《鋼結構設計》課程設計任務書
廈門2009級土木工程函授
學院名稱：福建工程學院姓名：王光耀學號：0950619623
一、題目：設計某車間屋蓋（無吊車、無天窗、無振動裝置）
二、設計資料：
1、車間柱網布置圖（l×150m），如圖1：
圖1 柱網布置圖
2、屋架支承於鋼筋混凝土柱頂
3、屋面採用1.5×6m的預應力鋼筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考慮作為支撐用）
4、柱距6m，廠房跨度l=27m。
5、採用梯形鋼屋架：a組。屋架幾何軸線圖如圖2所示：
圖2 屋架幾何軸線
三、荷載：
1、屋架自重＝(0.12+0.011*27)=0.417 kn/m2，
2、永久荷載標準值分類情況（kn/m2）（不含屋架自重）
3、可變荷載標準值分類情況（kn/m2）
四、內力計算考慮下面三種情況
1、滿載（全跨永久荷載加全跨可變荷載）
恆載：2.5+0.417=2.917 kn/m2
活載：0.5 kn/m2
2、在吊裝過程中可能出現的半跨屋面板荷載和半跨可變荷載和全跨屋
架自重。
恆載：2.5/2+0.417=1.667 kn/m2
活載：0.25 kn/m2
3、在使用過程中全跨永久荷載和半跨可變荷載
恆載：2.5+0.417=2.917 kn/m2
活載：0.25 kn/m2
5、設計屋面支撐布置圖
本屋面結構為梯形屋架，跨度為27m。
1.上下弦支撐布置圖
2縱向支撐布置圖
3.桿件複核
cg1，cg2，cc1:φ114*3.0，q235b。i=39.3mm，λ=6000/39.3=152.67<200，滿足要求；
sc1:φ20q235b。滿足構造要求；
zxzc1，zxzc2：l70*5.0，q235b。i=21.6mm，λ=3500/21.6=162.04<200，滿足要求。
綜上，屋面支撐體系布置完畢，結構滿足設計要求。
6、屋架桿件內力圖
由3種工況中，以滿載作為最不利工況進行內力分析。節點所受內力為：（1.4*2.917+1.2*0.5）*1.5*6=42.2kn.
屋架桿件內力圖如下:
7、桿件的選擇
1.上弦杆
由內力圖可知，上弦杆最大內力n為488.47kn；
平面內計算長度lox=13200mm；
平面外計算長度loy=1500mm。
選用2l125x8.0雙角鋼，截面面積a=3950mm^2
迴轉半徑iox=77.6mm
迴轉半徑ioy=54.8mm
強度f=n/a=123.67n/mm^2
x=lox/iox=170.10<200
y=loy/ioy=27.37<200
故上弦杆滿足要求。
2.下弦杆
由內力圖可知，下弦杆最大內力n=483.61kn;
平面內計算長度lox=13200mm；
平面外計算長度loy=13200mm。
選用2l140x10.0雙角鋼，截面面積a=5480mm^2
迴轉半徑iox=86.8mm
迴轉半徑ioy=67.6mm
強度f=n/a=88.25n/mm^2
x=lox/iox=152.07<200
y=loy/ioy=195.27<200
故下弦杆滿足要求。
3.腹杆（與支座連線處）
由內力圖可知，該腹杆最大內力n=318.15kn;
平面內計算長度lox=2519mm；
平面外計算長度loy=2519mm。
選用2l125x8.0雙角鋼，截面面積a=3950mm^2
迴轉半徑iox=77.6mm
迴轉半徑ioy=54.8mm
強度f=n/a=80.55n/mm^2
x=lox/iox=32.46<200
y=loy/ioy=45.97<200
故腹杆滿足要求。
4.腹杆（其餘）
由內力圖可知，腹杆最大內力n=230.37kn;
平面內計算長度lox=4489mm；
平面外計算長度loy=4489mm。
選用l100x6.0單角鋼，截面面積a=1190mm^2
迴轉半徑iox=31.0mm
迴轉半徑ioy=20.1mm
強度f=n/a=193.59n/mm^2
x=lox/iox=144.80<300
y=loy/ioy=223.33<300
故腹杆滿足要求。
8．連線節點設計
所有焊縫均為雙面膠焊縫，焊縫高度為6mm。
1.支座設計
（1）預埋錨栓選用2-m24,布置如節點圖所示。
（2）支座反力r=285.67kn
支座底板面積an=a*b-ao=400*300-2*908=118184mm^2
假定混凝土柱採用c25混凝土，fy=12.5n/mm^2
r/fy=22853.6mm^2 柱底均勻反力q=r/an=2.42n/mm^2
m=0.5*q*(0.5*a)^2=12100n*mm
=18.3mm，實際取20mm
（3）加勁板假定厚度為12mm，焊腳高度為6mm，焊縫長度為550mm。
剪力=61.215kn，彎矩=9.18kn*m
則豎向連線角焊縫中應力為
=61215/（0.7*6*（550-2*6-15）=27.87n/mm^2
=6*9180000/（0.7*6*（550-2*6-15）^2)=47.94n/mm^2
=48.18n/mm^2 ，滿足要求
2.上弦節點
（1）腹杆與節點板的焊縫（k1=0.7，k2=0.3；焊縫高度6mm）：
肢背： =0.7*318.15/（2*0.7*6*140）=189.38mm，實際取210mm，
肢尖： =0.3*318.15/（2*0.7*6*140）=81.16mm，實際取100mm；
肢背： =0.7*230.37/（2*0.7*6*140）=137.13mm，實際取150mm，
肢尖： =0.3*230.37/（2*0.7*6*140）=58.77mm，實際取80mm；
肢背： =0.7*175.47/（2*0.7*6*140）=104.45mm，實際取120mm，餘同
肢尖： =0.3*175.47/（2*0.7*6*140）=44.76mm，實際取70mm；餘同
（2）弦杆與節點板的焊縫
計算該節點時，應考慮上弦杆內力與集中荷載的共同作用，為連線方便一般角鋼肢背採用槽焊，肢尖採用角焊縫，計算時採用以下近似假設：
a、弦杆角鋼肢背槽焊縫承受節點荷載p，槽焊縫按兩條角焊縫hf1=0.5t計算（圖8）：
=42200/(2*0.7*6*140)=35.88n/mm^2<136.64n/mm^2
b、弦杆角鋼肢尖的兩條角焊縫承擔相鄰弦杆的內力差=306.16kn及其產生的偏心矩=19.14kn*m
=306160/(2*0.7*6*400)=91.12n/mm^2
=6*19140000/(2*0.7*6*400*400)=67.51n/mm^2
=106.61n/mm^2<140n/mm^2，滿足要求
3.下弦節點
腹杆焊縫同上弦，弦杆與節點板的焊縫無外荷載時僅受相鄰節間內力差=220.07kn，具體計算如下：
肢背： =0.7*220070/(2*0.7*6*140)=131.0mm，實際取150mm（餘同）
肢尖： =0.3*220070/(2*0.7*6*140)=56.14mm，實際取150mm（餘同）
4.屋脊節點
此節點處左右弦杆斷開，需要拼接件拼接。拼接件一般與上弦杆同截面，同時將角鋼的稜角截去並把豎向肢的部分切除。
（1）拼接計算
拼接角鋼與受壓弦杆的連線按最大受壓弦杆內力計算，每邊共有4條焊縫平均承擔此力，
因而焊縫長度為=488470/（4*0.7*6*140）=207.70mm，
則拼接角鋼長度： ls = 2(lw +2hf) +20=460mm
（2）弦杆與節點板的連線焊縫
計算時假定節點力p由上弦角鋼肢背的槽焊縫承擔，按
42200/(2*0.7*6*207)=24.27n/mm^2<0.8*1.22*140=136.64n/mm^2
滿足要求；
肢尖的受力按上弦內力的15％計算，並計入其產生的彎矩
=0.15*488470/（2*0.7*6*207）=42.14n/mm^2
=0.15*488470*70/（2*0.7*6*207*207）=14.25n/mm^2
=43.73n/mm^2<140n/mm^2
滿足要求。
5.下弦拼接節點
此節點處左右弦杆斷開，需要拼接件拼接：與下弦杆同截面，將角鋼的稜角截去並把豎向肢的部分切除。
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