24M跨度钢结构工业厂房设计书

一、课程设计容 1、计算书一份：

（1）绘制屋架支撑布置简图； （2）荷载和杆件力计算、汇总；

（3）设计节点并在计算书中绘制节点简图。

2、绘制钢屋架施工图（一号图纸一594mmX841mm），绘制杆件汇总表。

二、设计资料

工业厂房跨度为L24m，柱距为6m，厂房总长度为96m，选用1.56.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板。采用梯形钢屋架，如图1，钢材选用Q235-B，焊条选用E43，手工焊。屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，檐口采用封闭结合，上柱截面450mm450mm，混凝土标号为C20。

荷载（标准值）：

1、永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1800(Nm2) SBS改性沥青防水卷材400(Nm2) 20mm厚找平层400(Nm2)

100mm厚泡沫混凝土保温层500(Nm2) 屋架和支撑自重500(Nm2)

2、活荷载：屋面雪荷载400(Nm2)，施工荷载500(Nm2)

课程设计正文:

.

.

一、 屋架支撑布局简图

屋架上弦支撑布置图

屋架下弦支撑布置图

垂直支撑1－1

.

.

垂直支撑2－2

二、荷载和力计算及节点设计

1、 荷载和力计算 （1） 荷载组合

由于屋面坡度不大，故忽略坡度对荷载值的影响；风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。 永久荷载总和为：1.8+0.4+0.4+0.5+0.5=3.6 kN; 节点设计荷载：Fd(1.353.61.40.70.5)63.096.3 kN; 支座反力:Rd4Fd496.3385.2 kN;

（2） 力计算

用所给出的图中的单位力可求出全跨荷载作用下屋架的杆件力.力设计值如下图所示:

2、 杆件截面选择

腹杆最大轴力为543.9kN，选用支座节点板厚t=12mm，中间节点板及垫板厚可为

t=10mm。所用钢材厚度均小于16mm，设计强度=215N/mm。 （1） 上弦截面

上弦不改变截面，最大力Nmax756.05 kN；

屋架平面计算长度lox300.0cm；屋架平面外，要求大型屋面板与屋架可靠焊接，取 两块板的宽度loy300.0cm。初选2

2iy6.99cm。ix4.92cm，16014，A=86.60cm，

2验算弯矩平面和弯矩平面外稳定性：

xlox30061[]150;x0.801 ix4.92.

.

由于

lb160.5830011.40.58y10.9 t1.4b16ly2t2b)51[]150 故xz3.9(1t18.6b4 yz0.852 上部局部弯矩：

M011Pl96300372225Ngm 44M0.6M043335Ngm

1)上弦截面弯矩平面稳定性验算。

N'EX2EA3.14220610386604297.2 kN； 221.1x1.161x1.05

Ix10482243.30.522117.65cm4

W1xIx2117.65473.75cm3 y14.47Ix2117.65183.66cm3 y211.53W2x

mxMxN756050143335000'xAxW1x(10.8N/NEX)0.80186601.05437.75103(10.8756.05/4269.22) = 101+109=210N/mm2)上弦截面弯矩平面外稳定性验算。

22x1.0；b10.0017y0.927

MN756050143335000txx207.7 N/mm2.

.

（2）下弦截面

下弦杆采用同一截面，最大力Nmax769.53kN；屋架平面计算长度lox600cm；屋架平面外根据支撑布置取loy600cm。 计算需要净截面面积：

N769.531033579.2mm2 Af215采用等肢角钢2截面强度验算：

10010，A=3860mm2，ix3.05cm，iy4.52cm。

N769.53103 199.36 N/mm2An3860 xlox600196.7[]150 ix3.05

yloyiy600132.7[]150 4.52 每节间放两块垫板 la60020080i244 满足要求。 3（3）腹杆

1)杆件A-F、C-G：

NAF48.15 kN，lox200cm，loy200cm

NCG96.3 kN，lox2500.8200cm，loy250cm 选2

2636，A=1458mm，ix1.93cm，iy2.99cm。

杆件C-G受力较大，长细比也较大，按杆件C-G验算： xlox200103.6[]150，x0.532 ix1.93yloyiy25083.6 2.99lb6.30.5825010.50.58y23.2 t0.6b6.3所以

.

.

0.475b4 yzy(1)86.4[]150 22loytyz0.5，min0.532

N96.3103124.15 N/mm2w2选用E43焊条，角焊缝的抗拉抗压和抗剪强度设计值ff160N/mm。

10010，放三块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。 18011010（长肢相并），放三块垫板，经过验算，满足要求。 636，放两块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。

806，放四块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。

（1） 下弦节点G（如下图）

1）斜杆BG与节点的连接焊缝计算。

N=307.679kN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 hf18mm和hf26mm,所需焊缝长度为：

0.7307.67910316136.2mm，取lw140mm。 肢背:lw20.781600.3307.679103'100mm。 1280.7mm，取lw 肢尖：lw20.76160.

.

1） 斜杆DG与节点的连接焊缝计算。 N=133.376kN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 hf18mm和hf26mm,所需焊缝长度为：

0.7133.3761031668.1mm，取lw80mm。 肢背:lw20.781600.3133.376103'80mm。 1241.8mm，取lw 肢尖：l20.76160'w

2） 斜杆CG与节点板的连接焊缝计算。 N=96.3kN

焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf6mm，焊缝长度取lw80mm。 3） 下弦杆与节点板连接焊缝计算。

受力为左右下弦杆的力差NNGHNFG769.53426.9342.63kN 肢背焊缝应力为：

0.7342.6310346.2N/mm2（2） 上弦节点B（如下图）

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=543.9kN。

设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为hf110mm和hf28mm。所需焊缝长度为

.

.

0.7543.910320190mm，取lw200mm。 肢背：lw20.7101600.3543.910312133.4mm，取lw140mm 肢尖：l20.76160'w3) 上弦杆与节点板连接焊缝计算。

为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。

假定集中荷载F由塞焊缝承受。F=96.3kN，焊脚尺寸为

t 5mm，lw80 mm。

296.3103f17.2N/mm2<fffw1.22160195.2N/mm2。

20.75800NNBCNAB675.3520675.352 kN

偏心矩：e16045115 mm。

偏心力矩：MNe675.35211.57766.548kNm hf210mm，lw279cm，则

N675.352103 f61.06N/mm2

2helw20.710790M67766.5481042 f 53.33N/mm2Wf20.710790(f2)f275.09N/mm2.

.

1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算。

拼接角钢切肢的尺寸为thf512_6523 mm，取25 mm。 N=756.05kN，取焊脚尺寸为6 mm，则需焊缝长度为

N756.05103 lw1212293.3 mm

40.7hfffw40.76160取lw=300 mm，拼接角钢的长度取230050650mm。 2） 弦杆与节点板连接焊缝计算。

上弦肢背与节点板用塞焊缝，满焊即可。

下弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆力的15%计算。

N=756.0515%113.4kN

MNe113.411.51304.1kNm

焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧焊缝长度为250mm，有

N113.4103 f56.25N/mm2

2helw20.76240M61304.1104 f161.78N/mm2 2Wf20.76240

(f2)f2144.04N/mm2N=29.275kN。此杆力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸6mm，焊缝

长度lw80mm。

（4） 下弦跨中节点H（如下图）

1）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，传递力N=769.58kN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为

6mm，竖肢需切去thf523mm,取25 mm，则需焊缝长度为

lw265mm。拼接角钢长度

取为550mm。

2）弦杆与节点板连接焊缝计算。

N=769.5315%=115.43kN 设肢尖、肢背焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧许焊缝长度为

.

.

0.7115.431031272.12mm，取lw75mm。 肢背：lw20.761600.3115.43103'60mm。 1239.8mm，取lw 肢尖：l20.76160'w4） 其他腹杆力较小，采用构造要求进行焊缝设计。 （5） 支座节点F（如下图）

下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离取为150mm。在节点中心线上设置加紧肋， 高度与节点板的高度相同，厚度为12mm。

1） 端斜杆焊缝计算

端斜杆B-F由前面计算结果取肢背及肢尖角焊缝尺寸分别

为:hf110mm,hf28mm,lw1165mm,lw2110mm。 2） 验算下弦杆焊缝。

.

.

由腹杆焊缝决定的节点板尺寸，实际测得节点板长度为42cm。肢背与肢尖焊角尺寸均取为8mm，则取焊缝计算长度为40 cm。肢背焊缝应力为

0.7426.910366.7N/mm22支反力Rd4Fd496.3385.2 kN;fc=9.6N/mm，所需底板净面积为

382.5103An39843.75mm2398.44cm2

9.6取锚栓直径d24mm,锚栓孔直径为50 mm，则所需底面积为

3.1452AAnA0398.44255468.07cm2

4按构造要求采用底板面积为2626=676>468.07cm，底板净面积为

23.1452An676255606.4cm2

4垫板采用20100200，孔径25.5mm。底板承受支座均布反力为

385.21036.35N/mm2 q2606.41022 0.072，则 Mqa10.0726.3517614162.23Nmm

所需底板厚度t6M614162.2319.88mm，取20mm，底板尺寸为 f215 20mm260mm260mm。

4） 加劲肋与节点板连接焊缝计算。

一个加劲肋的连接焊缝所能承受的力为VR358.2.55kN 44MVe.5526=582.1kNm 4加劲肋焊缝厚度取6mm，验算焊缝应力

N.55103 f21.8N/mm2

2helw20.76(50012)M6582.11042 f 17.46N/mm2Wf20.76488.

.

(f2)f227.83N/mm2取hf8mm,，实际焊缝的总长度为焊缝应力为

lw2a2(bt2c)87.6cm

358.210373fffw1.22160192.5N/mm2，满足要求。 f0.78876

.