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钢结构设计作业 文档

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一、屋架形式及几何尺寸屋架跨度为15m，屋架形式、几何尺寸如附图所示。

二、支撑布置由于厂房长度有120米，故在厂房两端和中间开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在上、下弦水平支撑节间端部设置系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余为柔性系杆。

凡与支撑连接的屋架编号为WJ-1，其余屋架为WJ-2。

（见下图）支撑布置图三、杆件截面设计腹杆最大内力，N=96.689KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取8mm；其余节点板与垫板厚度去6mm。

1、上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=110.627KN 计算长度：屋架平面内取节间轴线长度Lox =1844mm 屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支持作业，取上弦横向水平支撑的节间长度：Loy=3675mm 。

因为2Lox ≈loy ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见下图设λ=120，查轴心受力稳定系数表，φ=0.437 需要截面积*A =fN .ϕ=127.101×103/（0.437×215）=13532mm 需要回转半径*x i =Lox/λ=1844/120=1.54 cm*yi =loy/λ=3675/120=3.06cm根据需要的*A 、*x i 、*y i 查角钢型钢表，初选 2 L 90⨯56⨯5，A=1442mm 2 x i =1.59cm ，y i=4.32cm 。

按所选角钢进行验算λx = Lox/λ=1844/15.9=116＜[λ]=150 λy = loy/λ=3675/43.2=85＜[λ]=150由于b/t=90/5=18＜0.56loy/b=0.56×3675/90=22.87则： λyz =λy故φ=φx φ=0.458，有因为N/（φA ）=127.101×103/（0.458×1442）=192N/mm 2＜215N/mm 2所选截面合适。

2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-127.615KN 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Lox =3675 屋架平面外根据支撑布置取Loy=7500mm 。

设λ=120，查轴心受力稳定系数表，φ=0.437需要截面积*A =fN .ϕ=127.615×103/215=594mm 2初选 2 L 90⨯56⨯5，A=1442mm 2x i =1.59cm ，y i =4.32cm 。

6按所选角钢进行验算，取A n =AN/A n =-127.615×103/1442=-88N/mmλx = Lox/λ=3675/15.9=231＜[λ]=250 λy = loy/λ=7500/43.2=174＜[λ]=350 所选截面合适。

3、端斜杆Ba已知N=96.689KN ，Lox=loy=2540mm ，故采用等肢角钢使x i =y i 。

初选用2L70×5，见下图。

A=1376mm ，x i =2.16cm ，y i =3.24cm 。

λx = Lox/λ=2540/21.6=118＜[λ]=150； λy = loy/λ=2540/32.4=78＜[λ]=150。

由于b/t=70/5=14＜0.58Loy/b=0.58×2540/70=21，则λyz=λy {1+0.475×b 4/（Loy 2t 2）}=84所以φ=φx =0.447N/(φA)=96689/（0.447×1376）=157N/mm 2＜215N/mm 2所选截面满足要求。

填板放两块：La=84.7cm ＜40x i =40×2.16=86.4cm4、斜杆Bb已知N=-55.79KN ，计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Lox=0.8×L=0.8×2540=2032mm ，屋架平面外根据支撑布置取Loy=2540mm 。

选用2L70×5，见下图。

668 6A=1376mm，i=2.16cm，y i=3.24cm。

xN/A=-55.79×103/1376=-40.5N/mm2＜215N/mm2λx= Lox/λ=2032/21.6=90＜[λ]=350；λy= loy/λ=2540/32.4=78＜[λ]=350。

所选截面满足要求。

填板放两块，La=84.7cm＜80i=80×2.16=172.8cmx5、中竖杆Cb已知N=19.067KN，L0=0.9×1906=1715.4mm，选用2L45×5的等肢角钢，并采用十字型截面，见下图。

A=858mm，i=1.37cm，xλox= Lo/λ=1715.4/13.7=125＜[λ]=150；所以φ=φx=0.411N/(φA)=19067/（0.411×858）=54N/mm2＜215N/mm2所选截面满足要求。

填板放三块：La=47.7cm＜40i ox =40×1.37=54.8cm其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见下表：四、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f f w=160N/mm2各杆件内力表由下表查得，最小焊缝长度不应小于8h f。

1、下弦节点b 见下图（1）、斜杆Bb 与节点的连接焊缝计算： N=-55.79KN ，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm 和4mm 。

所需焊缝长度为：肢背：16057.021079.55323⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=43mm ，取w l ＝60mm杆件名称内力设计值N（KN）计算长度（mm）选用截面截面积A（mm2）回转半径（mm）maxλ[λ]minϕ计算应力（N/2mm）填板(块) xl0yl0xiyi上弦杆127.101 1844 3675 短肢相并2L90×56×5 1442 15.9 43.2 116 150 0.458 192 2 下弦杆-127.615 3675 7500 短肢相并2L90×56×5 1442 15.9 43.2 231 350 / -88 2 Aa 9.534 1600 1600 T型截面2L45×5 858 13.7 21.8 117 150 0.453 25 2 Ba 96.689 2540 2540 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 118 150 0.447 157 2 Bb -55.79 2032 2540 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 90 350 / -40.5 2 Cb 19.067 1715.4 1906 十字型截面2L45×5 858 13.7 21.8 125 150 0.411 54 3 Db 26.026 2208 2760 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 102 150 0.542 35 2 Dc 13.702 2208 2760 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 102 150 0.542 22 2 Ec -2.021 1770.4 2213 十字型截面2L45×5 858 13.7 21.8 129 150 / 4 Fc 13.702 2208 2760 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 102 150 0.542 22 2 Fd 26.026 2208 2760 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 102 150 0.542 35 2 Gd 19.067 1715.4 1906 十字型截面2L45×5 858 13.7 21.8 125 150 0.411 54 3 Hd -55.79 2032 2540 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 90 350 / -40.5 2 He 96.689 2540 2540 T型截面2L70×5 1376 21.6 32.4 118 150 0.447 157 2 Ie 9.534 1600 1600 T型截面2L45×5 858 13.7 21.8 117 150 0.453 25 2肢尖：16047.021079.55313`⨯⨯⨯⨯⨯=w l +8=27mm ，取`w l ＝60mm（2）、斜杆Db 与节点的连接焊缝的计算：N=26.026KN ，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm 和4mm 。

所需焊缝长度为：肢背：16057.0210026.26323⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=25.5，取w l ＝80mm肢尖：16047.0210026.26313`⨯⨯⨯⨯⨯=w l +8=18，取`w l ＝80mm （3）、竖杆Cb 与节点板连接焊缝计算：N=19.067KN ，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm 和4mm 。

所需焊缝长度为：肢背：16057.0210067.19323⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=21，取w l ＝60mm肢尖：16047.0210067.19313`⨯⨯⨯⨯⨯=w l +8=15，取`w l ＝60mm（4）、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△N=127.615-69.938＝57.677KN ，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为5mm ，所需焊缝长度为：肢背：16057.0210677.57323⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=44，取w l ＝70mm肢尖：16057.0210677.57313`⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=27，取`w l ＝70mm（5）、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。

如下图所示：2、上弦节点B（1）斜杆Bb 与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b 中Bb 杆计算相同。

（2）斜杆Ba 与节点板连接焊缝计算，N=96.689kN 。

设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为5mm 和4mm 。

所需焊缝长度为肢背： 16057.0210689.96323⨯⨯⨯⨯⨯=w l +10=68，取w l ＝80mm肢尖：16047.0210689.96313`⨯⨯⨯⨯⨯=w l +8=44，取`w l ＝80mm（3）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6mm 。

用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。

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P 与上弦垂直。

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《建筑钢结构设计》大作业模版

《建筑钢结构设计》大作业模版

《建筑钢结构设计》大作业一、 设计资料1、车间柱网布置：长度120m ，柱网分别为6m 、7.5m 、9m ，跨度分别为21m 、24m 、27m 、30m ，檐口高度分别为6m 、8m 、9m ，屋面坡度为1/10，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。

2、荷载：静荷载当无有吊顶时为2/2.0m kN ，有吊顶时为2/45.0m kN ；活荷载为2/3.0m kN （计算刚架时）、2/5.0m kN （计算檩条时）；基本风压2/35.0m kN ，地面粗糙度为B 类；雪荷载为2/5.0m kN ；地震设防烈度为7度。

3、材质:Q235或Q345 钢材4、地质水文条件: 场地平坦,周围无相邻建筑物,II 类场地土, 自上而下土层分布情况为:(1)素填土,FK=50kPa,ES=2.8MPa,厚度0.5~1.m ，灰褐色，软塑 (2)粘土,FK=170kPa,ES=7.0MPa,厚度0.4~1.m ，黄褐色，可塑 (3）粘土,FK=280kPa,ES=12.0MPa,厚度3.0m ，褐色，硬塑 (4)粘土,FK=420kPa,ES=15.0MPa,厚度2.9m ， 黄褐色，硬塑 (5)强风化岩层，FK=420kPa ，坚硬 地下水位较低,无侵蚀性。

施工技术条件:各种机具、材料和施工质量能满足要求。

二、作业要求根据不同柱网、跨度、檐口高度、荷载可以有多种不同的组合。

每人取其中的一种组合（不得雷同），独立完成轻钢门式刚架结构设计计算。

要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。

三、设计计算书内容1、确定柱网和屋面及其支撑布置，选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；2、门式刚架选型，确定梁柱截面形式，并初估截面尺寸；3、梁柱线刚度计算及其计算长度确定；4、荷载统计及计算荷载计算；5、用结构力学计算各工况下的内力、柱顶水平位移及横梁挠度；6、进行荷载组合、内力组合（不考虑地震计算）；7、构件及连接节点（梁柱连接节点、屋面梁拼接节点）设计计算；8、柱脚设计计算。

大工16秋《钢结构》大作业已完成

大工16秋《钢结构》大作业已完成

大连理工大学《钢结构》大作业题目一：螺栓连接的承载力。

试设计一C 级普通螺栓的搭接接头，如图所示。

作用力设计值为kN F 230=，心距mm e 300=。

材料Q235-A 钢。

5050454510解：试选M20螺栓，d0 = 21.5mm ，纵向排列，采用比中距最小容许距离3d0稍大的尺寸，以增长力臂。

单个受剪螺栓的抗剪和承压承载力设计值：kN N tf d N kNN f d n N b c b c b vvb v6161000305*10*2084.4040840130*420**1422========∑ππ 因y1 = 30cm > 3x1 = 3 5 = 15cm ，得kN n N N kN y Ty N T y iT x 4.161423037)302010(430*30*2301222211====++==∑min 22212115.404.1637)()(b v T y T x N kN N N N <=+=+=题目二：拉弯构件计算。

下图为直接承受动力荷载的拉弯构件，荷载设计值kN F 14=（含构件自重），拉力设计值kN N 160=，钢材为235Q ，2∟780100⨯⨯（244mm 2460mm 10246=⨯=A I x ，），试验算该构件的强度和刚度？x102∟100×80×7808030702.12*05.11*.8.94/8.2*144/1=====Y Y m kN M 日强度：223.1/)1*24*2.1/(70*1000000*8.92460/1000*1601*///9.178)10000*246*05.1/(30*1000000*8.92460/1000*1601*//Nm Wnx Y M A N m N Wnx Y M A N -=+=+=+=+题目三：什么是疲劳破坏？它与塑性破坏、脆性破坏相比有什么特点？答：在方向大小周期性变化的力的作用下，经过一定时间后钢材发生突然断裂的现象，称为疲劳破坏。

《钢结构设计书》word版

《钢结构设计书》word版

钢结构设计书一、框架选型二、屋架支撑系统布置三、荷载计算、组合及内力计算四、杆件截面设计与计算五、结点板设计六、施工图专业：建筑工程班级：99建筑工程学生：一、框架选型湖南省XX厂单层装配车间，平面尺寸：21mx120m；车间内设有中级工作制桥式吊车，故选用钢筋混凝土排架结构：柱底与基础的连接形式为刚结结点；柱顶与屋架的连接形式为铰结结点。

由于平面纵向长度超过55m，故应在正中设置施工缝，施工缝的处理采用双柱形式，具体平面布置及简图详见图一。

二、屋架支撑系统布置三、荷载计算1、设计资料湖南省XX厂装配车间，平面尺寸：21mx120m，柱距：7.2m。

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，未考虑起拱时的上弦坡度I=1/10。

屋架跨度L=21m,每端支座中线缩进0.15m ，计算跨度L0=L-2x0.15=20.7；端部高度取H0=2.m；腹杆形式为人字形；钢材采用Q235-B钢，钢材强调设计值取f=215N/mm2；焊条为E43系列，手工焊。

2、荷载及杆件内力计算屋面活荷载取雪荷载的0.5kN/m2，由于本设计的坡度为1/10小于0.3，故可不考虑风荷载。

屋架沿水平方向投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（P W=0.117+0.011x跨度）计算，跨度单位为m。

恒荷载：预应力混凝土大型屋面板： 1.5 kN/m2;三毡四油防水层：0.3 kN/m2100mm厚泡沫混凝土保温层：0.8 kN/m2屋架和支撑自重：0.117+0.011x21=0.348 kN/m2合计： 2.948 kN/m2活荷载：活载或雪载：0.5 kN/m2积灰荷载：0.3 kN/m2合计：0.8 kN/m23、荷载组合1)全跨永久荷载+全跨可变荷载按可变荷载效应控制的组合Fd=(1.2x2.948+1.4x0.5+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=41.56KN按永久荷载效应控制的组合Fd=(1.35x2.948+1.4x0.5x0.7+1.4x0.9x0.3)x1.5x7.2=43.63KN取P= 44KN2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载P1=1.2x2.948 x1.5x7.2=31.84KNP2=(1.4x0.5+1.4x0.9x0.3 )x1.5x7.2=9.7KN3) 全跨屋架支撑+半跨屋面板+半跨可变荷载P3=1.35x2.948 x1.5x7.2=35.82KNP4=(1.4x0.5x0.7+1.4x0.9x0.3) x1.5x7.2=7.81KN4、内力计算详见表一。

钢结构作业

钢结构作业

3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接（图3.80）。

钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，轴心力N=1000KN （设计值），分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。

解：（1）三面围焊 2160/w f f N mm = 123α= 213α= 确定焊脚尺寸：,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=⨯=， ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==， 8f h mm =内力分配：30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。

22196.691100.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取120mm 。

（2）两面侧焊确定焊脚尺寸：同上，取18f h mm =， 26f h mm = 内力分配：22110003333N N KN α==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1372838060608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取380mm 。

223332480.720.76160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2248625460606360wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取260mm 。