黄淮学院建筑工程学院。
钢结构原理与设计》课程设计。
所选题号：10
跨度为18m，材料为：q235钢，焊条为e43型，雪荷载为：0.72kn/m2，保温荷载为0.45kn/m2
系 （院）：建筑工程学院。
姓名： 学号：
专业： 土木工程。
年级： 2011级。
完成日期：2023年12月12日。
目录。1 设计资料1)
2 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置1)
3 荷载和内力计算2)
3.1 荷载计算2)
3.2 荷载组合2)
3.3 内力计算2)
4 截面选择2)
4.1 上弦2)
4.2 下弦3)
4.3 腹杆3)
4.3.1 杆件ab3)
4.3.2 杆件cd3)
4.3.3 杆件ee4)
5 节点设计4)
5.1 下弦节点“c4)
5.2 上弦节点“b5)
5.3 屋脊节点“g6)
5.4 支座节点“a6)
5.4.1 底板计算6)
5.4.2 加劲肋与节点板连接焊缝计算7)
5.4.3 节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算7)
参考文献8)
附录9)1、 设计资料。
某车间跨度18米，长度90米，柱距6米。厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。地区计算温度高于-200c，无侵蚀性介质，**设防烈度为7度，设计基本**加速度为0.
1g，二类场地。采用1.5m×6.
0m的预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用），屋面坡度为i=1/10。雪荷载为0.72kn/m2，积灰荷载取0.
6 kn/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土等级为c30。
2、 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置。
设计为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度为l0=l-300=17700mm，端部高度取h0=1990mm，中部高度取h=2890mm,屋架杆件几何长度见施工图（跨中起拱按l/500考虑）。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材选用q235b。
焊条采用e43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见图1。
图1 屋架几何尺寸、内力及支撑布置。
a）屋架几何尺寸及内力图；（b）上弦横向水平支撑布置图；
c）屋架、下弦水平支撑布置图；（d—2剖面图。
3、 荷载和内力计算。
荷载计算：
预应力混凝土屋面板1.45 kn/m2
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4 kn/m2
水泥砂浆找平层0.4 kn/m2
保温层 0.45 kn/m2
一毡二油隔气层0.05 kn/m2
水泥砂浆找平层0.3 kn/m2
屋架和支撑自重0.12 +0.011l=0.12+0.011×18=0.32 kn/m2
恒载总和 3.37 kn/m2
活荷载与雪荷载中取大值0.72 kn/m2
积灰荷载 0.6 kn/m2
可变荷载总和1.32 kn/m2
屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
荷载组合。
一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，本方案在设计杆件截面时，将跨度**每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
节点荷载设计值：
按可变荷载效应控制的组合：
fd=（1.2×3.37+1.4×0.72+1.4×0.9×0.6）×1.5×0.6=52.3kn
其中，永久荷载，荷载分项系数γg=1.2；
屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数γq1=1.4；
组合系数ψ1=0.7；
积灰荷载，γq2=1.4，ψ2=0.9。
按永久荷载效应控制的组合：
fd=（1.35×3.37+1.4×0.72×0.7+1.4×0.9×0.6）×1.5×0.6=54.1kn
其中，永久荷载，荷载分项系数γg=1.35；
屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数γq1=1.4；
组合系数ψ1=0.7；
积灰荷载，γq2=1.4，ψ2=0.9。
故节点荷载取为54.1kn，支座反力为rd=7fd=378.7kn。
内力计算。
全跨荷载作用下屋架杆件内力如下表所示。
注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件。
4、 截面选择。
腹杆最大内力为351.8kn，查表得，选用支座节点板厚t=12mm，中间节点板厚可为t=10mm。
上弦。整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
nmax=-492.4kn，l0x=150.8cm,l0y=300.0cm(l1取两块屋面板宽度)。
选用2l90×10，a=34.3cm2，ix=2.74cm，iy=4.13cm
双角钢t型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比λyz
故由λmax=λyz=75,按b类查附表4.2，得φ=0.720
下弦。下弦也不改变截面，按最大内力计算。
nmax=502.0kn, l0x=300cm,l0y=900cm，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘得距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。
选用2l80×8，a=24.6cm2，ix=2.44cm，iy=3.70cm
腹杆。4.3.1 杆件ab：nmax=-351.8kn, l0x=l0y=253.5cm
选用2l90×10，a=34.3cm2，ix=2.74cm，iy=4.13cm
双角钢t型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比λyz
故由λmax=λyz=75,按b类查附表4.2，得φ=0.720
4.3.2 杆件cd：nmax=-183.0kn, l0x=l0y=286.4cm
选用2l75×8，a=23.0cm2，ix=2.28cm，iy=3.50cm
双角钢t型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比λyz
故由λmax=λxz=75,按b类查附表4.2，得φ=0.392
4.3.3 杆件ee：nmax=-54.1kn, l0x=207cm，l0y=259cm，内力较小可按[λ]选择截面。
选2l45×4，a=7.0 cm2，ix=1.38cm，iy=2.24cm。
其余杆件截面选择见下表。
注：加粗倾斜表示该类杆件以此为准；“—表示按构造要求取值。
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