钢结构设计计算书

计算应 力 /(N/mm ²) 204.76
194.33 -60.51 -121.02 7.41
-203.80 205.70 -201.20 -29.80
3．节点设计 选用 E43 焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 ftw 160N / mm2 。
（1）下弦节点 G（图） 1）斜标上 BG 与节点的连接焊缝计算。
N A
93.870 103 0.532 14.58 102
121.02 N
/
mm2
f 215N / mm2
A-F 放两块垫板
la
200 3
66.7
40i
40 1.93
77.2cm
C-G 放三块垫板
la
250 4
62.5
40i
40 1.93
77.2cm
满足要求。
2）杆件 E-H：、
N=28.536kN，该杆件内力较小，按长细比控制截面。为了便于连接垂直支
/ mm2
放两块垫板
la
375 3
125.0
80i
80 1.93
154.4cm
满足要求。
5）杆件 D-G、D-H：
NDG 127.475kN , lox 0.8 407.0 325.6, loy 407cm
NDH 21.121kN , lox 0.8 407.0 325.6, loy 407cm 由于 D-H 杆内力较小，可按长细比选择截面，按内力较大者计算。
N=299.914kN 设背肢与肢尖的焊角尺寸分别为 hf 1 8mm 和 hf 2 6mm ，所需焊缝长度为
肢背： lw
0.7 299.914 103 2 0.7 8160
16
133.2mm
，取 lw
135mm
。
肢尖： lw'
0.3 299.914 103 2 0.7 6160
12
NCG 93.870kN ,l0x 250 0.8 200cm,l0y 250cm
选 2∟63×6， A 1458mm2,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
l0 x ix
200.0 1.93
103.6
[ ] 150,x
)
94.8
[ ]
150
y2 0.59,min 0.458
N A
530.178 103 0.458 56.8 102
203.80 N
/
mm2
f 215N / mm2
放两块垫板
la
363.1 3
121.0
40i
40
3.13
125.2cm
满足要求。
4）杆件 B-G：
N 299.914kN , lox 0.8 375 300cm, loy 375cm
上弦不改变截面，最大内力 Nmax 736.973kN 。
屋架平面内计算长度 l0x 300cm ；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 l0 y 300cm 。 初 选 2 ∟ 160 × 14 ， A=86.60cm2 ，
ix 4.92cm,iy 6.99cm 。
每节间放两块垫板
la
301.0 3
100.3
40i
40 3.13
125.2cm
满足要求。
（2） 下弦截面
下弦杆采用同一截面，最大内力 Nmax 750.115kN ；屋架平面内计算长度
lox 600.0cm ；屋架平面外根据支撑布置取 loy 600.0cm 。
计算需要净截面面积
A N 750.115 103 3488.91mm 2
屋架和支撑自重
0.4kN/m2
永久性荷载总和
3.5kN/m2
活荷载：屋面雪荷载 400/（N/m2），施工荷载 500/（N/m2）。 取较大值 0.5 kN/m2 。
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。
（2）荷载组合
一般全跨荷载控制设计，跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）在
撑，截面采用十字形截面（图 2）。
l0 0.9 300 270cm
选用 2∟100×10， A 3852mm2,i0x 3.84cm 。
N 28.536 103 An 38.52 102
7.41N / mm2
f 215N / mm2
0
l0 x i0
270.0 3.84
70.3 [ ]
（3）内力计算 参照图 1 屋架内力系数及轴线长度，可直接求得全跨荷载作用下，屋架的杆件 内力。其内力设计值见图 1 所示。
2.杆件截面选择 腹杆最大轴力为 530.178kN，查表选用支座节点板厚 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 f=215 N/mm2 。 （1） 上弦截面
x
l0 x ix
363.1 3.13
116
[ ]
150, x
0.458
y
l0 y iy
363.1 4.29
84.6
由于
b2 11 11 0.48 l0 y 0.48 363.1 15.8
t1
b2
11
故
yz
y (1
1.09b24 l02yt 2
)
84.6 (1
1.09 6.34 363.12 0.62
56.80 3.13 4.29 14.58 1.93 2.99 18.80 2.47 3.65 18.80 2.47 3.65
λmax
61.0
196.7 103.6 103.6 70.3
116.0 155.4 131.8 131.8
φmin
0.801
― 0.532 0.532
―
0.458 ―
0.377 0.377
计算长度/cm
l0x l0y
301.0 600.0
600.0 600.0 200.0 200.0 200.0 250.0 270.0 270.0
363.1 363.1 300.0 375.0 325.6 407.0 325.6 407.0
屋架杆件截面选用汇表 回转半径
截面积 /cm 选用截面
/cm² ix iy
f
215
采用等肢角钢 2∟100×10， A 3860mm2,ix 3.05cm,i y 4.52cm 。
截面强度验算（螺栓孔中心在节点板范围内，至节点板边缘距离大于 100mm， 不计截面消弱影响）
N 750.115 103 194.33N / mm2 f 215N / mm2
An
3860
选用 2∟80×6， A 1880mm2,ix 2.47cm,i y 3.65cm 。
x
l0 x ix
325.6 2.47
131.8 [ ] 150
由于 故
y
l0 y iy
407 111.5 3.65
[ ] 150
b 8 13.3 0.58 l0 y 0.58 407 29.5
钢结构设计计算书
班级：土木 72 班 姓名：邓跃东 学号：07072029
1．荷载和内力计算。
（1）荷载（标准值）计算
永久荷载：
预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）
1.8kN/m2
SBS 改性沥青放水卷材
0.4kN/m2
20mm 厚找平层
0.4kN/m2
100mm 厚泡沫混凝土保温层
0.5kN/m2
2∟160× 14 2∟100× 10 2∟63×6 2∟63×6 2∟100× 10 2∟180× 110×10 2∟63×6 2∟80×6 2∟80×6
96.60 4.92 6.99
38.60 3.05 4.60 14.58 1.93 2.99 14.58 1.93 2.99 38.52 3.84 ―
放四块垫板
la
407 5
81.4
40i
40
2.47
98.8cm
满足要求。
屋架杆件截面选用见下表
杆件 名称
上弦 杆 下弦 杆
AF CG
EH 腹 杆 BF
BG DG DH
设计内力 /kN
-736.973
750.115 -46.935 -93.870 28.536
-530.178 299.914 -127.475 -21.121
3002 18.6
1.4 2 164
)
51.0
[ ] 150
yz 0.852
上弦局部弯矩：
M0
1 4
Pl
1 4
93870
3
70402.5N
m
M 0.6M 0 42241.5N m
1）上弦截面弯矩平面内稳定性验算。
N
' EX
2EA 1.1x2
3.142
206 103 8660 1.1 61.02
选用 2∟63×6， A 1458mm2,ix 1.93cm,iy 2.99cm 。
x
l0 x ix
300 155.4 [ ] 1.93
350
y
l0 y iy
375 2.99
125.4 [ ]
350
N A
299.914 103 14.58 102
205.70N
/ mm2
f
215N
半跨荷载的情况下可能出现内力变号，故在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压
杆控制长细比，按全跨满载时的杆件内力设计。
节点设计荷载（由于以永久性荷载为主，永久性荷载分项系数取 1.35）：
Fd (1.35 3.5 1.4 0.7 0.5) 6 3.0 93.870kN
支座反力 Rd 4Fd 4 93.87 375.48kN
42.9;b
1 0.0017y
1 0.0017 42.9
0.927
y yz 0.852
N txM x 736.973 103 1.0 42241.5 103 y A bWx 0.852 8660 0.927 473.75 10 3
=99.88+96.19
=196.07<215 N/mm2
上弦杆按压弯构件验算弯矩平面内和弯矩平面外稳定性：
由于
x
l0 x ix
300.0 4.92
61.0
[ ] 150;x
0.801
b 16 11.4 0.58 ly 0.58 300 10.9
t 1.4
b
16
故
yz
3.9
b (1 t
l02y 18.6b
4
)
3.9 16 (1 1.4
4297.26kN
x 1.05
I x 1048 2 2 43.3 0.52 2117.65cm 4
W1x
Ix y1
2117.65 4.47
473.75cm 3
W2 x
Ix y2
2117.65 11.53
183.66cm 3
N
mxM x
xA
xW1x (1 0.8N
/
N
' EX
)
736.973 103
|
736.973 103 8660
1.0 42241.5 103 1.05 183.66 103 (1 1.25
736.973)
|
4269.22
=|85.10-279.32|=194.22<215 N/mm2 满足要求。
2）上弦截面弯矩平面外稳定性验算。
tx
1.0;y
l0 y iy
300 6.99
350
放两块垫板，
la 90 80i0 80 3.84 307.2cm
满足要求。 3）杆件 B-F：
N 530.178kN ,lox 363.1c m, loy 363.1cm
选用 2∟180×110×10（长肢相并）， A 5680mm2,ix 3.13cm,iy 4.29cm 。
x
l0 x ix
600.0 3.05
196.7
[ ]
350
y
l0 y iy
600.0 4.52
132.7 [ ]
350
每节间放两块垫板
la
600 3
200
80i
80 3.05
244cm
满足要求。
（3） 腹杆
1）杆件 A-F、C-G：
N AF 46.935kN ,l0x 200cm,l0y 200cm ，
78.9mm
0.532
由于
y
l0 y iy
250.0 2.99
83.6
b 6.3 10.5 0.58 ly 0.58 250 23.02
t 0.6
b
6.3
所以
yz
y (1
0.475b4 l02yt 2
)
83.6 (1
0.475 6.34 2502 0.62
)
86.4
[ ]
150
由 yz 查 b 类截面的 yz 0.645, min x 0.532 ，并有
1.0 42241.5 103
0.8018660 1.05 473.75 103 (1 0.8 736.973)
4269.22
=106.24+ 98.52=204.76 N/mm2<f=215 N/mm2
满足要求。
补充验算：
|
N A
mxM x xW2x (1 1.25N
/
N
' EX
)
|
t 0.6
b
8
yz
y (1
0.475b4 l02yt 2
)
111.5 (1
0.475 84 4072 0.62
)
115.14
[ ] 150
y2 0.464,min x 0.337
N x A
127.475 103 0.337 18.8102
201.20N
/ mm2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
f
215N
/ mm2