钢结构屋盖课程设计计算书
姓 名：
班 级：土木工程学 号：
指导老师：
2012年6月11日
一、 设计说明 1、
设计某一检修厂房屋盖，跨度为27m，长度为80m，柱距为
6m，三角形屋架，钢材为Q235—B，焊条采用E43型，屋面为压型钢板，屋面坡度i=1：，屋架铰接于钢筋混凝土柱顶，无吊车，外檐口采用自由排水，采用槽钢檩条，檩条间距为。 2、
基本风压为m²,屋面离地面高度为12 m，不上人屋面。雪
荷载m² 二、 檩条设计 1、 2、
檩条采用轻型槽钢檩条
屋面材料为压型钢板，屋面坡度为1：（α=°）檩条跨度
为6m，于跨中设置一道拉条，水平檩距×°=×=2228．65mm，坡向斜距 3、
荷载标准值（对水平投影面）
⑴永久荷载：压型钢板（不保温）自重为 KN/m²，檩条（包括拉条和支撑）自重设为 KN/m²
⑵可变荷载：屋面雪荷载ω=m²,基本风压ωo= KN/m² 4、
内力计算
⑴永久荷载于屋面活荷载组合 檩条线荷载 pK=（+）×= KN/m
p=（×+×）×= KN/m
pX==×= KN/m pY==×= KN/m 弯矩设计值：
MX= pY l2/8=×62/8=·m My= pX l2/32=×62/32=·m ⑵永久荷载和风荷载的吸力组合
按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋高度为12m 取μz=
按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A，风荷载体型系数为：㏒= A=×6m=
垂直于屋面的风荷载标准值ωk=μSμzω0=××（×）= KN/m² 檩条线荷载 pXY=（）× =×=m pX =××= KN/m pY =×× KN/m 弯矩设计值
MX= pYl2/8=×62/8=m My= pXl2/8=×62/8=m ⑶截面选择选用
选用轻型槽钢【20 W=152.2 cm3 Wynmax=54.9 cm3 Wynmin=20.5
cm3
IX=152.20 cm4 ix=8.07 cm iy=2.20 cm计算截面有孔洞削弱，考虑的折减系数，则净截面模量为： WNX=×=136.98cm3 Wynmax=×=49.41 cm3 Wynmin=×=18.45 cm3
⑷屋面能阻止檩条失稳和扭转，截面的塑性发展系数γx= γy=,按公式计算截面a、b点的强度为（见图）
PyPyabxx22°y
бx = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmin)=×106/（××103）+0. 783×106/（××103）=<215N/mm2
бy = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmax)=×106/（××103）+×106/（××103）=<215N/mm2 ⑸挠度计算
因为支撑压型钢板金属板，有积灰的瓦楞铁和石棉等金属面
者，容许挠度为L/200
当设置拉条时，只须计算垂直于屋面方向的最大挠度 vy=(5/384)×（××60004）/（206×103×1522×104）=16.7mm 三、 屋架设计 ⑴屋架结构的几何尺寸如图 檩条支撑于屋架上弦节点。屋架坡角（上弦与下弦之间的夹角）为 α=°檩距= .439626×15017700150 ⑵支撑布置 《建筑抗震设计规范》（GB50011--2001）支撑布置见图，上弦横向水平支撑设置在房屋两端和伸缩缝处第一开内，并在相应开间屋 架跨中设置垂直支撑，其余在开间，屋架下弦跨中设置一通长水平柔性系杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，故上弦杆在 屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度，下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。 上弦下弦竖系向杆支撑600竖向支撑6000×n6000600060060070竖向支撑系杆竖向支撑6000×n6000600060006000600060027000 ⑶荷载标准值 ① 永久荷载（恒荷载）（对水平投影面） 压型钢板（不保温） KN/m² 檩条自重（不包括拉条支撑） KN/m² 屋架及支撑自重 KN/m² 管道条 KN/m² 合计 KN/m² ② 可变荷载（活荷载）（对水平投影面） ㈠雪荷载 基本雪压SO= KN/m²，按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2001）表6.2.1考虑积雪全跨均匀分布情况，由于α=°<25°所以μr= 雪荷载标准值SK=μrSO= KN/m² ㈡风荷载 基本风压ω0= KN/m² ⑷荷载组合 ① 恒荷载+活（或雪）荷载 ② 恒荷载+半跨活（或雪）荷载 ③ 恒荷载+风荷载 ④ 屋架、檩条自重+半跨（屋面板+ KN/m²安装荷载） ⑸上弦的集中恒荷载及节点荷载 由檩条传给屋架上限的集中恒荷载和上弦节点恒荷载见图 P1P1P1P1P1/215017700P1P1P1P1P1P1P1P1/2150 由檩条传给屋架上限的集中活荷载和上弦节点活荷载见图 P2P2P2P2P2P2P2/215017700P2P2P2P2P2P2/2150 具体计算过程如下； ① 全跨屋面恒荷载作用下，， 上弦集中恒荷载标准值P1、=×6××3/101/2= 上弦节点恒荷载P1=P1、= KN ② 全跨雪荷载作用下P2、=×6××3/101/2= KN 上弦节点雪荷载：P2= P2、= KN 假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为 × +× KN= KN 若基本荷载组合由永久荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为×+×= 综上可知，本工程屋面荷载组合效应由可变荷载效应控 制。 ③ 风荷载标准值 风荷载体型系数：背风面μs= 迎风面μs=≈ 风压高度变化系数μz(本设计地面粗糙度为B类)屋架下 弦标高 H=12+2=坡度i=1/ α=°风压高度 变化系数μz=≈ ßz= 计算主要承重结构：ωk= ßzμsμzω0 W1W1W1W1W1W1/2150W1W1W1W1W1W1W1W1/215017700 背风面： ωk=×（）××= KN/m²（垂直于屋面） 迎风面： ωk=×（）××= KN/m²（垂直于屋面） 由檩条传给屋架上弦的集中风荷载标准值P3、=ω1、=××6= KN 上弦节点风荷载标准值P3=ω1=P3、= KN ⑹内力计算 ①内力组合见表 屋 架 杆 件 内 力 组 合 表 全跨荷载 恒载标杆件名称 杆件编号 内力系数 准 值1 恒载标 准 值2 活载标准值 内力系数 半跨荷载 半跨活（或雪）荷载内力标准值内力系数 风荷载 风荷载内力标准值 恒2+ 活 恒2+半跨活 恒2+ 风 内力组合 最 不 利 内 力 P1K= （计支撑自重） P1K= （不计支撑自重） 0 P2K = 0 0 SK= 0 0 P3K= 0 1-2 2-3 3-4 上 0 0 0 0 0 0 弦 4-5 5-6 6-7 1-8 下 8-9 弦 9-10 2-8 3-8 4-8 4-9 4-11 腹 杆 5-11 6-11 9-11 7-11 7-10 ⑺ 截面选择 ㈠ 上弦杆截面选择 上弦杆采用相同截面，以节间1-2的最大轴力N1-2来选择, 下弦以节间1-8的最大轴力N1-8来选择，腹杆以节间7-11的最大轴力N7-11来选择。 各杆件的截面尺寸选择如下表 构件名称 杆件号 面 内力规 积（KN） 格 （㎝²） 长细比 lx/ix=λx ly/iy=λy 稳应力σ 定系[f]=215N/数 ㎜² ×10³上 N1-2 弦 ┓┏ 100×6 / / / =77 = 110 φ= ××10²= 下 N1-8 弦 ┛┗ 75×8 = = = = ×10³×10²= 腹 N7-11 杆 ┛┗ 70×8 ×10³ ×10²= 杆件名称 杆件截面规格编号 （㎜） 肢背焊肢背焊肢尖焊肢尖焊缝杆件内脚尺寸缝长度脚尺寸长度lw′力（㎜） hf1（㎜） lw(㎜) hf2 (㎜) (㎜) 下弦杆 1-8 2-8 3-8 4-8 4-9 斜 4-11 腹 杆 5-11 6-11 7-11 9-11 竖腹杆 7-10 ┛┗75×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 ┛┗70×8 0 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 160 45 45 45 45 45 45 45 80 55 45 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 75 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 注：表中焊缝计算长度lw,lw=lwˊ+2hf ⑻ 上弦接点连接计算 ① 支座节点“1” 为了便于施焊下弦杆肢背与支座板顶面的距离取125mm，锚栓用2M20，栓孔位置见图 N=251.43KNP=12.69KNN=238.57KNP1=6.345KN22R=76.14KN 40a1a2050abb2-2 在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋高度和节点板高度相同。 A、 支座底板计算 支座反力：R= kn 设a=b=120mm a1=21/2×120=169.7mm b1×a1/2=84.4mm 支座底板承压面积为： b1 An=240×200-π×202-2×40×50=52300mm2 由公式验算柱顶混凝土的抗压强度 R/An=×103/52300=mm2<βcfc =(Ab/ Ac)1/2fc=(240×240/52300)1/2×=10 n/mm2 （C20混凝土fc= n/mm2） 支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，有公式得： M=βq a12 式中 q=R/ An= R/ A0- An=76140/52300= n/mm2 b1/ a1== 查表得 β=0.06 M=βq a12=××= n/mm2 支座底板厚度由公式得 t=( 6M/f)1/2=( 6×215)1/2=取12mm B、 加劲肋与节点板的连接焊缝 假定一块加劲肋承受的屋架支座反力的四分之一，即： 1/4×= kn 焊缝受剪力 V= kn 弯矩M=×（120-20）/2=952 kn·mm 设焊缝hf=6㎜ lw =160-40-2×6=108mm 焊缝应力由公式得： {[v/(2×]2+[6M /(2×βfhflw2)]2}1/2 ={[×103/(2××108)]2 +[6×952×103/(2×××6×1082)]2}1/2 =（+）1/2 =125<160 n/mm2 C、 支座底板的连接焊缝 假定焊缝传递全部支座反力 R= kn设焊缝的hf=8mm，支座底板的连接焊缝长度为∑lw=2（240-2hf）+4×（120-4-10-2hf）=2（240-2×8）+4×（120-4-10-2×8）=808mm 由公式得： τf=R/βfhf∑lw= ×103/××8×808 =< fwf =×160=152 n/mm2 满足要求。 D、 上弦杆于节点板的焊缝计算 节点板和焊缝的连接计算，节点板于上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承重屋面集中荷载P，P=。节点板于上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接，承受上弦的内力差△N 节点“1”槽焊缝hf1==4mm 其中t1为节点板厚度。lw=500-2hf=520-2×4=512mm 由公式得： σf=P/（2×）=×103/2××4×512=mm2 上弦内力差N= kn 偏心弯矩M=N·e ，e=55mm 由公式得： σf=6M/（2× hf2lw2）=（6××103）×55/（2××5×5102）= n/mm2 τf=N/（2× hf2lw）=×103/（2××5×510）= n/mm2 [（σf/βf）2+τf2]1/2=[（）2+]1/2 =mm2 节点板与上弦的连接计算，节点板于上弦角钢肢背采用槽焊缝连接，假定槽焊缝只承重屋面集中荷载P，P=。节点板于上弦角钢肢尖采用双面角贴角焊缝连接，承受上弦的内力差△N 节点“2”塞不控制只需验算肢尖焊缝。 上弦采用等边角钢，肢角焊缝的焊脚对hf2= 则角钢肢尖角焊缝的计算长度lw=130-2hf=130-2hf=130-2×5=120mm ： 弦杆相邻节间内力差N== kn 偏心弯矩M=Ne e=55mm由公式得： σf=6M/（2× hf2lw2）=（6××103）×55/（2××5×1202）= n/mm2 τf=△N/（2× hf2lw）=×103/（2××5×120）= n/mm2 [（σf/βf）2+τf2]1/2 =[（）2+]1/2 =mm2 270270240PKN967.=23024P=1KN3.242 因上弦杆间内力差小，节点板尺寸大，故不需要再验算。 ④屋脊节点“7”（见图） 240240 上弦杆节点荷载P假定角钢肢背的塞焊缝承受同上，按构造要求考虑，都可满足。 根据公式，上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为 L‘W=N/(4×+2hf=×103/（4××4××160）+2×4=142.2mm, 取140mm 采用拼接角钢长l=2×140+10=290,实际拼接角钢总长可 取为300mm。 拼接角钢竖肢需切肢，实际切肢△=t+hf+5=12+8+5=25mm, 切肢后剩余高度h-△=110-25=85mm，水平肢上需要设置安装螺栓。 上弦杆与节点板的连接焊缝按肢尖焊缝承受上弦杆内力 的15%计算，角钢肢尖角焊缝的焊脚尺寸hf2=4mm,则角钢肢尖角焊缝的计算长度lw=240×3-2×4-10=235mm, △N=15%×= 偏心弯矩M=△ e=55mm 则由公式得 19544KNN228.σf=6M/（2× hf2lw2）=（6××103）×55/（2××5×2352）=mm2 τf=△N/（2× hf2lw）=×103/（2××4×235）= n/mm2 22 （σf/βf）+τf2]1/2=[（）+]1/2= n/mm2 120l'w+5 拼接角钢与下弦杆用相同规格，选用┚┖75×8，下弦杆与拼接角钢之间角焊缝的焊脚尺寸采用hf=4mm。根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧得焊缝长度为:L‘w=N/(4×+2hf=Af/(4× +2hf =×102××215/（4××4××160）+2×4=,取140mm 拼接角钢得长度取2L‘w+10=290mm，接头的位置视材料得长度而定，最好设在跨中节点处，当接头不在节点视由公式得焊缝长度为： L’w1=×××103100 mm肢尖焊缝得焊脚尺寸hf=4mm.由公式得焊缝长度为 L’w1=×××103/(2××4××160)+2×4=14.8mm 由以上计算可知，下弦角钢与节点板的连接焊缝长度是按构造要求确定的，取100mm。 本设计檩条为【20, 拉条为Ф12，撑杆为D32×2圆钢管，上弦为┓┏100×6，下弦为┛┗75×8，腹杆为┛┗70×8。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容