钢结构课程设计。
班级： 建工1003班
姓名： 刘政华
学号： 201030135
指导老师： 周莉莉
2023年 1 月 2 日。
一、设计资料。
某车间跨度为24m，厂房总长度72m，柱距6m，车间内设有两台300/50kn中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，**设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为c25，屋架采用的钢材为q235b钢，焊条为e43型。
屋架形式。荷载（标准值）
永久荷载：改性沥青防水层0.35kn/m2
20厚1:2.5水泥砂浆找平层0.4kn/m2
100厚泡沫混凝土保温层0.6kn/m2
预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kn/m2
屋架和支撑自重为0.120+0.011l）kn/m2
可变荷载。基本风压0.35kn/m2
基本雪压：（不与活荷载同时考虑0.30kn/m2
积灰荷载0.75kn/m2
不上人屋面活荷载0.7kn/m2
二、结构形式及支撑布置。
桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示。
图2.1 桁架形式及几何尺寸。
桁架支撑布置如图2.2所示。
图2.2 桁架支撑布置。
符号说明：sc：上弦支撑； xc：下弦支撑； cc：垂直支撑。
gg：刚性系杆； lg：柔性系杆。
三、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。由于风荷载为0.35kn/m2 小于0.
49kn/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（=0.
12+0.011跨度）计算，跨度单位为m。
标准永久荷载：
改性沥青防水层1.004x0.35=0.351kn/m2
20厚1:2.5水泥砂浆找平层1.004x 0.4=0.402kn/m2
100厚泡沫混凝土保温层1.004x 0.6=0.602kn/m2
预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.004x 1.4=1.406kn/m2
屋架和支撑自重为0.120+0.011x24=0.384kn/m2
共 3.145kn/m2
标准可变荷载：
屋面活荷载0.7kn/m2
积灰荷载0.75kn/m2
共 1.45kn/m2
考虑以下三种荷载组合。
1 全跨永久荷载+全跨可变荷载。
2 全跨永久荷载+半跨可变荷载。
3 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。
1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）
全跨节点荷载设计值：
2）全跨永久荷载+半跨可变荷载。
全跨永久荷载设计值：
对结构不利时：
按永久荷载效应控制的组合）
按可变荷载效应控制的组合）
对结构有利时：
半跨可变荷载设计值：
3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）
全跨节点桁架自重设计值：
对结构不利时：
对结构有利时：
半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：
四、内力计算。
荷载组合（1）计算简图如图4.1，荷载组合（2）计算简图如图4.2，荷载组合（3）计算简图如图4.3.
图 4.1 荷载组合（1）
图 4.2 荷载组合（2）
图 4.3 荷载组合4.3
由电算先解得f=1的桁架各杆件的内力系数（f=1作用于全跨、走半跨和右。
半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1
五、杆件设计。
1）上弦杆。
整个上弦杆采用等截面，按fg、gh杆件的最大设计内力设计。
n=788.27kn=788270n
上弦杆计算长度：
在桁架平面内，为节间轴线长度：
在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：
因为=3，故宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆最大内力n=470.35kn节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm
设=60，选用角钢，为b类截面，查表得。
需要截面积：
需要的回转半径：
根据需要的a、、查角钢规格表，选用2∟140×90×10，， 2.85cm， =7.70cm，，按所选角钢进行验算：
截面和界面都为b类截面，由于＞，只需要求。查表的=0.806。
故所选截面合适。
2）下弦杆。
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计。
n=779070n
平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为：
所需截面面积：
选用2∟，，2.56cm， =6.77cm，由于，故用不等肢角钢短肢相并。
考虑到下弦有的栓孔削弱，下弦净截面面积：
所选截面合适。
3）端斜杆ab
杆件轴力n=470.35kn=470350n
计算长度，因为，故采用不等值角钢长肢相并。使设=60，查表得。
选用2∟，，按所选角钢进行验算：
截面和界面都为b类截面，由于＞，只需要求。查表的=0.683。
故所选截面合适。
4）腹杆he
最大拉力21.46kn
最大压力97.75kn
按最大压力进行计算，设计计算值为97.75kn。
由于节点板的嵌固作用，桁架平面内的计算长度取，节点板在桁架平面外的刚度很小，故桁架平面外的计算长度仍取节间距离，即。
设=60，查表得，选用等肢角钢，2∟，，按所选角钢进行验算：
截面和界面都为b类截面，由于＞，只需要求。查表的=0.433。
由于腹杆压力大于拉力，故可不比验算拉应力。
故所选截面合适。
5）腹杆bb
腹杆拉力设计值为n=357.85kn
选用2∟组成梯形截面，，，按所选截面进行验算：
平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为，，，
故所选截面合适。
6)竖杆ie
竖杆拉力设计值n=144.39kn
选用2∟组成十字形截面，，，按所选截面进行验算：
平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为，，，
故所选截面合适。
其他腹杆：竖杆aa、cb、ec、gd选用2∟组成的十字形截面，腹杆db选用2∟短肢相并，腹杆dc、fd、hd选用2∟组成的梯形截面，腹杆fc选用2∟组成的梯形截面。经验算，所选截面都能满足要求。
各杆件的截面的选择见附表2
六、节点设计。
1）下弦节点“b”
有e43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值。设“bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：
肢背：，加后取16cm
肢尖：，加后取10cm
设“db”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为：
肢背：，加后取14cm
肢尖：，加后取7cm
cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取。
根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为310mm400mm。
下弦与节点板的连接的焊缝长度为400mm，。焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为，肢背的力最大，取肢背进行计算，则肢背处的焊缝应力为：
焊缝强度满足要求。
2）上弦节点b
bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。
ba”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为：
肢背：，加后取16cm
肢尖：，加后取11cm
考虑焊缝长度，同时为了在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm，选择节点板尺寸为295mm480mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。验算上弦杆的焊缝：
忽略桁架上弦坡度的影响，假定集中荷载f与上弦杆垂直。上弦肢背承受集中荷载，肢尖承受左右弦杆的内力差。
槽焊缝的计算焊角尺寸为， =8mm
由节点板的长度确定槽焊缝的长度为480mm，上弦肢尖角焊缝的剪应力为：
故焊缝强度满足要求。
3）下弦节点“c”
设“dc”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：
肢背：，加后取11cm
肢尖：，加后取6cm
设“fc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为：
肢背：，加后取8cm
肢尖：，由于焊缝计算长度不得小于和40mm，肢尖焊缝长度取6cm。
cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取。
节点板取265mm315mm，取，下弦杆与节点板的焊缝长度为315mm，焊缝受左右弦杆的内力差为，受力较大的肢背处的剪应力为：
焊缝强度满足要求。
4）下弦节点“d”
设“fd”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：
肢背： <计算长度取48mm，加后取7cm
肢尖： <计算长度取48mm，加后取6cm
设“hd”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为，所需的焊缝长度为：
肢背： <计算长度取48mm，加后取7cm
肢尖： <计算长度取48mm，加后取6cm。
cb”杆的内力为52890n，。
肢背： <焊缝长度取6cm，肢尖的力比肢背的小，肢尖焊缝长度取6cm。
节点板取255mm285mm，由于d点左右两端的拉力值相差不大，可只按构造确定其焊角尺寸为。
5）下弦节点“e”
腹杆“eh”计算内力为97.75kn，，肢背的焊缝长度为：
加后取7cm
肢尖： <48mm，取焊缝长度为6cm。节点板取325mm270mm。验算下弦节点板的焊缝。
《钢结构设计》课程设计
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