# 钢结构课程设计-24米跨厂房桁架设计

.. 2 三、荷载计算 ................................................................................. 4 四、内力计算 ................................................................................. 5 五、杆件设计 ................................................................................. 6 六、节点设计 ............................................................................... 10

1

2

1.荷载标准值 按屋面水平投影计算的永久荷载标准值

3

4

0 -223.8 -223.8 -333.6417 -333.6417 -355.8975 -355.8975 -314.0409 122.9973 290.2161 352.3431 340.3545 -230.7336 172.902 -124.3074 79.86 -13.8483 3.6702 31.0569 -61.4079 -15.63 -31.26 -31.26 -31.26 7.9233

0 -148.6158 -148.6158 -243.1422 -243.1422 -294.6363 -294.6363 -314.0409 78.6426 201.3078 272.1864 306.3426 -147.3945 120.3924 -102.2295 77.871 -62.7777 43.6491 27.8745 -42.7113 -15.63 -11.37 -11.37 -11.37 -9.2263

0 -99.3125 -99.3125 -147.2727 -147.2727 -155.7626 -155.7626 -135.4369 54.7079 128.4895 154.9447 148.0307 -102.6329 76.5328 -54.2272 34.507 -3.0522 0.0705 15.707 -29.3796 -7.115 -14.23 -14.23 -14.23 5.6276

0 -262.675 -262.675 -406.1706 -406.1706 -458.1052 -458.1052 -441.5942 141.9946 346.1306 439.793 455.4034 -266.2774 206.5376 -163.3088 111.074 -73.8492 33.3222
31.0569

-32.4216
-7.51

-31.26 -31.26 -31.26 -30.02

5

N=458.1052kN=458105N 上弦杆计算长度： 在桁架平面内，为节间轴线长度：
lox =150.8cm

loy =150.8*2=301.6cm

A? N 458 .105 ?10 3 ? ?10 ?2 ? 30 .97 cm2 ?f 0.688 ? 215

ix ? lox

?

?

150 .8 ? 1.89cm , i y ? 2 ? ix ? 3.77 cm 80

?x ?

lox 150 .8 = =66.14＜ ? ? ? ? 150 ix 2.28

∵ b1 / t ? 15.63 ? 0.56loy / b1 ? 13.5
2 loyt 2 b ) ? 57.79 ? [? ] ? 150 ∴ ? yz ? 3.7 (1 ? t 52.5b14

N 458 .105 ? 10 3 ?? = =208.78<f=215N/mm2 ? x An 0.787 ? 27 .88 ?10 2

（2）下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计。 N=455.4034kN=455403N 设 ? =130 lox ? 300cm ， loy ? 1185cm
6

An ? N 455 .403 ?10 3 ? ?10 ?2 ? 21 .18cm2 f 215

?x ?

l 1185 lox 300 = =192.3< ? ? ? ? 350 , ?oy ? oy ? =261＜ ? ? ? ? 350 i y 4.54 ix 1.56
An ? 2236mm2

??

N =455403/2236=203.67＜ 215 N mm2 An

N=266.277kN=266277N

? =60，查表得 ? ? 0.807 。
A? N 266277 * 10 ?2 =15.35cm2 ? ?f 0.807 ? 215

253 .5 =4.23cm 选用 2∟80*50*7，A=19.76cm2，i =2.86cm，i =2.34cm， ， y x ? 60 按所选角钢进行验算： ix ? ?
lox 253 .5 = =88.6cm＜ ? ? ? ? 150 ix 2.54

lox

?x ?

∵b2/t=7.14>0.48loy/b2=5.07 ∴
2 loyt 2 b2 ? yz ? 5.1 (1 ? ) =37.48＜ ? ? ? ? 150 4 t 17 .4b2

??

N =213.6＜ 215 N mm2 ? x An

7

N=206.54kN
A=N/f=206540/215=9.6cm2

lox =0.8*260.8=208.64cm,
loy =l=260.8cm

?x ?

l lox =208.64/2.31=89.5＜ ? ? ? ? 350 , ? y ? oy =260.8/3.38=77.4＜ ? ? ? ? 350 iy ix

??

N 206540 = =140＜f= 215 N mm2 An 1480

lox =0.8*285.9=228.72cm,
loy = l =285.9cm

ix ? lox

?

=0.8*285.9/1000=2.29cm i y ?

loy

?

=285.9/100=2.86cm

A=

N 163309 = ?10 ?2 =13.69cm2 ?f 0.555 * 215

?x ?

lox =228.72/2.33=98.16＜ ? ? ? ? 150 ix

∵b/t=15>0.58 loy /b=2.21 ∴ ? yz ? 3.9 (1 ?
b t
2 loyt 2

18 .6b 4

) =58.7＜ ? ? ? ? 150

??

N 163309 = =180.64＜f= 215 N mm2 ? x An 0.610 ?14 .82

8

（6）腹杆 De 杆件轴力： 所需截面积： 杆件计算长度： 截面的回转半径： ix ? N=111.074kN=111074N
An ? N/f=111074/215* 10 ?2 =2.17cm2

lox=0.8*285.9=228.72cm
lox

, loy=285.9cm，
loy

?

=0.8*285.9/100=2.29cm i y ?

?

=285.9/100=2.86cm

?x ?

l lox =228.72/2.33=98.2＜ ? ? ? ? 350 , ? y ? oy =285.9/3.37=84.8＜ ? ? ? ? 350 iy ix

??

N 111074 N ? ? 74.95 N / mm 2 ? 215 N / mm 2 2 An 1482 mm

ix ?
A?

lox

?

?

l 312.4 250.32 ? 3.12 cm ? 2.50cm iy ? oy ? ? 100 100

N 73849 N ? ? 618 .89 mm 2 ? 6.18cm2 ?f 0.555 ? 215 N / mm 2

?x ?

lox 250.32 ? ? 115 .89 ? [? ] ? 150 ， ix 2.16
? b / t ? 70 / 5 ? 14 ? 0.58loy / b ? 0.58 ? 3129 / 70 ? 25.88

? ? yz ? ? y (1 ? 0.475 ? b 4 / l0 y t 2 ) ? (3129 / 32.4) ? (1 ? 0.475 ? 70 4 / 3124 2 ? 52 ) ? 100 .93 ? [? ] ? 150
2

9

??

N 73849 N ? ? 116 .76 N / mm 2 ? 215 N / mm 2 ?A 0.460 ?1375 mm 2

N=33.322kN=33322N
An ? N/f=33322/215* 10 ?2 =1.55cm2

lox=0.8*311.9=249.5cm

, loy=311.9cm，

lox

?

=0.8*311.9/100=2.49cm i y ?

loy

?

=311.9/100=3.11cm

?x ?

l lox =249.5/2.48=107.8＜ ? ? ? ? 350 , ? y ? oy =311.9/3.56=92.55＜ ? ? ? ? 350 iy ix

??

N 33322 N ? ? 23.17 N / mm 2 ? 215 N / mm 2 2 An 1438 mm

N=31.057kN=31057N
An ? N/f=31057/215* 10 ?2 =0.82cm2

lox=0.8*339.6=271.68cm

, loy=339.6cm，

lox

?

=0.8*339.6/130=2.09cm i y ?

loy

?

=339.6/130=2.61cm

?x ?

l lox =271.68/2.30=94.64＜ ? ? ? ? 150 , ? y ? oy =339.6/3.40=99.88＜ ? ? ? ? 150 iy ix

10

??

N 31057 N ? ? 15.28 N / mm 2 ? 215 N / mm 2 2 An 2032 mm

N=-32.4216kN=32422N
An ? N/f=32422/215* 10 ?2 =1.51cm2

lox=0.8*337=249.5cm

, loy=337cm，

lox

?

=0.8*337/130=2.07cm i y ?

loy

?

=337/130=2.59cm

?x ?

l lox =0.8*337/2.16=124.81＜ ? ? ? ? 150 , ? y ? oy =337/3.16=106.6＜ ? ? ? ? 150 iy ix

??

N 33322 N ? ? 24.23 N / mm 2 ? 215 N / mm 2 2 An 1375 mm

（11）竖杆 各个竖杆采用同类截面，按 Gg 杆件的最大设计内力设计。Ii 竖杆拉力设计值： N=31.26kN A=N/f=31260/215=1.45cm2 杆件计算长度： lox=0.8*289=231.2cm , loy=289cm， 设λ =130， 截面的回转半径 ix ?
lox

?

=0.8*289/130=1.78cm i y ?

loy

?

=289/130=2.22cm

?x ?
?y ?

lox =231.2/1.96=117.96＜ ? ? ? ? 150 , ix
loy iy

=289/2.87=99.65＜ ? ? ? ? 150
11

N 31260 ? ? 31.38 ? 215 N / mm 2 A 996

lox l oy

ix
iy

2 容许 稳定系数 /(N/mm 长细 ) 比 ? y (? yz ) [λ ] ?y ?x

?x

6.1 下弦节点“c” （图 6.1）

12

× ×

×

×

×

w

“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝 h f ? 8mm 和 h f ? 6mm ，则所需的焊缝长度为：

? 肢背：lw ? ?? 肢尖：lw ?

0.7 N 0.7 ? 206540 N ? ? 80.68mm，加2h f 后取9cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 8mm ?160 N / mm 2 0.3N 0.3 ? 206540 N ? ? 46.10 mm，加上2h f 后取6cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 6mm ?160 N / mm 2

13

? 肢背：lw ? ?? 肢尖：lw ?

0.7 N 0.7 ?163300 N ? ? 72.9mm，加2h f 后取10cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 7mm ?160 N / mm 2 0.3N 0.3 ?163300 N ? ? 36.45mm，加上2h f 后取6cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 6mm ?160 N / mm 2

“Cc”杆内力很小，焊缝尺寸可按构造要求取 h f ? 5mm

? 肢背：lw ?

0.7 N 0.7 ? 31260 N ? ? 20.0mm，取4cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 5mm ?160 N / mm 2

?f ?

0.75 ? 204136 N ? 52.34 N / mm 2 ? 160N / mm 2 2 ? 0.7 ? 6mm ? ?360mm ? 12mm ?

6.2 上弦节点“B”(图 6.2)

14

×

×

× × ×

Bc 杆（2L 75×5）与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。即肢背 lw ? 9cm ，
'

''

aB（2L80×50×7）杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算, 设 aB 杆的 肢背和肢尖的焊缝 h f ? 10 mm 和 h f ? 8mm ，则所需的焊缝长度为：

? 肢背：lw ? ?? 肢尖：lw ?

0.65 N 0.65 ? 266277 N ? ? 77.27 mm，取10cm w 2he f f 2 ? 0.7 ?10 mm ?160 N / mm 2 0.35 N 0.35 ? 266277 N ? ? 52 mm，取7cm w 2he f f 2 ? 0.7 ? 8mm ?160 N / mm 2

h?f ? 1 1 ? 节点板厚度 ? ? 10mm ? 5mm，h ?? ? 10mm f 2 2
15

?N ? f

N1 ? N 2 458105N ? 0 ? ? 86.11N / mm 2 ? 2 ? 0.7h??l?w 2 ? 0.7 ?10 mm ? ?400 mm ? 2 ?10 mm ? f

?M ? f

6M 6 ? 458105 N ? 80 mm ? ? 98.17 N / mm 2 2 2 2 ??lw ?? 2 ? 0.7 ?10 mm ? 400 mm 2 ? 0.7hf
2

?? ?

N 2 f

? ? fM ? ?? ? 1.22 ? ? ? ? ?

?86.11? ? ? 98.17 ? ? 117 .86 N / mm 2 ? 160N / mm 2 ? ? ? 1.22 ?
2

2

6.3 屋脊节点“I” （图 6.3） 弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并 便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度。拼接角钢的 这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。 设焊缝 h f ? 10 mm ，则所需焊缝计算长度（一条焊缝） ：
lw ? 441594 N ? 74.02 mm ,取 80mm 4 ? 0.7 ?10 mm ?160 N / mm 2

40cm ? 1cm ? 2cm ? 17 cm ，焊缝应 2

?N ? f

0.15 ? 441594 N ? 29.57 N / mm 2 2 ? 0.7 ?10 mm ?160 mm 0.15 ? 441594 ? 75mm ? 6 ? 83.17 N / mm 2 2 2 ? 0.7 ?10 ?170

?M ? f

16

?? ?

N 2 f

? ? fM ? ?? ? 1.22 ? ? ? ? ?

2

?29.57 ? ? ? 83.17 ? ? 74.31N / mm 2 ? 160N / mm 2 ? ? ? 1.22 ?
2

2

× × ×

R ? 7F ? 7 ? 31.26kN ? 218.82kN ? 218820 N

17

36000 553248
19
6 6

8 10

0

6 7 120

295200
6 6 6 6

??

R 218820 N ? ? 4.34 N / mm 2 ? f c ? 14.3N / mm 2 2 An 50400 mm

18

??

218820 N ? 4.34 N / mm 2 280 ?180 mm 2

a1 为两支承边之间的对角线长度：
14 ? ? 2 a1 ? ?140 ? ? ? ?90 ? 7 ? mm ? 156 .8mm 2? ?
2

β 为系数，由 b1/a1 查表 8.4.1 而定，b1 为两支承边的相交点到对角线 a1 的 垂直距离。由相似三角形的关系，得：
b1 ?
b 70 .4 133 ? 83 ? 0.45 mm ? 70.4mm ， 1 ? a1 156 .8 156 .8

M ? ??a12 ? 0.050 ? 4.34 N / mm 2 ?156 .82 mm 2 ? 5337 .3N ? mm / mm

6M ? f

6 ? 5337 .3 N ? mm / mm ? 12 .20 mm 215 N / mm 2

R 218820 N ? ? 54705 N 4 4

?? ?

N 2 f

2 ? ? ? ? ? ? fM ? V 6M ? ? ?? ? ? ? ?? ? 1.22 ? ? 2 ? 0.7 h l ? ? 2 ? 0.7 h l 21.22 ? ? ? f w ? f w ? ? ? 2 2

2

2

54705 6 ? 2625840 ? ? ? ? 2 2 ? ? ? ?? ? ? 15 .71N / mm ? 160N / mm 2 ? 2 ? 0.7 ? 6 ? 465 ? ? 2 ? 0.7 ? 6 ? 465 ? 1.22 ?
6.4.3 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 设焊缝传递全部支座反力 R ? 218820 N ，加劲肋、节点板与底板的连接焊缝 长度之和 ? l w ? 2 ? ?280 mm ? 12 mm ? ? 4 ? ?90 mm ? 2 ? 6mm ? 13mm ? ? 796 mm

19

?f ?

R 218820 N ? ? 65.45 N / mm 2 ? 1.22 ?160 N / mm 2 ? 195 .2 N / mm 2 0.7? lw ? h f 0.7 ? 796 mm ? 6mm

6.5 下弦中央节点“h” （图 6.5） Hh 杆的内力为 0，焊缝尺寸可按构造要求取 h f ? 5mm ，肢背和肢尖的
lw ? 60 mm 。

20

lw ?

455403 N ? 101 .65mm 4 ? 0.7 ?10 mm ?160 N / mm 2

36cm 焊缝应力为： ? 1cm ? 2cm ? 15cm ， 2 0.15 ? 455403 N ?N ? ? 32.53 N / mm 2 f 2 ? 0.7 ?10 mm ?150 mm
0.15 ? 455403 ? 60 ? 6 ? 78.07 N / mm2 2 ? 0.7 ?10 ?150 2

?M ? f

?? ?

N 2 f

? ?M ? ?? f ? ? ? 1.22 ? ? ?

2

?32.53? ? ? 78.07 ? ? 71.78 N / mm2 ? 160 N / mm2 ? ? ? 1.22 ?
2

2

?N ? f

0.75 ? 0.15 ? 455403 ? 24.4 N / mm 2 ? 160 N / mm 2 2 ? 0.7 ?10 ?150

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