钢结构课程设计-杆件设计示例

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1、钢结构课程设计-杆件设计示例杆件设计示例（以艾塗慕的设计资料和内力为例）一、设计资料（略）二、钢材及焊条的选择根据结构的重要性，荷载特征，结构形式，连接方法，钢材厚度和工作环境等因素采用Q235B级钢材，要求钢材具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和冷弯性能的合格保证，同时碳、硫、磷含量符合焊接钢材的要求。焊条采用E43型，手工焊，焊缝质量等级三级。三、屋架的形式、几何尺寸1.屋架形式：梯形屋架，跨度L=24m，跨中高度h=2.4m，坡度i=l/9。荷载V2.几何尺寸：几何尺寸计算结果见表1。四、荷载组合和内力计算1.荷载组合和内力

2、计算：结果见表2.2.几何尺寸及内力：如图所示。屋架尺寸（mm>和内力图（kN）五、支撑布置由于厂房长度120米，厂房内又有中级工作制桥式吊车，故需在厂房两端和中间开间设置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑。因屋架跨度L=24m<30m,所以应在屋架两端及跨屮三处设置垂直支撑。其他屋架则在上、下弦水平支撑节间端部设置系杆。连接横向支撑的屋架编号为WKL,其余屋架为Wj-2（见支撑布置图）。六、杆件设计屋架屮的杆件，除跨屮央的竖腹杆采用十字形截面外，其余杆件均采用双角钢组合的T形截而。（一）、选择节点板厚由腹杆最大内力N=-251.

3、8kN，査下册教材P85表2.13知：本屋架支座节点板厚度取10mm，其余节点板与垫板厚度取8mm。注意：在节点设计中确定焊脚尺寸hf时，hf要满足：hfmin=?=4.74mm（文座结点处），或hfmin?其他结点处）。因此所能选择的hfmin=5mm。考虑到要在角钢肢尖处施焊，所以角钢的最小厚度应为5mm。同时，考虑到屋架上、下弦杆要分别在屋脊结点和跨中央进行拼接，拼接时要用拼接角钢和弦杆角钢焊接，而拼接角钢要用安装螺栓定位，所以弦杆角钢的肢宽b不能小于45mm（见上册教材P72表3.8）。（二）、杆件设计1、上弦杆整个上

4、弦杆采用相同一截面（因木屋架的跨度L=24m，因此也可考虑改变弦杆的截IAJ,以期达到节约的目的），由上弦的支撑布置方案知，CE段的受力最不利，按最大内力Nmax=NCD=-318.0kN计算，其相邻节间的内力N2=-307.6kN。上弦横向水平支撑的节间长度11=2981X2=5962mm。那么，屋架平面内的计算长度lox=2981mm(即节间轴线长度)；屋架平面外的计算长度：loy=llX(0.75+0.25XN2/N1)=5962X[0.75+0.25X(-307.6)/(-318)]=5913.6mm〉0.5ll=29

5、81mm。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(1)>试选截面假设设入=100，查轴心受力杆件稳定系数表得=0.555。则需要的截血积2Ar?N(?.f)?318X10/(0.555X215)=26.65cm需要的回转半径ixr^lOx/X=2981/100=2.981cmiyr^lOy/X=5913.6/100=5.914cm根据需要的Ar/2彡13.3cm2,ixr彡2.98cm和iyr彡5.91cm，查角00o(2)、截面验算1)、强度：因上弦要和支撑用螺栓相连，因此上弦上要开栓孔，所以，

6、弦杆截面有削弱。选用M20C级螺栓，取栓孔d0=22mm(注意：角钢上可开的最大栓孔可査阅上册教材P72表3.8),则净2截面面积An=2X(14.1-2.2X0.7)=25.12cm。人on=N/An=318X10/25.12=126.6N/mm2<f=215N/mm21)、刚度：Xx=lox/ix=2981/23=129.6<[X]=150入y=loy/iy=5913.6/59.7=99.1<[X]=150•••bl/t=125/7=17.9<0.56loy/bl=0.56X5913.6/125=26.5...

7、取入yz=入y=99.1<［入］=1503)、整体稳定性：由入max=入x=129.6,査表得4)min=0.389，则N/(4>minXA)=318X10/(0.389X2X14.1)=289.8N/mm2>f=215N/mm2所以，2L125X80X7不满足要求，需重新选择截面。(3)重选截面由计算结果看出，选2L125X80X7时只有整体稳定性不满足要求,因此应加大截面积A和稳定系数4)(即增大回转半径ix)。所以改选2L140X90X8：重新验算1)、强度：可以满足要求。2)、刚度：入x=lox/ix=2981/25.

8、9=115.1<［入］=150入y=loy/iy=5913.6/66.5=88.9<［入］=150•••bl/t=140/8=17.5<0.56loy/bl=0.56X5913.6/140=23.7.•.取入yz二入y=88.9<［入］=1501)、整体稳定性：由Ama