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1、钢结构设计任务书一、设计资料工业厂房跨度为L=24m.柱距为6m.厂房总长度为90m.采用1.56.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板.屋面坡度i=1/12.屋架两端简支于钢筋混凝土柱上.柱采用封闭结合.上柱截面450mm450mm,混凝土标号为C20。二、钢材和焊条的选用钢材选用Q235-B.焊条选用E43型.手工焊三、屋架形式、尺寸及支撑布置屋架计算跨度：L0=L-300=23700屋架端部高度取：H0=2000mm跨中高度：H=3000mm屋架高跨比： 屋面几何尺寸屋架支撑布置四、荷载和内力计算1荷载计算。屋面永久荷载：KN/m2预应力混凝土大型屋面板含灌缝 1.50防水卷材 0.40找平层
2、 0.40保温层 0.50屋架和支撑自重 0.30合计 3.102屋面活荷载：雪荷载或活荷载 0.40由于i=1/12i=1/8.故不需考虑风荷载的影响合计 0.403节点荷载：一般考虑全跨荷载.对跨中部分斜杆一般为跨中每侧各两根斜腹杆可考虑半跨组合.本设计在计算杆件截面时.将这些腹杆均按压杆控制长细比.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。全跨荷载组合1：P=63.0=77.040KN全跨荷载组合2：P=63.0=82.386KN故.节点荷载P=82.386KN支座反力R=4P=482.386=329.544KN4内力计算用图解法先求出节点荷载作用下的杆件内力系数.然后乘以实
3、际的节点荷载。计算结果列于下表 表1 屋架杆件计算内力KN名称杆件编号P=1内力组合全跨最大计算拉力最大计算压力上弦AB00BC-7.013-577.773CD-7.013-577.773DE-7.851-646.812下弦FG+4.433+365.217GH+7.991+658.347斜腹杆FB-5.648-465.316BG+3.195+263.223GD-1.358-111.88DH-0.225-18.537竖腹杆AF-0.500-41.193CG-1.000-82.286EH+0.304+25.045五、杆件截面选择1上弦杆。整个上弦不改变截面.按最大内力计算.Nmax=-646.81
4、2KN.=301.0cm.=600.0cm.因为.故截面宜选用两个不等肢角钢.且短肢相并。根据腹杆的最大内力465.316KN.查表2-8.选用支座节点板厚t=12mm,中间节点板厚可为t=10mm.但是为了施工方便所有节点板选用相同的厚度.一律取用t=12mm。假定.。需要截面积需要回转半径选用2 L 18011010.A=5680.=3.13cm . =8.71m。验算：因为所以由于查轴心受力稳定系数表.0.579=196.68N/215 N/2下弦杆。整个下弦杆采用等截面.按下弦杆最大内力Nmax=-658.347KN计算.=600.0cm.=600.0cm。所需要面积=3062.采用等
5、肢角钢2 L10010.A=3860.=3.05cm.=4.60cm。验算：填板每节间放两块3竖杆AF、CG。NAF=-41.193KN.lox=200.0cm.loy=200.0cm ; NCG =-82.386KN.lox=2500.8=200cm.loy =250cm。内力较小.可按长细比选择截面.按内力较大者计算。选2L636, A=14.58cm2.=1.93cm.=3.06cm 验算：因为所以由查b类截面的AF填板放两块CG填板放三块4竖杆EH。N=25.045KN.该杆件内力较小.按长细比控制截面。为了便于连接垂直支撑.截面采用十字形截面。lo=0.9300=270cm.选用2L
6、10010 , A=38.52 cm2.3.84。验算：填板放三块=90cm40=403.84=153.6cm斜腹杆BF。N=-465.316KN.lox=363.1cm.loy=363.1cm。选用2L18011010长肢相并.A=56.8cm2.=3.13cm.=4.36cm。 验算：因为 故 查.填板放两块。5斜腹杆BG。N=263.223KN.lox=0.8375=300cm.loy=375cm。选用2L636.A=14.58cm2.=1.93cm.=3.06cm。 验算：填板放两块 。6斜腹杆DG、DH。cm.cm。cm.cm。由于DH杆内力较小.可按长细比选择截面.按内力较大者计算
7、。选用2L806.A=18.8cm2.=2.47cm.=3.72cm。 验算：因为. 故查b类截面填板放四块表2 屋架杆件截面选用表节点板厚t=12mm名称杆件 编号内力/KN计算长度截面形式和规格截面回转半径/cm容许稳定系数计算 应力面积长细比N/上弦-646.812301.0600.02L1801101056.83.138.7196.21500.597-196.68下弦658.347600.0600.02L1001038.63.054.6196.7350170.56斜腹杆BF-41.193200.0200.02L63614.581.933.06103.61500.532-53.10BG-
8、82.386270.0250.02L63614.581.933.06103.61500.532-106.21DG25.045363.1270.02L1001038.523.844.6070.33506.502DH-465.316300.0363.12L1801101056.803.134.36116.01500.458-178.90竖腹杆AF263.223325.6375.02L63614.581.933.06155.4350180.54CG-111.88325.6407.02L80618.802.473.72131.81500.377-157.90EH-18.5374072L80618.82
9、.473.72131.81500.377-26.20六、节点设计用E43焊条时.角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 .各杆件内力由表1查得.最小焊缝长度不应小于1、下弦节点G1 斜杆BG与节点的连接焊缝计算：N=263.223kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为和。所需焊缝长度为：肢背： +16=113.93mm.取120mm肢尖： +12=77.3mm.取100mm（2） 斜杆DG与节点的连接焊缝计算：N=111.880kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为和。所需焊缝长度为肢背： +16=57.6mm.取80mm肢尖： +12=40mm.取80mm3竖杆CG与节点板连接焊缝计算：N = 82.386
10、kN因其内力很小.焊缝尺寸可按构造确定.取焊脚尺寸=6mm焊缝长度68=48mm.取=80mm4下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 .由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸.量得实际节点板长度为63cm.肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm.则计算长度lw=63-1.2=61.8cm。肢背焊缝应力为：肢背： +12=157.4mm.取160mm肢尖： +12=78.7mm.取80mm下弦G节点下弦节点G2、上弦B节点1斜杆BG与节点板连接焊缝计算.与下弦节点G中BG杆计算相同。2斜杆BF与节点板连接焊缝计算.N=465.316kN。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为和。所需焊缝长度为肢背：
11、+20=158.5.取160mm肢尖： +16=102.6.取110mm3上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板.上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。由腹杆焊缝决定的节点板的尺寸.实际测的节点板长度为81cm.槽焊缝可按两条焊缝计算.计算时可略去屋架上弦坡度的影响.而假定集中荷载F与上弦垂直。假定集中荷载F由槽焊缝承受.F=82.386kN.焊脚尺寸为mmcm上弦杆肢尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 偏心距 e =110-2585mm偏心力矩M=Ne=577.7738.5=4911.071KNcm.采用hf2=10mm.lw2=81-2
12、=79cm.则对N：对M：此方案满足条件.不需要采用节点板伸出的方案。上弦节点B3、屋脊E节点 1弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接.为使拼接角钢与弦杆之间能够密合.并便于施焊.需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。则.拼接角钢切肢、切棱的尺寸为mm.取25mm。N=646.812KN.设肢尖、肢背焊脚尺寸为6mm.则需焊缝长度为mm.取mm拼接角钢长度取2255+50560mm 拼接角钢的长度计算中b取值较大.一般取为50mm。2弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝.假定承受节点荷载
13、上弦肢尖与节点板用角焊缝.按上弦杆内力的15%计算。N=646.81215%97.02kN.设焊脚尺寸为6mm.弦杆一侧焊缝长度为200 mm.3中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=25.045kN此杆内力很小.焊缝尺寸可按构造确定.取焊脚尺寸mm焊缝长度mm.取mm 屋脊E节点4 .下弦跨中节点H1弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同.传递内力N=658.347kN设肢尖、肢背焊脚尺寸为6mm.竖肢需切去mm,取25mm。则需焊缝长度为mm,取mm拼接角钢长度不小于2260+15=535mm 取值为550mm 2弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。设肢背、肢尖焊
14、脚尺寸为6mm.弦杆一侧需焊缝长度为肢背：.取mm肢尖：.按构造要求.取焊缝长度48mm.取=60mm 其他腹杆由于内力很小.因此只用采用构造要求进行焊缝设计。具体数值见图所示 下弦跨中节点H5 .端部支座节点F1为便于施焊.下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度.故可取为120mm。在节点中心线上设置加劲肋.加劲肋的高度与节点板的高度相同.厚度同中间节点板为12mm。支座底板计算：支座反力、腹杆杆端焊缝计算： BF杆由前面计算结果取肢背及肢尖角焊缝尺寸分别为：mm.mm, mm, mm。 AF杆件内力较小.按构造设置焊缝.即肢背及肢尖角焊缝尺寸均为6mm.焊缝长度为l
15、w=80mm。验算弦杆焊缝：由腹杆焊缝决定的节点板尺寸.实际量得节点板长度为42 cm。肢背及肢尖焊角尺寸均取为8mm.则取计算长度lw1= 40cm。肢背焊缝应力为：、底板计算支反力Rd=329.544KN.fc=9.6N/mm2.所需底板净面积：取锚栓直径d=24mm.锚栓孔直径为50mm.则所需底板面积为：按构造要求采用底板面积为ab=2626=676412.905cm2.底板净面积为：垫板采用10020100.孔径26mm。底板实际应力为：.查表5.8.则所需底板厚度用t=20mm.底板尺寸为26020260。 、加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力为.加劲肋高度与节点板同高.厚度取与中间节点板相同为12mm。采用hf=6mm.验算焊缝应力对V：对M： 、节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设底板连接焊缝传递全部支座反力R=329.544KN取hf=8mm.实际焊缝总长度：焊缝设计应力：
