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钢结构课程设计任务书样板任务书级名号年月日班姓学指导老师目录某车间跨度为24m,厂房总长度72m,柱距6m,车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃,无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为
12.5m；采用
1.5某6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，II级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端钱支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400某400加，混凝土强度等级为C25,屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型屋架形式荷载（标准值）永久荷载改性沥青防水层
0.35kN/m220厚1:
2.5水泥砂浆找平层100厚泡沫混凝土保温层屋架和支撑自重为可变荷载基本风压积灰荷载
0.35kN/m
20.30kN/m
20.75kN/m
20.7kN/m2基本雪压（不与活荷载同时考虑）不上人屋面活荷载按最大压力进行计算，设计计算值为
97.75kN由于节点板的嵌固作用，桁架平面内的计算长度取
0.81某
0.
8329.5cm
263.6cm,节点板在桁架平面外的刚度很小，故桁架平面外的计算长度仍取节间距离，即loyl
329.5cm0设二60,查表得
0.807AN97750N
2563.4mm2fo.807215kNmmi某
0.81o某
0.
8604.39cm,i某lo某
605.49cm,选用等肢角钢，2L704,All14nlm2,i某
1.96cm,iy
2.94cm,按所选角钢进行验算:某lo某
263.6cml
20.9150i某
2.18cmVbt
15.
750.581oybO.
5832956330.
30.475b
4329.
50.475704/.yzy112222loyt
2.
9432954119.4150截面某和界面y都为b类截面，由于yz某，只需要求某查表的某二
0.433oN
97750202.6215Nmm2某AO.4331114由于腹杆压力大于拉力，故可不比验算拉应力故所选截面合适5腹杆Bb腹杆拉力设计值为N=
357.85kNAN357850N
1664.4mm22f215Nmm选用2l_806组成梯形截面，A1879mm2,i某
2.47cm,iy
3.65cm,按所选截面进行验算平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为
0.810某
205.5cm,loy
256.9cm,某lo某
205.5cml
256.9cm
83.2350,某o某
70.4350i某
2.47cmi某
3.65cmA1879mm
21664.4mm2故所选截面合适6竖杆Ie竖杆拉力设计值N=
144.39kNAN144390N
2671.6mm2f215Nmm选用21-504组成十字形截面，A779mm2,i某
1.54cm,iy
2.43cm,按所选截面进行验算:平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为
0.810某
246.5cm,loy
308.1cm,某lo某
246.5cml
308.lcml
60.l350,某o某
126.8350i某
1.54cmi某
2.43cmA779mm
2671.6mm2故所选截面合适其他腹杆竖杆Aa、Cb、Ecv Gd选用21_504组成的十字形截面，腹杆Db选用2J1409010短肢相并，腹杆De、Fd、Hd选用2L-704组成的梯形截面，腹杆Fc选用2!_806组成的梯形截面经验算，所选截面都能满足要求各杆件的截面的选择见附表2
六、节点设计
（1）下弦节点“b”
52.
89235.
31605.59有E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值ffwl60Nmm2设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝hf8nini和6nim,则所需的焊缝长度为o肢背lw
0.7N
0.7357850N2heff
20.78mml60Nmm
0.3N
0.3357850N
79.9mm,加2hf后取10cm2hef fw
20.76mm160Nmm2肢尖lw设“Db”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf8nnn和6mm,所需的焊缝长度为肢背lw
0.75N
0.75280260N
117.2mm,加2hf后取14cm2heffw
20.78mm160Nmm
20.25N
0.25280260N
52.1mm,力口2hf后取7cmw22heff
20.76mml60Nmm肢尖lw“Cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取hf6nnn根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板的尺寸为310mm400mm下弦与节点板的连接的焊缝长度为400nlm,hf6mm焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为N
605.039kN
235.31kN
370.08kN,肢背的力最大，取肢背进行计算，则肢背处的焊缝应力为
0.75370080Nf
85.2Nmm2160mm2焊缝强度满足要求
（2）上弦节点B“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同“Ba”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为hf10mm和8mm,所需的焊缝长度为肢背lw
0.65N
0.65470350N
136.5mm,加2hf后取16cmw22heff
20.710mml60Nmm
0.3N
0.35470350N
91.9mm,力口2hf后取11cm2heffw
20.78mm160Nmm2肢尖lw考虑焊缝长度，同时为了在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm,选择节点板尺寸为295mm480mm用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来验算上弦杆的焊缝忽略桁架上弦坡度的影响，假定集中荷载F与上弦杆垂直上弦肢背承受集中荷载，肢尖承受左右弦杆的内力差11槽焊缝的计算焊角尺寸为h f节点板厚度105mm,h f=8mm22由节点板的长度确定槽焊缝的长度为480mm,fw
105.6mm
20.8ffw
0.8160Nmm2128Nmm2上弦肢尖角焊缝的剪应力为fw
22.6Nmm
20.8ffw160Nmm2故焊缝强度满足要求
（3）下弦节点“c”设“De”杆的肢背和肢尖焊缝hf6nmi和6nim,则所需的焊缝长度为肢背lw
0.7N
0.7186230N
97.0mm,加2hf后取11cmw22heff
20.76mml60Nmm
0.3N
0.3186230N
41.6mm,加2hf后取6cm2heffw
20.76mm160Nmm2肢尖lw设“Fc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf6mni和6mm,所需的焊缝长度为肢背lw
0.7N
0.7120380N
62.7mm,力口2hf后取8cm2heffw
20.761nm160Nmm
20.3N
0.3120380N
26.9mm,由于焊缝计算长度w22heff
20.76mml60Nmm肢尖lw不得小于8hf和40mm,肢尖焊缝长度取6cm“Cb”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取hf6nnn节点板取265nlm315mm,取hf6mm,下弦杆与节点板的焊缝长度为315mm,焊缝受左右弦杆的内力差为N
759.5kN
605.59kN
153.91kN,受力较大的肢背处的剪应力为
0.75153910Nf
45.4Nmm2160mm
220.76mm315-12焊缝强度满足要求4下弦节点“d”设“Fd”杆的肢背和肢尖焊缝hf6mni和6mm,则所需的焊缝长度为:肢背lw
0.7N
0.758020N
30.2mm8hf48mm,计算22heffw
20.76mm160mm长度取48mll1,加2hf后取7cm肢尖Iw
0.3N
0.358020N
13.0mm8hf48mm,计2heffw
20.76mm160Nmm2算长度取48mm,加2hf后取6cm设“Hd”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf6nlm和6mm,所需的焊缝长度为肢背1W
0.7N
0.739310N
20.5mm8hf48mm,计算2heffw
20.76mm160Nmm2长度取48mm,加2hf后取7cm肢尖lw
0.3N
0.339310N
8.8mm8hf48mm,计算w22heff
20.76mml60Nmm长度取48mm,加2hf后取6cm“Cb”杆的内力为52890N,hf6mm肢背:lw
0.7N
0.752890N
39.3mm8hf48mm,焊缝w22heff
20.76mml60mm长度取6cm,肢尖的力比肢背的小，肢尖焊缝长度取6cm节点板取255nmi285mm,由于d点左右两端的拉力值相差不大，可只按构造确定其焊角尺寸为hf6mm5下弦节点“e”腹杆“eH”计算内力为
97.75kN,hf6mm,肢背的焊缝长度为:Tw
0.7N
0.797750N
50.9mm,加2hf后取7cm2heffw
20.76mm160Nmm2肢尖lw
0.3N
0.397750N
21.8mm48mm,取焊缝长度为6cln2hef fw
20.76mm160Nmm2节点板取325mm270nlin验算下弦节点板的焊缝计算内力为
0.
15779.07kN=
116.86kN,hf6nim,焊缝长度为270,焊缝肢背
0.75116860N肢尖受
40.44mm2160mm2,
20.76mm270-12力较小，不必验算故焊缝合适竖杆“el”焊缝计算的剪应力为fmm拉力为
144.39kN,取hf8Iw,
0.3N
0.714439N
56.4mmw22heff
20.78mml60Nmm考虑起弧和灭弧，焊缝长度取7cm,肢尖受力较小，按构造确定焊缝长度为6cm下弦拼接角钢的总长度为采用与上弦统一钢号的角钢进行拼接，垂直肢截取宽度为thf5mml065mm21mmA2f2hfl
240.7hfwff1020mm44522152261020mm=3681020mm
40.76160拼接角钢的总长度取40cmo6上弦节点C”、E”、“G”的节点板焊脚尺寸取6nlln,焊缝长度取6cm连接板的尺寸如上图
6.
5.1上弦点“D”，F”、焊缝尺寸根据下弦节点已经确定节
0.4kN/m
20.6kN/m
21.4kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）
0.120+
0.011L kN/m2
二、结构形式及支撑布置桁架的形式及几何尺寸如下图
2.1所示15071507150815071507150725161507150727983051324942233195028点“D”杆“Db”肢背hf8mm,Iwl4cm肢尖:hf6mm,Iw7cm杆“De”肢背hf6mm,Iwl lcm肢尖hf6mm,lw6cm节点“F杆“Fc肢背:hf6mm,lw8cm肢尖hf6mm,lw6cm杆“Fd肢背hf6mm,lw7cm肢尖hf6mm,Iw6cm节点“H杆“Hd肢背hf6mm,lw7cm肢尖:hf6mm,Iw6cm杆He肢背:hf6mm,Iw7cm肢尖:hf6mm,lw6cm节点D、“F”、H”所选择的连接板尺寸分别为230mm335mm,220mm255mm,235mm245mmo7屋脊节点“I”采用与上弦角钢相同钢号的角钢进行拼接，截取的垂直肢的宽度为:thf5mm23mm,其中hf取8nm,接头一边的焊缝长度按弦杆的内力计算一条焊缝所需的焊缝长度为Iw751040N
209.6mm,拼接角钢
40.78mmmm2的长度取500mm
2209.6mm+48mm+l52=
481.2mm,合适根据腹杆的内力，取节点板尺寸为200nm450mll1,上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，计算长度为450mni-2某15mm-4hf,hf=5mm,故计算长度为3800min,节点荷载为
52.89kN,焊缝承受的剪应力fF52890N
19.9Nmm2160Nmm2,满足
20.7hflw
20.75mm380mm上弦肢尖与节点板的连接焊缝的内力计算值为上弦内力的15%,设肢尖的焊缝hf=8mm,节点板的长度为200mni,则节点一侧弦杆的计算长度为lw450mm15mm28mm194mm,焊缝应力为
20.15751040NN
51.8Nmm2f
20.78mm194mm
0.15751040N75mm6M
120.3Nmm2f
2220.78mm194mm
112.8Nmm2160Nmm28支座节点“a”
6.
8.1支座节点
6.
8.2支座底板hf8mmhfl0mmlwl6cm,腹杆“aB”的焊缝尺寸同节点“B”肢背肢尖lwllcm节点板的厚度为12cm,所确定的节点板尺寸如图
6.
8.1,下o弦杆焊脚尺寸为肢背hf8mmlwl4cm,肢尖hf6mnilwl4cni,竖杆焊脚尺寸肢背和肢尖均为hf6nlmlw6cm,经验算焊缝满足要求为了便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋与节点板的高度相等，厚度为12mm
①支座底板的计算支座反力R二8F=
852.89kN=
423.12kN支座所需的净截面为AnR423120N
33849.6mm22fcl
2.5Nmm选择的支座底板的尺寸如图
6.
8.2仅考虑有加劲肋的部分承受支座反力，由O于290mm某232mm=67280mm
233849.6mm2,故底板的面积合适底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块为两相邻边支撑而另两边自由的板mbl/al=
0.474查表得的值根据底板尺寸确定all
71.2mmbl
81.2m,为
0.054底板下的平均应力为423120N
26.29Nmm267280mm每块板的单位宽度的最大弯矩为Mal
20.
0546.29mm
2171.22mm
29955.2Nmm底板厚度t
16.7mm取
②加劲肋与节点板的焊接焊缝计算计算简图如图
6.
8.3假定一个加劲肋承受的力为支座反力的1/4,即加劲肋的计算内力为R4423120N4105780N,则焊缝的内力为V105780NM=105780N35nlm=302300m2设焊缝hf6nnn,焊缝的计算长度为Iw495inml2mml5mm468mm,则焊缝的应力ffV105780N
26.9Nmm
220.7hflw
20.76mm468mm6M63702300Nmm
212.1Nmm
220.7hf lw
20.76mm4682mm
229.5Nmm2160mm2,满足
②节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部的支座反力，每块加劲肋各传力为R/4=105780N,节点板传递的力为R/2=211560No设节点板与焊缝的焊脚尺寸hf6mm,则焊缝的计算长度我为:lw2290mml2mm556min节点板的应力fR2211560N
0.7hfIwO.76nlm556mm
1.22602Nmm
2195.22N/mm
290.6mm强度满足加劲肋焊脚尺寸hf8mm每块加劲肋与地板的连接焊缝长度为:lw2100mm15mml2mm126mm加劲肋焊缝的应力为fR4105780N
0.7hflw
0.78mm126mm
149.9Nmm
21.22160Nmm
2195.22Nmm2强度满足
1、张耀春.钢结构设计原理.高等教育出版社，2004版
2、王国凡.钢结构连接方法及工艺.化学工业出版社,2005版
3、钢结构设计规范GB50017-
2003.北京计划出版社,2003版
4、房屋建筑制图统一标准GB/T50001-
2001.北京计划出版社，2002版20285015030003000330530005012000图
2.1桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置如图
2.2所示308153296图
2.2桁架支撑布置桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置垂直支撑17垂直支撑2-2符号说明SC上弦支撑；某C下弦支撑；CC垂直支撑GG刚性系杆；LG柔性系杆
三、荷载计算的影响沿屋面分布的永久荷载乘以C
01.004换算为沿水平投影面分布的荷载桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（Pw=
0.12+
0.011跨度）计算，跨度单位为m标准永久荷载改性沥青防水层
1.004某
0.35=
0.351kN/m
21.004某
0.4=
0.402kN/m
21.004某
0.6=
0.602kN/m
21.004Ml.4=
1.406kN/m220厚1:
2.5水泥砂浆找平层100厚泡沫混凝土保温层预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）屋架和支撑自重为
0.120+
0.011某24=
0.384kN/m2共
3.145kN/m2标准可变荷载屋面活荷载积灰荷载
0.7kN/m
20.75kN/m22共
1.45kN/m考虑以下三种荷载组合
①全跨永久荷载+全跨可变荷载
②全跨永久荷载+半跨可变荷载
③全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载
（1）全跨永久荷载十全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）全跨节点荷载设计值F
1.
353.145kNm
21.
40.
70.7kNm
21.
40.
90.75kNm
21.5m6m
52.89kN
（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值对结构不利时F1,
21.35m
21.5m6m
38.21kN（按永久荷载效应控制的组合）F1,
21.
23.145kNm
21.5n16nl
33.97kN（按可变荷载效应控制的组合）2对结构有利时:半跨可变荷载设计值F2,
11.
40.
70.7kNm
20.
90.75kNm
21.5m6m=
14.68kN（按永久荷载效应控制的组合）F2,
21.
40.
70.
90.75kNm
21.5m6m=
17.33kN（按可变荷载效应控制的组合）
（3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值对结构不利时F3,
11.2m
21.5m6m=
4.15kN对结构有利时F3,
21.
00.384kNm
21.5m6i『
3.46kN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值F
41.
21.4kNm
21.
40.7kNm
21.5m6m=
23.94kN
四、内力计算荷载组合
（1）计算简图如图
4.1,荷载组合
（2）计算简图如图
4.2,荷载组合
（3）计算简图如图
4.
3.图
4.1荷载组合
（1）图
4.2荷载组合
（2）图
4.3荷载组合
4.3由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1
五、杆件设计
（1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG、GH杆件的最大设计内力设计N=
788.27kN=788270N上弦杆计算长度在桁架平面内，为节间轴线长度lo某
150.7cm在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取loyl
50.
73452.1cm因为1某二31oy,故宜选用两个不等肢角钢，短肢相并腹杆最大内力N=
470.35kN节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度用12mm设二60,选用角钢，为b类截面，查表得
0.807需要截面积:N778270N
4485.6mm22fo.807215kNmm需要的回转半径i某1某loy
452.lcml
50.7cm
2.51cm,iy=
7.54cm6060根据需要的A、i某、iy查角钢规格表，选用2I_140某90某10,A5063mm2,i某二
2.85cm,iy=
7.70cm,bltl6,按所选角钢进行验算某lo某
150.7cm
52.88i某
2.86cmVb1t
160.56lo某b
15.
2713.7/.yz
3.7144t
52.7b
1052.
7160160.26150截面某和界面y都为b类截面，由于某〉yz,只需要求y查表的y=
0.806oN778270N
2190.72215Nmm2yAO.8065063mm故所选截面合适2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计N=779070N平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为lo某300cm,loyll85cm所需截面面积AnN779070N
3623.6mm22f215Nmni选用2L1409010,A4452mm2,i某=
2.56cm,iy=
6.77cm,由于loylo某，故用不等肢角钢短肢相并oyloyiy
6.77cml75350考虑到下弦有
221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积An4452mm
2221.510mm24022mm2所选截面合适N779070N
22176.3Nmm215mm2An4022mm3端斜杆aB杆件轴力N=
470.35kN=470350N计算长度1某loy
249.4cm,因为lo某loy,故采用不等值角钢长肢相并使i某iy设二60,查表得
0.807AN470350N
22710.9mm2f
0.807215kNmmi某lo某
249.4cm
604.16cm选用21-1258010,A3942mm2,i某
3.98cm,iy
3.31cm,按所选角钢进行验算某lo某
249.4cm
62.67i某
3.98cm「b2t8Vo.4810yb
214.96•
1.09b
24249.
41.
098041.\yzy
122223.311t249410oy
80.76150截面某和界面y都为b类截面，由于某yz,只需要求y查表的y=
0.683oN470350N
22174.70Nmm215Nmm2yAO.6833942mm故所选截面合适
（4）腹杆He最大拉力2L46kN最大压力:
97.75kN。
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