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钢结构课程设计建筑工程学院土木系制设计名称某车间钢屋盖专业班级学号姓名指导老师日期2016年5月20日目录一、评分标准与成绩二、设计资料三、屋架形式及几何尺寸四、支撑的布置五、檩条的布置六、材料自重及荷载七、荷载计算八、杆件截面选择九、各腹杆的焊缝尺寸计算十、节点板的设计-1-一、评分标准与成绩评分标准优（90～100分）1、结构布置合理，荷载计算正确，各项技术指标取值合理，内力计算正确，杆件设计较合理，满足“标准”和“规范的要求”。2、应交的图表资料齐全，图纸整洁美观，表格内各项数据计算无误。3、计算书内容齐全，文字流畅，条理清晰，有独立分析问题和解决问题的能力。良（80～89分）1、结构布置合理，荷载计算正确，各项技术指标取值合理，内力计算正确，杆件设计合理，满足“标准”和“规范的要求”。2、应交的图表资料齐全，图纸比较整洁美观，表格内各项数据计算无误。3、计算书内容齐全，条理比较清晰，有一定独立分析问题和解决问题的能力。中（70～79分）介于条件“良”和“及格”之间者可得：“中”及格（60～69分）1、结构布置基本合理，荷载计算基本正确，各项技术指标取值基本上满足“标准”和“规范的要求”。2、交的图表资料基本齐全，绘图及计算质量较差。不及格（＜60分）1、设计成果是抄袭他人的（或请他人代做）。2、结构布置很不合理，计算错误，图纸内容不全，绘图线条不清晰，图纸潦草，敷衍应付了事。评定成绩教师签名：年月日-2-二、设计资料某厂房车间设有两台10吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用梯形桁架式钢屋架，屋架下弦标高9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，柱截面尺寸为400mm×400mm，混凝土强度等级为C30。屋面采用压型钢板屋面，C型檩条，檩距为1.2m~2.6m。屋面恒荷载（包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等）取值参考教材2.2.1中规定。活荷载标准值取0.5kN/mm2，雪荷载标准值取0.5kN/mm2，不考虑积灰荷载和积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为𝛾0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。设计时，荷载按以下情况组合：a)恒载+全跨活荷载（或雪荷载）；b)恒载+半跨活荷载（或雪荷载）。三、屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如下图所示，檩条支承于屋架上弦节点。檩距为2257.5mm，水平投影距离为2250mm。屋架坡度为：𝛼=atctan112⁄=4.76°。-3-四、支撑的布置依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，支撑布置图如下图所示，上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置竖直支撑，在其余开间的屋架下弦跨中设置一道通长的刚性细杆，上弦通过水平支撑在节点处设置一道通长的刚性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于横向支撑的节距。-4-五、檩条的布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2257.5mm。水平投影距离为2250mm。屋架间距为7.2m，所以在檩条跨中三分点处设两道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。檩条布置见下图。-5-六、材料自重及荷载已知：彩色压型钢屋面板：0.15kN/m2保温层及灯具：0.15kN/m2C型檩条自重：0.10kN/m2屋架及支撑自重：𝑞=0.318kNm2⁄雪荷载（水平投影面）：0.5kN/m2活荷载（水平投影面）：0.5kN/m2七、荷载计算1.永久荷载（恒载）计算彩色压型钢屋面板：0.15cos4.76°⁄=0.151kNm2⁄保温层及灯具：0.15cos4.76°⁄=0.151kNm2⁄C型檩条自重：0.10kN/m2屋架及支撑-6-自重：𝑞=0.318kNm2⁄合计：0.720kN/m2恒载设计值按分项系数1.2为𝑞1=0.720×1.2=0.864kNm2⁄按分项系数1.35为𝑞2=0.720×1.35=0.972kNm2⁄2.活载计算𝑞3=0.5×1.4=0.7kNm2⁄雪荷载所以不考虑雪荷载。𝑞1+𝑞3=0.864+0.7=1.564𝑞2+0.7×𝑞3=1.462永久荷载不起控制作用，则恒载设计值按分项系数1.2设计。上弦节点恒荷载𝑃1=7.2×2.25×𝑞1=13.977kN活荷载𝑃2=7.2×2.25×𝑞3=11.340kN可求得各杆件的内力大小，见下表。-7-全跨半跨全跨半跨恒+全恒+半1-20.000.000.000.000.000.000.000.002-3-7.24-2.41-101.19-82.10-27.33-183.30-128.52-183.303-4-7.24-2.41-101.19-82.10-27.33-183.30-128.52-183.304-5-8.07-4.04-112.79-91.51-45.81-204.31-158.61-204.319-100.000.000.000.000.000.000.000.0010-11-7.24-10.86-101.19-82.10-123.15-183.30-224.35-224.3511-12-7.24-10.86-101.19-82.10-123.15-183.30-224.35-224.355-12-8.07-4.04-112.79-91.51-45.81-204.31-158.61-204.316-74.671.3365.2752.9615.08118.2380.35118.237-88.213.29114.7593.1037.31207.85152.06207.8513-144.673.3465.2752.9637.88118.23103.15118.238-148.214.93114.7593.1055.91207.85170.66207.852-6-5.84-1.67-81.63-66.23-18.94-147.85-100.56-147.852-73.18-1.3444.4536.06-15.2080.5129.2580.514-7-1.35-1.19-18.87-15.31-13.49-34.18-32.36-34.184-80.240.973.352.7211.006.0814.3514.3510-13-5.84-4.17-81.63-66.23-47.29-147.85-128.91-147.8510-143.181.8444.4536.0620.8780.5165.3180.5112-14-1.35-0.16-18.87-15.31-1.81-34.18-20.68-34.1812-80.24-1.233.352.72-13.956.08-10.59-10.591-6-0.500.00-6.99-5.670.00-12.66-6.99-12.663-7-1.000.00-13.98-11.340.00-25.32-13.98-25.325-80.320.164.473.631.818.106.298.109-13-0.50-0.50-6.99-5.67-5.67-12.66-12.66-12.6611-14-1.00-1.00-13.98-11.34-11.34-25.32-25.32-25.32上弦杆下弦杆斜腹杆竖腹杆杆件名称杆件编号内力系数单项荷载内力内力组合最不利组合恒载活载八、杆件截面选择1.上弦杆中内力最大的杆为杆10-11和杆11-12，𝑁10−11=𝑁11−12=−224.35kN，𝑙𝑜𝑥=225.8cm，𝑙𝑜𝑦=451.6cm。-8-选用2∟90×7等肢角钢，查表可得：𝐴=2×12.3=24.6cm2，𝑖𝑥=2.78cm，𝑖𝑦=3.93cm。对于受压杆件，容许长细比[𝜆]=150。长细比：𝜆𝑥=𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥⁄=225.82.78⁄=81.2[𝜆]𝜆𝑦=𝑙𝑜𝑦𝑖𝑦⁄=451.63.93⁄=114.9[𝜆]𝜆𝑧=𝜉𝑏𝑡⁄=3.9×907⁄=50.1𝜆𝑦𝜆𝑧，则𝜆𝑦𝑧=𝜆𝑦[1+0.16(𝜆𝑧𝜆𝑦)2]=115.4[1+0.16(50.1114.9)2]=118.4查表得𝜑𝑥=0.680，𝜑𝑦𝑧=0.445取较小值𝜑𝑚𝑖𝑛=𝜑𝑦𝑧=0.445𝑁𝜑𝑚𝑖𝑛𝐴𝑓=224.35×1030.445×24.6×102×215=0.951.0满足整体稳定和刚度要求。2.下弦杆中内力最大的杆为杆7-8和杆8-14，𝑁7−8=𝑁8−14=207.85kN，𝑙𝑜𝑥=225cm，𝑙𝑜𝑦=225cm。选用2∟90×7等肢角钢，查表可得：𝐴=2×12.3=24.6cm2，𝑖𝑥=2.78cm，𝑖𝑦=3.93cm。对于受拉杆件，容许长细比[𝜆]=350。长细比：𝜆𝑥=𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥⁄=2252.78⁄=80.9[𝜆]𝜆𝑦=𝑙𝑜𝑦𝑖𝑦⁄=2253.93⁄=57.3[𝜆]𝑁𝐴𝑓=207.85×10324.6×102×215=0.391.0满足强度和刚度要求。-9-3.对于斜腹杆2-6和杆10-13，𝑁2−6=𝑁10−13=−147.85kN，𝑙𝑜𝑥=300.2cm，𝑙𝑜𝑦=300.2cm。选用2∟80×6等肢角钢，查表可得：𝐴=2×9.40=18.8cm2，𝑖𝑥=2.47cm，𝑖𝑦=3.51cm。对于受压杆件，容许长细比[𝜆]=150。长细比：𝜆𝑥=𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥⁄=300.22.47⁄=121.5[𝜆]𝜆𝑦=𝑙𝑜𝑦𝑖𝑦⁄=300.23.51⁄=85.5[𝜆]𝜆𝑧=𝜉𝑏𝑡⁄=3.9×706⁄=52.0𝜆𝑦𝜆𝑧，则𝜆𝑦𝑧=𝜆𝑦[1+0.16(𝜆𝑧𝜆𝑦)2]=85.5[1+0.16(52.085.5)2]=90.6查表得𝜑𝑥=0.429，𝜑𝑦𝑧=0.616取较小值𝜑𝑚𝑖𝑛=𝜑𝑦𝑧=0.429𝑁𝜑𝑚𝑖𝑛𝐴𝑓=147.85×1030.429×18.8×102×215=0.851.0满足整体稳定和刚度要求。4.对于斜腹杆2-7和杆10-14，𝑁2−7=𝑁10−14=80.51kN，𝑙𝑜𝑥=240.16cm，𝑙𝑜𝑦=300.2cm。选用2∟70×5等肢角钢，查表可得：𝐴=2×6.87=13.74cm2，𝑖𝑥=2.16cm，𝑖𝑦=3.09cm。对于受拉杆件，容许长细比[𝜆]=350。长细比：𝜆𝑥=𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥⁄=240.162.16⁄=111.2[𝜆]𝜆𝑦=𝑙𝑜𝑦𝑖𝑦⁄=300.23.09⁄=97.2[𝜆]-10-𝑁𝐴𝑓=80.51×10313.74×102×215=0.271.0满足强度和刚度要求。5.对于斜腹杆4-7和杆12-14，𝑁4−7=𝑁12−14=−34.18kN，𝑙𝑜𝑥=261.04cm，𝑙𝑜𝑦=326.3cm。选用2∟70×5等肢角钢，查表可得：𝐴=2×6.87=13.74cm2，𝑖𝑥=2.16cm，𝑖𝑦=3.09cm。对于受压杆件，容许长细比[𝜆]=150。长细比：𝜆𝑥=𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥⁄=261.042.16⁄=120.9[𝜆]𝜆𝑦=𝑙𝑜𝑦𝑖𝑦⁄=326.33.09⁄=105.6[𝜆]𝜆𝑧=𝜉𝑏𝑡⁄=3.9×705⁄=54.6𝜆𝑦𝜆𝑧，则𝜆𝑦𝑧=𝜆𝑦[1+0.16(𝜆𝑧𝜆𝑦)2]=105.6[1+0.16(54.6105.6)2]=110.1查表得𝜑𝑥=0.431，𝜑𝑦𝑧=0.492取较小值𝜑𝑚𝑖𝑛=𝜑𝑦𝑧=0.431𝑁𝜑𝑚𝑖𝑛𝐴𝑓=34.18×1030.431×13.74×102×215=0.271.0满足整体稳定和刚度要求。6.对于斜腹杆4-8，𝑁4−8=14.35kN，