钢屋架课程设计

《钢结构课程设计任务书》一、设计题目：焊接普通钢屋架设计二、普通钢屋架课程设计目的及要求通过钢屋架课程设计要求能掌握屋盖系统结构布置和进行构件编号的方法；能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、截面设计和节点设计；掌握钢屋架施工图的绘制方法。三、课程设计资料1.建筑类别厂房总长度120m，檐口高度15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20。柱顶截面尺寸为400400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。厂房柱距选择：6米2.三角形屋架1）属有檩体系：檩条采用槽钢10，跨度为6m，跨中设一根拉条φ10。2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值）永久荷载：波形石棉瓦自重0.20kN/m2檩条及拉条自重0.20kN/m2保温木丝板重22222d4cm0.25kN/me4cm0.38kN/mf8cm0.50kN/m10cm0.60kN/mh12cm0.70kN/m：厚：厚：厚g：厚：厚钢屋架及支撑重（0.12+0.011跨度）kN/m2可变荷载：屋面活荷载0.30kN/m2积灰荷载10.220.330.3540.4kN/m2注:1.以上荷载值均为水平投影2.A,B屋架的形式与尺寸见图1343723708525x25561501185012000343747404976343734371426230028542854230014262.51abcdefkhjm图13.钢屋架制作及安装条件1.钢屋架运送单元和支撑杆件均在金属加工厂制作，工地安装，采用手工焊接。2.预先划分钢屋架的运送单元，以便确定屋架拼接节点的位置。一般梯形屋架为两个运送单元，三角形屋架可分为三个运送单元。如图2图23.钢屋架与支撑杆件的连接采用普通螺栓。4.构件最大运输长度为16m，运输高度为3.85m。5.上下弦杆为连续杆件，角钢最大长度为19m。四、课程设计要求1.计算书完成计算书一份，内容包括：1.选题：柱距6米屋架形式（A～C）荷载取值（恒载，活载）2.选择钢材3.选择焊接方法及焊条型号4.绘制屋盖体系支撑布置图5.荷载计算及各杆内力组合6.杆件截面设计（由教师具体指定计算要求）7.屋架节点设计2.施工图1.绘制与屋架支撑相连接的钢屋架施工图一张2.图纸规格：1号图纸（594mm841mm）B3.图面内容：○1屋架索引图（习惯画在图面左上角）比例尺取1：150～1：500○2屋架正面图（画对称的半榀）轴线比例尺：1：20或1：30○3上下弦俯视图杆件比例尺：1：10或1：15○4必要的剖面（端竖杆、中竖杆、托架及垂直支撑连接处）○5屋架支座详图及零件详图○6施工说明○7材料表（可附在计算书中）○8标题栏（写明：题目、指导老师、姓名、班级、日期。）4.作图要求：采用铅笔或者计算机绘图；图面布置合理；文字规范；线条清楚，符合制图标准；达到施工图要求。5.设计完成后，图纸应叠成计算书一般大小，与计算书装订后一起上交。五.设计时间内力计算及荷载组合2天截面及节点设计3天绘制施工图4天计算书整理与施工图修正1天六.主要参考资料1.《钢结构设计规范》2.《工业与民用建筑荷载规范》3.标准图集《梯形钢屋架G511》4.《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社5.《钢结构》陈绍番主编，中国建筑工业出版社Bd2B:积灰荷载0.26/KNm钢结构课程设计计算书厂房总长度120m，檐口高度15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20。柱顶截面尺寸为400400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。厂房柱距选择：6m。雪荷载为0.35KN/m21、屋架尺寸和檩条，支撑布置（1）屋架尺寸屋架计算跨度：0=3002400030023700llmm屋面倾角：°tan1/2.52148,sin0.3714,cos0.9285aacraa′屋架跨中高度：23700/22.504740hmm（）上弦长度：0/2cosa23700/(20.9285)12763lmmL节间长度：12763/62127amm′节间水平投影长度：21270.92851975aacosamm′343723708525x25561501185012000343747404976343734371426230028542854230014262.51abcdefkhjm屋架几何尺寸（单位：mm）（2）檩条和支撑的布置根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节上(见下图)，檩距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条10。根据厂房总长度120m，跨度24m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及垂直支撑，并在上弦及下弦各设三道系杆。上弦因有檩条亦可不设系杆，如图所示：2、桁架设计（一）荷载计算屋面坡度°°214825a′＜，雪荷载按不均匀分布最不2s1.250.3=0.375/kknm（）雪荷载与活荷载不同时考虑，取较大值，俺雪荷载计算。作用在檩条上的均不线荷载为永久荷载：（坡面）波形石棉瓦：0.200.7090.14/knm保温木丝板：0.250.7090.18/knm檩条及拉条：0.20/knm合计0.52/kknmg雪荷载重10.3750.709cos0.24/kqaknm（）檩条均布荷载设计值：1111()()sin0.960.37140.357/xxgqgqaknm1111()()cos0.960.92850.891/yygqgqaknm因檩条沿节间布置，先将檩条作为桁架集中荷载计算，再按经验公式计算桁架和支撑自重，最后折算为桁架上弦节点荷载。因为屋面坡度较小，风荷载为吸力，可不考虑风荷载和积灰荷载影响。檩条作用在桁架上弦的集中力11()60.9665.76Qgqkn桁架和支撑自重，按轻屋盖估算220.0123.70.237/glknm节点荷载设计值23635.760.2371.975620.088PQgakn（二）桁架杆件内力计算三角形桁架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，故只需按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》，对于十二节间桁架，23700/47505n，先查得杆件内力系数，再乘以节点荷载20.088Pkn，即可得出杆件内力如图。最不利内力组合设计值见下表杆件名称杆件内力系数内力设计值20.088Pkn（kN）上弦AB−14.81−297.50BC−13.66−274.40CD−14.07−282.64DE−13.70−275.21EF−12.75−256.12下弦AH+13.75+276.21HJ+11.25+225.99JM+7.50+150.66CJ−2.79−56.05BH−1.21−24.31HC+2.50+50.22JK+3.75+75.33KE+6.25+125.55FM0.000上弦杆局部弯矩计算。按两跨连续梁计算0/35.761.975/33.792(/)MQlknm端节间100.80.83.7923.034(/)MMknm中间节间及节点200.60.63.7922.275(/)MMknm（三）杆件截面选择先将各杆件内力设计值、几何长度列入表内，分别计算各杆件需要的截面及填板，然后填入表中。杆件名称杆件编号内力设计值N（kN）计算长度选用截面截面面积A(cm2)杆件受礼类型长细比容许长细比[]mJnN/AN/Anloxloyxy或yz上弦AB，BCCD，DEEF-297.50212.74172L100×727.6压杆68.4893.51500.598205.35140.4下弦AH，HJ，JM+276.21+225.99+150.66497.611852L75×50×512.24压杆346315350199.38腹杆BHKE-24.31+125.559133.1166.4L50×47.8压杆86.4868.481500.64442.76CJ，-56.05274.96343.72L45×46.98压杆199.25153.4435063,57JKKF+75.33343.7687.42L45×46.98压杆249306350198.8CH+50.22204.4255.52L50×47.8压杆132.71051500.375169.3按弦杆最大内力−297.50KN，由单壁式桁架节点板厚度选用表选出中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度为12mm。一、上弦杆。上弦杆内力有：abbc12297.50,274.40,2.962,2.222NknNknMknmMknm该杆按压弯杆计算。验算2L1007组成的T形截面见上表：2223132012213.8=27.6,3.09,4.46,248.697.2218.136.2,2.71,1.05,1.20xyxxxxAcmicmicmWcmWcmZcm1）强度验算。截面强度验算由负弯矩控制。332223297.50101.96310107.8(/)215/27.6101.236.210XnXnxMNnmmfnmmAW＜2）弯矩作用平面内的稳定性验算。0/212.7/3.0968.8150xxxli＜，GB50017附录C表C-20.758x,222322=/(1.1)3.142061027.610/(1.168.8)1077.73()ExxNEAkn′π按有端弯矩和横向荷载同时作用使弦杆产生反向曲率，故取等效弯矩系数为0.85mx按正弯矩验算：3622231297.50100.852.61710152.72(/)215/0.80.80.75827.610(1)1.0597.210(1)1077.73mxxXxExMNnmmfnmmNNWN′＜补充验算：362232297.50100.852.6171029.59(/)215297.5027.610(11.25)1.236.210(11.25)1077.73mxxxxEMNfnmmnNAWN′＜3）弯矩作用平面外的稳定性验算。此稳定性由负弯矩控制0121(0.750.25/)2212.7(0.750.25242.44/297.5)405.717()yllNNcm0/405.717/4.4690.97150yyyli＜查GB50017附表0.598,1()yb弯矩使翼缘受拉。在计算长度范围内弯矩和曲率多次改变向号，为偏于安全，取0.85tx。3622231297.50100.851.96310226.34(/)215/0.59827.610136.210txxybxMNnmmfnmmAW＜4）上弦填板的设置。一个角钢对于平行于填板的自身心轴的回转半径3.09,40403.09123.6()xxicmicm上弦为压杆，节间长度为拉杆，整个下弦采用等截面，按最大内力244.04AHNkn计算。桁架平面内力计算长度按最大节间JJ，即0497.6xlcm计算；桁架平面外计算长度因跨中有一道系杆，故01185ylcm下弦杆所需截面面积为32/244.0410/2151135()11.35()nANfmmcm选用2L75505，226.1212.24()Acm，采用短肢相并，1.44,3.76xyicmicm。强度验算3222/244.0410/(12.2410)199.38(/)215/AHNAnmmfnmm＜刚度验算00/497.6/1.44346350/1185/3