0=φ，需要的截面特性：2211.332.3311215621.0442100cm mm f N A ==⨯==ϕ 查附表5—14，选用2∟90×10等边角钢 截面特性：A=34.4cm 2, cm i x 74.2=， cm i y 20.4=截面验算：[]1500.8274.272.228=<===λλx ox x i l 1.6820.49.285===yoy y i l λ 查附表2—5，675.0=x ϕ222/215/4.190104.34675.0442100mm N f mm N A N x =<=⨯⨯==ϕσ表3.屋架杆件截面选择表杆件 计算内力 KN截面规格截面 面积 cm 2计算长度 cm 回转半径 cm 长细比[λ]稳定系数应力N/mm 2名 称 编号 l 0xl 0yi xi yλxλxφx φy上弦杆所有 -1240.2╥160×100×1260.11 150.8 603.2 2.82 7.82 53.48 77.14 150 0.706 209.8下弦杆所有+1190.6 ╨140×90×12 52.8 300 600 2.54 6.89 118 87.1 350 200.5斜腹杆aB -720.8 ╞100×80×10 34.33 253.5 253.5 3.12 3.60 81.25 70.42 150 0.680 212.3 Bc +559.1 ╞ 80×8 24.6 208.6 260.8 2.44 3.78 85.5 69.9 350 207.2 cD -442.1 ╞ 90×10 34.4 228.72 285.9 2.74 4.2 82.0 68.1 150 0.675 190.4 De +215.82 ╞ 80×6 18.79 228.72 285.9 2.47 3.73 92.60 76.65 350 114.8 eF -143.49 ╞ 80×6 18.79 250.3 312.9 2.47 3.73 101.3 83.9 150 0.547 147.4 Fg +73.82 ╞ 80×6 18.79 249.5 311.9 2.47 3.73 101.0 83.6 350 39.28竖腹杆Aa -29.17 ╞ 80×6 18.79 199.0 199.0 2.47 3.73 80.57 53.35 150 0.684 22.69 Cc -58.33 ╞ 80×6 18.79 183.2 229.0 2.47 3.73 74.17 61.39 150 0.725 42.81 Ee -58.33 ╞ 80×6 18.79 207.2 259.0 2.47 3.73 83.89 69.44 150 0.662 46.88图4.杆件内力值（KN）1、下弦节点“c”先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，然后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。