钢结构设计模板要点

青海大学土木工程学院钢结构课程设计1 设计资料1.1 结构形式某厂房跨度为 24m，总长 90m，纵向柱距 6m，采用梯形钢屋架，无盖体系为无檩屋盖，钢筋混凝土柱，预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等0级为 C30，屋面坡度为 i=L/10 。地区计算温度高于 -20 C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 8 度，屋架下弦标高为 18m；厂房内桥式吊车为 2 台 150/30t 。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 （节点荷载 P=1.0 作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用Q345钢，焊条为 E50 型。1.3 荷载标准值（1）永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/m水泥砂浆找平层0.4 KN/m保温层0.55KN/m一毡二油隔气层0.05KN/m水泥砂浆找平层0.3 KN/m预应力混凝土大型屋面板1.4 KN/m屋架及支撑自重 ( 按经验公式 q0.120.011L 计算 )0.384KN/m（2）可变荷载：屋面活荷载标准值：0.7KN/m雪荷载标准值：0.35KN/m积灰荷载标准值：1.3KN/m22222222221青海大学土木工程学院钢结构课程设计2 支撑布置2.1 桁架形式及几何尺寸布置5 08150815 081508150 815081HI1508G150 9FBCD09060A9305029299902513183319539882532373592622510拱1a08299起150135 0cegI150 0 8=1 200024米跨屋架几何尺寸1.01. 01.01.01.01. 01.01.00. 5GHIFDEABC-15. 26- 14.71 -14.71- 13.530.000-8.726+.02-+4+000103.41+.008576.41.8.5.7 -2.11.881-0-1-10 88-3.53.65.17.17+ 4.7+ 14+ 15+ 15+ 11acegI24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值1.01.01.01.01.01.01.01.00.5IFGHHGDEFEDABC-7.38 -7.38CB-67.17.A509- 94.049.49-2-990.255.470.00-6.0+01-1-0.3-000.0+40-1-001.70+2+1106002-034.110.+.02.5.-3.9-+41450570.0.120.57105-73.5.80.3.0 66-113240-48+8.03444+6.73+31+53+25+3.+ 9.+8.+5.+3.+1.acegI igeca24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2青海大学土木工程学院钢结构课程设计2.2 桁架支撑布置根据车间长度90m ，屋架跨度 l24m 荷载情况以及吊车布置情况宜设置三道上、下弦横向水平支撑。考虑到柱网的布置情况，因为第一柱间间距小于6 m ，因此厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性系杆以传递风荷载。在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端，两屋架间共设置三道垂直支撑。屋脊节点以及屋架支座处沿厂房通常设置刚性系杆，屋架下弦跨中通长设置一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架编号为GWJ2 ，其余编号均为GWJ1，其中屋架间距取15m ，两端和中间共8 榀屋架。3青海大学土木工程学院钢结构课程设计2.3 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 1.35 换算为沿水平投影面分布的荷载。标准永久荷载值：三毡四油防水层：1.350.4=0.54kN/m 2水泥砂浆找平层：1.350.4=0.54kN/m 2保温层：1.350.55=0.74kN/m 2一毡二油隔气层：1.350.05=0.068kN/m 2水泥砂浆找平层：1.350.3=0.405kN/m 2预应力混凝土大型屋面板：1.351.4=1.89kN/m 2屋架及支撑自重：0.518kN/m2悬挂管道：0.15kN/m2共4.701kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载标准值（大于雪荷载） ：0.98kN/m 2积灰荷载标准值：1.82kN/m2共2.66kN/m2设计桁架时应考虑以下三种荷载组合：2.4 全跨永久荷载 +全跨可变荷载屋架上弦节点荷载（端点荷载取半） ：4青海大学土木工程学院钢结构课程设计P=(4.701+2.66 ） 1.5 666.249kN2.5 全跨永久荷载 +半跨可变荷载有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P1=4.701 1.5 642.336kN无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P2 =2.66 1.5 620.16kN2.6全跨屋架与支撑 +半跨屋面板 +半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3 =0.518 1.5 6 4.662kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4 =（ 1.958+1.12 ） 1.5 627.702kN3 内力计算经计算 P=1 作用于全跨、左半跨、和右半跨，屋架杆件内力系数，求出以上三种荷载组合下的杆件内力，列于表3.1 所示，选取最大的杆件内力进行杆件设计。5青海大学土木工程学院钢结构课程设计表 3.1屋架杆件内力计算表杆内力系数（ P=1）内力组合第一种组合第二种组合 P1234=52.56kN ，P =28.80kN第三种组合 P =5.53kN，P =32.02kN计算杆件内力 /kN杆件名称全跨左半跨右半跨P=86.16kNN 左 =P1 +P2N 右 =P1 +P2N 左 =P3 +P4N 右 =P3 +P4N=PAB0.0000.0000.0000.000.000.000.000.000.000上BC,CD-8.72-6.25-2.47-544.97-495.17-418.97-213.79-109.08-544.97弦DE,EF-13.53-9.04-4.49-845.57-755.05-663.32-313.50-187.46-845.57杆FG,GH-15.26-9.17-6.09-953.69-830.91-768.82-325.17-239.85-953.69HI-14.71-7.38-7.38-919.32-771.54-771.54-273.02-273.02-919.32ac4.733.481.25295.61270.41225.45118.4556.68295.61下ce11.538.03.53720.58649.41559.30275.37151.54720.58弦eg14.659.345.31915.57808.52727.27327.03215.40915.57杆gi15.178.446.73948.06812.39777.91304.53257.16948.06aB-8.87-6.53-2.34-554.34-507.17-422.69-222.25-106.17-554.34Bc6.884.76-2.12429.97387.23248.53163.94-26.65429.97斜cD-5.44-3.14-2.02-339.98-293.61-271.03-112.35-81.32-339.98腹De3.701.901.80231.24194.95192.9369.8867.11231.24杆-2.46eF0.71-1.75-153.74-89.83-139.438.20-59.95-153.74Fg1.11-0.451.5669.3737.9278.44-7.2948.3978.446青海大学土木工程学院钢结构课程设计gH0.021.55-1.531.2532.09-30.0043.03-42.29-42.29Hi-1.08-2.471.39-67.50-95.52-17.70-73.4633.47-95.52Aa-0.5-0.50-31.25-31.25-21.17-16.18-2.33-31.25Cc-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50竖-1.0-1.00Ee-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50杆Gg-1.0-1.00-62.50-62.50-42.34-32.36-4.66-62.50Ii00.970.970.0019.5619.5626.8726.8726.877青海大学土木工程学院钢结构课程设计4 杆件设计4.1 上弦杆整个上弦架采用等截面，按杆件最大设计内力设计。N-948.06kN-948060 N （受压）上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：lox150.8cm在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：loy300cm因为 2l l0y，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图5.1）0x腹杆最大内力 N=-948.06k N，查表得，节点版厚度选用10mm，支座节点板厚度用 12mm。设=60 查附录得0.807 。需要截面积：2Areq =N/f=554300/ （0.807 215）=3194.72mm需要的回转半径：i=l ox/ =1508/60=25.13mm ； i= l/ 3000/60 50mm2根据需要的 A，ix ，iy 查角钢规格表，选 2L12580 10， A=219.7 100=3940mm、i x=22.6mm、 i y=61.1mm，按所选角钢进行验算：截面验算： l/ i1508/22.6=79.87 150( 满足 )y l/ i=3000/61.1=49.10 150( 满足 )b/t=125/10=12.50.58 3000/125=13.928青海大学土木工程学院钢结构课程设计所以近似取 =49.10 =79.87 ，=79.87查表 4.2 得 0.688由 N/A=554300/(0.688 3940) 204.48N/ 215( 满足 )故上弦杆采用 2 L125 8010 短肢相并4.2 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=948.06KN计算l 300cml=1800/2=1200cm由附表 7.6 选 2 L125 8012 短肢相并 a=10A223.4 46.8 cm ，i 2.24cm ，i 6.16cm =948060/4680= 202.58N/ 215( 满足 ) l/ i 300/2.24=133.93 350( 满足 ) l/ i=1200/6.16=194.81，只需求，查表得 =0.722则 =554300/0.722 4062= 189N/ ，只需求，查表得 =0.342则= 42290/0.342 1458= 84.81N/ 215(满足 )按拉杆计算：N=43.03KN=43030/1458=29.52 （满足）所以采用等肢角钢2L63 6，如下图所示10青海大学土木工程学院钢结构课程设计4.5 腹杆 BcN=429.97KN， l 0x=0.8 260.8=208.6cm， l 0y=260.8cm选用截面 2L908 a=10截面集合特性：几何面积： A=21.28cm2回转半径： i x=2.79cm，i y=4.05cm长细比：承载力验算：2=429970/2128=202.05N/mm419.28cm，锚栓垫块采用 100 10020，孔径 26cm。底板实际应力：An=784-2 3 5-3.14 52/4=734.4cm 22q=500000/73440=6.81N/mma1=（ 140-12/2 ） 2=189.5mmb1= a 1/2=94.8mmb1/a 1=0.5 ，查表得： ?=0.056 ，则：22M= ?qa =0.056 6.81 189.5 =13694.7Nmm用 t=22mm，底板尺寸为 28028022。（2） 加劲肋与节点板连接焊缝计算：一个加劲肋的受力为支座反力的 1/4 ，则焊缝受力V=R/4=500000/4=125000Ne=b/4=7cmM=12500070=8750000N/mm验算焊缝应力：加劲肋尺寸取为290 140 12。采用 hf =6mm，验算焊缝应力：对 V对 M肢尖焊缝强度为 q=90.00160N/mm（3）、节点板、加劲肋与底板焊缝计算：初选 =10mm,则实际焊缝总长度 :2a+2(b-t-2c)-12hf=2 (28+28-10-2 1.5)-12 1=84cm, 焊缝设计应力为：=R/0.7hf=16.5N/1.22160=195.2N/ 。底板详图：14青海大学土木工程学院钢结构课程设计附图节点大样：1、节点“ B”详图：15青海大学土木工程学院钢结构课程设计2、节点“ A”详图：3、节点“ c”详图：16青海大学土木工程学院钢结构课程设计4、节点“ C”详图：17青海大学土木工程学院钢结构课程设计5、节点“ a”18