【正文】 m） Q235 鋼，角鋼，鋼板各種規(guī)格齊全，有各種類型的焊條和 C 級螺栓可供選用。 3. 吊車一臺 50T，一臺 20T，中級工作制橋式吊車（軟鉤），吊車平臺標高 。 1 / 40 目錄 設計資料 ???????????????????? 2 結構形式與布置 ????????????????? 3 荷載計算 ???????????????????? 5 內力計算 ???????????????????? 6 桿件設計 ???????????????????? 8 節(jié)點設計 ???????????????????? 12 附件 pf 程序數(shù)據(jù) ??????????????????? 18 2 / 40 鋼結構 課程設計 —— 24m 跨鋼屋架設計計算書 一 、 設計資料： 1. 某單層單跨工業(yè)廠房，跨度 24m，長度 102m。 2. 廠房柱距 6m，鋼筋混凝土柱，混凝土強度 C20，上柱截面尺寸 400x400mm，鋼屋架支承在柱頂。 4. 荷載標準值 （ 1） 永久荷載 三氈四油（上鋪綠豆沙）防水層 水泥砂漿找平層 KN/m2 保溫層 KN/m2 一氈二油隔氣層 KN/m2 預應力混凝土大型屋面板 KN/m2 屋架（包括支撐）自重 += KN/m2 （ 2） 可變荷載 屋面活載標準值 KN/m2 雪荷載標準值 KN/m2 積灰荷 載標準值 KN/m2 5. 屋架結構形式、計算跨度及幾何尺寸見圖 1(屋面坡度為 1:10)。 、運輸和安裝條件：在金屬結構廠制造，運往工地安裝，最大 運輸長度 16m，運輸高度 ，工地有足夠的起重安裝設備。 圖 2 屋架形式及幾何尺寸 （單位 mm） （ 2） 屋架支撐的種類有橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿。設計人無數(shù)種屋架跨度為 24m，室內有懸掛吊車，因此上弦與下弦都需在第一個柱間設置橫向支撐，又因為長度為 102m，所以應該在跨中增設一道橫向支撐，保證橫向支撐之間小于 60m。 垂直支撐：位于兩屋架端部或跨間某處的豎向平面或者斜向平面內，它可以保證屋架側向整體穩(wěn)定性，傳遞縱向所受縱向荷載，對于梯形屋架跨度小于 30m，因此只需在屋架兩端和跨度中點設置垂直支撐。 具體支撐 形式如圖 3： 4 / 40 上弦平面 下弦平面 圖 3. 1垂直支 撐； 2— 系桿； 3— 上弦橫向支撐； 4— 下弦橫向支撐； 5— 下弦縱向支 5 / 40 三、 荷載計算 屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，從資料可知屋面活荷載大于雪荷載，故取屋面活荷載計算。 由于坡度為 1:10，所以 cosα 約等于 1，因此按水平投影面積計算的自重與規(guī)范給定的 q 值基本相同。 四、 內力計算 屋架在上述 3 種荷載組合作用下的計算簡圖見圖 4 所示。 （ 1） 上弦桿 整個上弦采用等截面，按照 FG、 GH 桿件之最大設計內力設計。 因為 2oy oxll? ， 假設 75??? yx ??? ，則 2?xyii ， 故截面宜選用兩個等邊 角鋼 相并。所以截面特性為： 25 2 6 cmA ??? ， cmix ? ， cmiy ? 則 ? ?? ? cmcmilcmcmilyoyyxoxx ?????????????? 由 cmy ?? 查附表 得， ?? 故 22 /215/ 73 542 7 mmNfmmNAN ?????? ??，不可。 （ 2）下弦桿 下弦桿屬于軸心受拉桿件， 截面按受力最大的部位 gi 節(jié)間選用。 截面選擇 mmfNA ???， 考慮到 板厚度為 t16mm,且單個面積大于 ，節(jié)點板厚度為 10mm，由此 ， 查附表 得： 考慮 選用 2∠ 125 80 10等邊角鋼 。 （ 3）端斜桿 aB 最大內力： N=418041N， 上弦桿計算長度 在屋架平面內： l0x= = 在 屋架平面外： l0y= mm 。 查附表 得， ?? ， 由 418041 mmfNA ???? ?， cmlixoxx ??? ? cmliyoyy ??? ? 考慮到 板厚度為 t16mm,且單個面積大于 ，節(jié)點板厚度為 12mm，由此 ， 查附表 得： 考慮 選用 2∠ 100 8等邊角鋼 。 （ 4） 斜腹桿 Bc 最大內力： N=， 上弦桿計算長度 在屋架平面內： l0x= = 在 屋架平面外： l0y= mm。 由 215 mmfNA ???， cmlixoxx ??? ? cmliyoyy 528 ??? ? 11 / 40 考慮到 板厚度為 t16mm,且單個面積大于 ，節(jié)點板厚度為 10mm， 由此 ， 查附表 得： 考慮 選用 2∠ 70 6等邊角鋼 。 （ 5）豎腹桿 Ii 最大 內力 ： N= 上弦桿計算長度 在屋架平面內： l0x= 3085 =2468mm 在 屋架平面外： l0y=3085mm。 由 215 mmfNA ???， cmlixoxx ??? ? cmliyoyy ??? ? 考慮到 板厚度為 t16mm,且單個面積大于 ，節(jié)點板厚度為 10mm，又因為在鋼結構受力構件中及其連接中不宜采用厚度小于 4mm 的鋼板，截面不得小于 ∠ 45 4 或者 ∠ 56 36 4等，為了方便配料，也選用 2∠ 70 6等邊角鋼 。 其它幾根豎向腹桿 斜向腹桿 的截面選擇可根據(jù)同樣的方法求算出來，如下表 12 / 40 2 六、 節(jié)點設計 選取下弦端節(jié)點及其下弦相鄰節(jié)點、跨中上弦與下弦節(jié)點、其他位置上弦典型受力位置節(jié)點（屋脊節(jié)點）共 5 個節(jié)點進行設計。 肢背焊縫驗算， 因為 mmth mmth ff 89)21( ?????? ??? ,所以取 mmhf 8? ， 223 /160/)16400( mmNfmmNlh N wfwff??????? ???? ??? ， 可 。 考慮擱置屋面板的需要，節(jié)點板縮進上弦肢背 10mm，用槽焊縫連接，槽焊縫按兩條角焊縫計算，取 39。焊縫設計強度應乘以折減系數(shù) ,假定集中荷載 P與上弦桿垂直，忽略屋架上弦坡度的影響。/10)10260() ()()]([)(mmNfmmNlhPNKwfwff????????????????????? 肢尖焊縫驗算： 22322````22239。/160/10)10260() ()()]([)(mmNfmmNlhPNKwfwff??????????????????? （ 3） I 節(jié)點 拼接角鋼與受壓弦桿的連接可按弦桿中的實際壓力設計值 N 進行計算，每邊共有 4條 焊縫 平均承受此力， 因為 mmth mmth ff 89)21( ?????? ??? ,所以取 mmhf 6? ，因而得焊縫長度為 由此可得拼接角鋼總長度為： 2 ( 2 )s w fl l h? ? ? ? ?弦 桿 桿 端 空 隙 =2 （ 2 6 3 . 9 + 2 6 ） +20= 取 sl =600mm 由于屋脊節(jié)點的節(jié)點板寬度相對較大且焊縫連接需抵抗的力一般不大，故上弦桿與節(jié)點板之間槽焊強度足夠，不需計算。上弦桿角鋼趾部與節(jié)點板之間連接焊逢，按上弦桿內力 15%計算 16 / 40 設 8fh mm? ，節(jié)點板尺寸取為 400 200mm，節(jié)點一側焊縫： 400 2 0 1 0 1 7 02wl m m? ? ? ? 焊縫應力驗算： 22222222323/160/)()()()(/mmNfmmNmmNlheNmmfhNlwfMNnffwfMfwffw???????????????????????????????????（ 4） 節(jié)點 i 下弦桿雙角鋼截面選用同樣大小的角鋼作為拼接件，為使拼接角鋼與原來的角鋼相緊貼，對拼接角鋼頂部截去棱角，寬度為 r（ r為角鋼內圓弧半徑），對其豎直邊應割去： mmth f 205105 ???????? ， 拼接接頭一側的連接焊縫長度按下弦桿強度計算， 因為 mmth mmth ff 45)21( ?????? ??? ,所以取 mmhf 5? ， 每條焊縫所需長度為： mmfh fAl wffw 2 ???? ????? 由連接焊縫的強度條件可求出拼接角鋼的總長度為： mmlhl wfs )2(2 ??????? 取拼接角鋼長度 L＝ 700mm，節(jié)點板尺寸為 450 350mm。 （ 5）支座節(jié)點“ a” 支座反力： KNRR ???? 所需底板凈面積： 3 23 7 1 . 5 8 1 0 3 8 7 0 6 . 2 59 . 6n cRA m mf ?? ? ? 設底板尺寸為 250 250mm，底板錨栓孔徑為 50mm 底板平面凈面積： 17 / 40 22 585734502250250)2)(2( cmbaA n ???????? ?錨栓孔缺口面積 底板下平均應力： 3 23 7 1 . 5 8 1 0 6 . 3 4 /58573nR N m mA? ?? ? ? 底板為兩相鄰邊支撐板，單位寬度彎矩為： 21aqM ???? mmNabmmabmma???????????? 1 5 2 89217722250211111?，查表得由 所需底板厚度： mmtmmfMt ????? ，取 設一個加勁肋承受四分之一屋架支座反力，即 R 3 7 1 .5 8N = 9 2 .8 9 5 k N44?? 焊縫內力為 : 1V= N = 95kN 31M = N 92 .8 95 10 68 .8 63 91 .1 76 N me? ? ? ? ? ? 設焊縫 hf=6mm，焊縫計算長度： wl =42 0 15 10 = 39 5 mm 焊縫應力驗算： 18 / 40 ? ?2222222928 95 639 62 2 / 160 /MfvffN m m f N m m??????? ?????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? 底板與節(jié)點板、加勁肋板底端的角焊縫連接計算 公式：0 .7 wf f ffwR fhl?????? ? 其中： 12 ( 2 2 ) 4 ( 2 )w f fl a h b c h? ? ? ? ? ? ?? 切 角 寬 度， ? ? 設底板焊縫傳遞全部 支座反力，底板焊縫總長度為： 2 ( 2 5 0 1 2 ) 4 ( 1 2 0 1 5 1 2 ) 8 4 8wl m m? ? ? ? ? ? ? ?? 設焊縫 hf=6mm，底板焊縫驗算 : 3 223 7 1 . 5 8 1 0 1 0 4 . 3 3 / 1 . 2 2 1 9 5 . 2 /0 . 7 0 . 7 6 8 4 8 wfffwR N m m f N m mhl? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? 附件 內力計算 PF程序數(shù)據(jù)： 全跨輸入數(shù)據(jù)： ************************************************