钢结构课程设计。
计算书。第一部分钢结构课程设计任务书。
一、设计资料1
第二部分屋架设计计算书。
1、屋架支撑系统的设置 2
1.屋架间距的设置2
2.横向支撑的设置2
3.纵向支撑的设置2
4.垂直支撑的设置2
5.系杆的设置2
二、 荷载的计算5
1.荷载设计值5
2.荷载组合值5
3.屋架杆件各种组合荷载下的内力计算与控制内力确定6
三、杆件节点板厚及杆件截面计算 8
1.节点板厚设置8
2.杆件截面计算8
1）上弦杆截面计算8
2）下弦杆截面计算9
3）斜腹杆截面计算10
4）竖腹杆截面计算14
3.杆件计算与截面选择汇总表16
4、节点设计18
1.下弦中部节点“c18
2.上弦中部节点“b21
3. 跨中下弦节点“h24
4.屋脊节点“h25
5.支座节点“a27
6.上弦节点“a32
5、填板的设置33
6、支撑系统与屋架的连接节点34
1）上、下弦杆横向支撑和系杆与屋架的连接节点34
2）垂直支撑与屋架的连接节点35
3）支撑体系与相应节点板的连接35
第一部分钢结构课程设计任务书。
一、设计资料：
1.某单层单跨工业厂房钢屋架设计，设计方案号56：跨度l2=21 m，长度102 m。
2.厂房柱距6 m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级c20，上柱截面尺寸400400，钢屋架支承在柱顶。
3.吊车一台150 t，一台30 t，吊车平台标高+12.000 m。
4.荷载标准值。
1)永久荷载：
屋面材料自重a4=0.80kn/m2；
屋架及支撑自重按经验公式=0.351kn/m2；
2)可变荷载：
屋面活荷载标准值0.5 kn/m2
雪荷载标准值b1=0.40kn/m2
积灰荷载标准值c2=0.40kn/m2
3）风荷载： b类地区基本风压：3.0 kn/m2
5.屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。
图1 21米跨屋架几何尺寸。
6.钢材q235号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和c级螺栓可供选用。
7.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。
第二部分屋架设计计算书。
一、屋架支撑系统的设置。
1.屋架间距的设置。
厂房柱间距为6m，屋架间距故取为6m。
2.横向支撑的设置。
房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。因屋架l为102m，大于60m，故在纵向正中间柱间加设一道横向支撑。
3.纵向支撑的设置。
因吊车，且高度较大，对房屋整体刚度的要求较高，对梯形屋架，纵向支撑设置在屋架的下弦平面。
5.垂直支撑的设置。
在屋架跨中和两端处各布置一道垂直支撑。垂直支撑的节间长度取柱距的一半为3m；节间宽度为相应的弦杆高度h。如图1所示。
5.系杆的设置。
屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。
6.屋架支撑体系布置如下图所示。
支撑代号：屋架上弦横向水平支撑 sc； 屋架下弦横向水平支撑 xc；
屋架下弦纵向水平支撑 zc； 垂直支撑cc；
系杆lg；二、荷载的计算。
已知各荷载标准值计算各荷载的设计值：
按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载的设计值。
风荷载，梯形屋架屋面坡度小于，屋面的风荷载一般为吸力，不参与组合。
1.荷载设计值： 见下表：
2.荷载组合值。
使用阶段：1）全跨节点永久荷载＋全跨可变荷载（图a）
f=（1.38 ＋ 1.82）×1.5×6 = 28.80 kn；
2）全跨节点永久荷载＋半跨节点可变荷载（图b）
全跨节点永久荷载为 f1 = 1.38×1.5×6 = 12.42 kn；
半跨节点可变荷载为 f2 = 1.82 ×1.5×6 = 16.38 kn；
可假定：左半跨荷载为 f1 + f2； 右半跨荷载为 f1；
施工阶段：（图c）
全跨节点屋架（包括支撑）自重＋半跨节点屋面板自重＋半跨屋面活荷载。
全跨节点屋架自重为 f3 = 0.35×1.5×6 = 3.15 kn；
半跨节点屋面板自重及活荷载为f4 =（0.96＋0.7）×1.5×6 = 14.94 kn；
可假定：左半跨荷载为 f3 + f4； 右半跨荷载为 f3 ；
3.屋架杆件各种组合荷载下的内力计算与控制内力确定。
1）全跨与半跨荷载下结构杆件内力值已在课程设计任务书中给出，无需另行计算。
下图分别为全跨荷载作用下和半跨荷载作用下杆件内力值：
2）取各种不同荷载组合下屋架杆件的最“不利”内力值为杆件控制内力，见下表：
三、杆件节点板厚及杆件截面计算。
1.节点板厚设置。
按设计规范gb50017-20003，对于梯形屋架，根据屋架支座斜杆的最大内力设计值按表9.1（课本p412）选取节点板厚度；
由本计算书二-3中杆件内力计算表，得杆件最大内力设计值为上弦杆ab=221.18kn；
节点板厚设置：中间节点板厚 8mm ；支座节点板厚 10mm；
2.杆件截面计算。
按设计规范gb50017-20003，（为节点中心间的杆件长度，为桁架弦杆侧向支撑点间距离）
对于弦杆和支座斜杆、支座竖杆：
屋架平面内，计算长度取桁架平面外， =
对非支座斜杆、支座竖杆之外的腹杆：
屋架平面内，计算长度取桁架平面外， =
1）上弦杆截面计算。
整榀屋架上弦杆全部采用等截面设计，便于杆件间的拼接。
按最大内力的杆件fh内力值作为控制内力计算， =350.78kn（压力）；
计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，即： =1.5075m ；
在屋架平面外：因无侧向支撑， 即： =2=3.015m
截面形式选择：
因，宜选用长边外伸的两不等边角钢，故选用两个不等肢角钢，短肢相并。
且双角钢组成的t型和十字形截面均属于b类。
截面计算：设，查轴心受力稳定系数表（b类截面），=0.555；
截面所需面积：
截面所需回转半径： ；
根据需要的a、、查附表2.3，初选：
2∠125×80×10，肢背间距a = 8mm，则a=39.424，，。截面验算：
由于》，由=66.7查附表1.19得＝0.770，则。
综上所选截面满足要求。
上弦杆截面如图：
2）下弦杆截面计算。
整榀屋架下弦杆全部采用等截面设计，便于杆件间的拼接。
按最大内力的杆件gh内力值作为控制内力计算， =338.68kn（拉力） ；
计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，即： =3.000m ；
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