钢结构课程设计任务书(附施工图)

1钢结构课程设计任务书班级：土木工程学号：姓名：一、设计资料某厂房总长度90m，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距6m。1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：同学用Q235钢，焊条为E43型；或用Q345钢，焊条为E50型。二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置：所选跨度为24m，积灰荷载1.2，保温层0.65KN/m2钢材采用Q235。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。。屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=1990mm(轴线处)，h=2140(计算跨度处)。屋架形式及几何尺寸见图一所示：1990135022902590289031902608285931193370253528593129339615091508150AacegIBCDFGHI15008=12000×150815081508150815081508起拱50图一2三、荷载与内力计算：1、荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2水泥砂浆找平层0.4KN/m2保温层0.65KN/m2一毡二油隔气层0.05KN/m2水泥砂浆找平层0.3KN/m2预应力混凝土屋面板1.45KN/m2总计：3.25KN/㎡可变荷载标准值：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35KN/m2雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载1.2KN/㎡（学号700）总计：1.9KN/㎡永久荷载设计值1.2×3.25KN/㎡=3.9KN/㎡可变荷载设计值1.4×1.9KN/㎡=2.66KN/㎡屋面坡度不大，对荷载影响较小，未予考虑。风荷载对屋面为吸引力，重屋盖可不考虑。2、荷载组合：一般考虑全夸荷载，对跨中的部分细杆可以考虑半跨荷载，因为本设计在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜复杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦荷载P=(3.9KN/㎡+2.66KN/㎡)×1.5×6=59.04KN3、内力计算：内力设计值如下图所示：屋架杆件内力组合表杆件名称全跨系数计算内力P*1(KN)上弦AB0.0000BCD-8.72-514.8DEF-13.53-798.81FGH-15.26-900.95HI-14.71-868.48下弦ac+4.73+279.26ce+11.53680.73eg+14.65864.94gf+15.17895.64腹杆Aa-0.5-29.52aB-8.87-523.68Bc+6.88406.203cC-1.0-59.04cD-5.44-321.18De+3.70218.45eE-1.0-59.04eF-2.46-145.24Fg+1.1165.53gG-1.0-59.04gH+0.021.18HI-1.08-63.76Aa+4.730.000-8.72-13.53-15.26-14.71-14.71-8.87-5.44-2.46+0.02-1.08+6.88+3.70+1.11-1.08-1.0-1.0-1.0-0.5+11.53+14.65+15.17+15.17cegIBCDEFGHI0.51.01.01.01.01.01.01.01.0h.24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、杆件截面设计：腹杆最大内力N=-523.68KN，由钢结构教科书P189表7.4可知：中间节点板厚度可取12mm,支座节点板厚可取14mm。1、上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-900.95KN。计算长度：屋架平面内取节点轴线长度lox=150.8cm。屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节点长度loy=300cm。因：2lox=loy选用2L140*12，需要截面积*A=fN.=65cm需要回转半径ix=4.31cm需要回转半径iy=6.23cm按所选角钢进行验算：0150.8/4.3135xxxli0300/6.2348.2150,0.87()yyyylbi类由于1b/t=14/1.2=11.70.58×300/14=12.44所以应该按照4yz2200.475(1)yyblt计算则4yz2200.475(1)yyblt=48.2*（1+4220.475143001.2）=55y3max2255,.2,=0.833N900.9510===166.4f=215N/mmA0.8336510yz按照b类表查4得填板每个节间放一块（满足L1范围内不少于两块），al=75.4cm40i=40*4.31=172.4cm2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=895.64KN。计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox=1500mm。屋架平面外根据支撑布置，取loy=12000mm。计算需要净截面面积*A=fN.=32895.64104166215mm选用2L125×80×12(短肢相并)，A=46802mm,xi=2.24cm,yi=6.15cm按所选角钢进行验算：取nA=A(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则不计截面削弱影响)322895.6410191.4/215/4680nNNmmNmmA15069.2[]2502.24oxxxli1200195.12[]3506.15oyyyli3、端斜杆Ba已知N=-523.6KN253.5oxoyllcm因为oyoxll故采用等肢角钢，使xi=yiA=38602mm,xi=3.05cm,yi=4.52cm。5截面刚度和稳定验算：253.581.3[]1503.05oxxxli253.554.8[]1504.52oyyyli由于b/t=10/1.0=1038.1410/9.24758.004.59)0.19.24710475.01(8.554)475.01(224224tlboyyyzxmin=0.6792223/215/5.18038606792.01009.473mmNmmNANX所选截面合适。填板放两块，cmcmicmlxa0.12205.340406.824、斜杆Bc已知：N=406.2KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox=0.80.826082086.4lmm屋架平面外根据支撑布置，取loy=2608mm。A=18802mm,xi=2.47cm,yi=3.65cm。223/215/2.20318801004.382mmNmmNAN350][3.8047.232.198xoxxil350][9.6765.39.247yoyyil填板放两块，cmcmicmlxa6.19747.280806.825、斜杆Dc已知：N=-321.18KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox=cml4.2108.0屋架平面外根据支撑布置，取loy=263cm。A=13742mm,xi=2.16cm,yi=3.24cm。6223/215/2.17413741036.139mmNmmNAN350][4.9716.24.210xoxxil350][2.8124.3263yoyyil填板放两块，cmcmicmlxa8.17216.280806.876、中竖杆Je已知：N=0KNmmll2522809.09.00中竖杆选用2L70×5的角钢，并采用十字形截面，见图10：150][7.11616.225216.2,47.1300002xxxilcmicmA满足要求。填板放五块，cmcmicmlxa4.8616.240404.500其余各杆截面选择过程不一一列出，计算结果见表二：杆件名称内力设计值N(KN)计算长度(cm)选用截面截面积A（2cm）回转半径（cm）max][min计算应力2/mmN填板块oxloylxiyi上弦杆-900.95150.8300短肢相并2L140×90×1252.82.546.8152.61500.844-1852下弦杆905.343991185短肢相并2L125×80×1246.82.246.15192.7350/193.52Aa-23.47201.5201.5T型截面2L50×59.61.532.45131.71500.3795-64.42Ba-473.09247.9247.9T型截面2L100×1038.63.054.5281.31500.6792-180.52Bb382.04198.3247.9T型截面2L80×618.82.473.6580.3350/203.42Cb-46.93174.2217.8T型截面2L50×59.61.532.45113.91500.4705-103.92Db-318.68210.4263T型截面2L100×1038.63.054.5269.01500.757-109.12Dc239.36210.4263T型截面2L70×513.742.163.2497.4350/174.227Ec-73.69188.5235.6T型截面2L70×513.742.163.2487.31500.6392-83.92E132.3894.1117.6T型截面2L50×59.61.532.4561.5350/33.71F1-46.9394.2117.8T型截面2L50×59.61.532.4561.51500.7995-61.11c1-192.43147.2388.3T型截面2L80×618.82.473.65110.21500.4918-208.12G1-157.70Gd23.04229.1286.4T型截面2L80×618.82.473.65106.1150/12.262-137.052500.6024-121.02Hd0209.8262.2T型截面2L70×513.742.163.2497.11500.575702H20144.8181T型截面2L50×59.61.532.4594.61500.590402I20104.9T型截面2L50×59.61.532.4568.61500.759401J2-d253.50154.8387T型截面2L70×513.742.163.24126.0350/38.92-40.191500.406-72.42Je0252252十字型截面2L70×513.74mini2.16mini2.16116.7150/02五、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉，抗压和抗剪强度设计值2/160mmNfwf各杆件内力由表二查得，最小焊缝长度不应小于8fh和40mm。1、下弦节点b见图118(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背：mmhfhNklfwffw5.2011216067.021004.3823227.0231取wl=200mm肢尖：mmhfhNklfwffw7.1331016057.021004.3823127.0232取wl=150mm（2）斜杆Db与节点的连接焊缝计算：N=318.68KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背：mmhfhNklfwf