完整钢结构课程设计

1.设计资料：.........................................................................................................................................22.结构形式与布置.................................................................................................................................23.荷载计算.............................................................................................................................................54.内力计算.............................................................................................................................................6附件：设计资料1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》2、设计任务及参数：第五组：某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。活载KN/m21234567基本雪压0.300.750.100.200.450.500.35基本风压0.350.600.250.550.300.500.453、设计任务分解学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。表-34、设计成果要求在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。2单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载及风荷载见下表。活载KN/m21234567基本雪压0.300.750.100.200.450.500.35基本风压0.350.600.250.550.300.500.45（2）屋架计算跨度)(7.233.0240ml（3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度mmh19000中部高度mmh3100（为6.7/0l），屋架跨中起拱500/l考虑，取48m.2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示：3图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸根据厂房长度（102m60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：4屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图53.荷载计算屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/2m进行计算。屋面风荷载迎风面mKN/88.51235.00.1)0.1(4.11背风面mKN/82.31235.00.165.0(4.11由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。表1荷载计算表荷载名称标准值（kN/2m）设计值（kN/2m）预应力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35＝1.89三毡四油防水层（上铺绿豆沙）0.40.4×1.35＝0.54找平层（厚2cm）0.30.3×1.35＝0.40510cm厚泡沫混凝土保温层1×0.1＝0.10.1×1.35＝0.35屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.3840.384×1.35＝0.5184永久荷载总和2.6843.6234屋面活荷载0.70.7×1.4＝0.98积灰荷载0.60.6×1.4＝0.84可变荷载总和1.31.82设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：3.1.全跨永久荷载+全跨可变荷载6全跨节点永久荷载及可变荷载：KNF991.4865.1)82.16234.3(3.2.全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：611.3265.16234.31F半跨节点可变荷载：KNF38.1665.182.123.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架自重：KNF67.465.15184.03半跨节点屋面板自重及活荷载：KNF31.2365.1)7.089.1(41、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。4.内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：7屋架计算简图由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数（F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表28屋架构件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F×①第二种组合第三种组合计算杆件内力（KN）全跨①左半跨②右半跨③1F×①+2F×②1F×+2F×③3F×①﹢4F×②3F×①﹢4F×③上弦ABBC、CDDE、EFFGGH、HI0-9.08-14.02-15.75-16.290-6.83-9.96-10.26-10.800-2.90-5.24-7.08-7.080-444.81-686.83-771.55-797.890-407.96-620.28-681.65-707.980-332.75-523.42-603.05-620.600-200.99-296.66-311.79-326.770-94.83-160.18-201.49-204.020-444.81-686.83-771.55-797.89下弦Abbccdde4.9411.9715.1415.123.808.7710.358.521.474.126.188.52242.18586.45741.86740.81223.52534.05663.36632.62179.77442.52571.94600.78111.42259.58311.05268.3749.63130.47182.43224.58242.18586.45741.86740.81斜腹杆aBBbbDDccFFddRRIRG-8.986.93-5.453.68-2.421.070.791.560.70-6.915.07-3.672.11-0.90-0.292.433.200.70-2.672.40-2.302.02-1.961.75-2.12-2.120-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.4938.6876.4134.13-406.16306.07-238.00154.62-93.7130.2565.60103.3334.11-326.66256.41-206.98145.62-103.7857.07-1.0424.0722.73-202.47150.06-110.6966.22-27.80-1.6460.1981.6619.40-90.1975.79-67.0853.77-46.7836.65-34.63-31.033.28-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.49,-1.6465.60,-34.63103.33,-31.0334.13竖杆AaCb、EcGdHRIe-0.50-1.00-1.50-1.000-0.50-1.00-1.49-1.00000000-24.50-48.92-73.47-48.990-24.50-48.80-73.46-48.990-16.31-32.56-48.91-32.610-13.95-27.86-41.81-27.890-2.34-4.64-7.02-4.670-24.50-48.92-73.47-48.9905.杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按GH,HI杆件的最大内力设计，即KNN89.7979上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度，即在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取oyl为支撑点间的距离，即mmloy6000根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。腹杆最大内力KNN06.440，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。设70，查Q235钢的稳定系数表，可得751.0（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为236.4941215751.01089.797mmfNA需要回转半径：mmlioxx5.21701508，mmlioyy7.85706000根据需要A，xi，yi查角钢规格表，选用101101802L，肢背间距a=10mm，则：25680mmA，mmix3.31，mmiy3.86mmlloox150810按所选角钢进行验算：52.693.866000yoyyil[]=150,758.0y（b类）双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比yz,6.331160056.056.0110.1110bltby则yz=y=69.52，754.0，MPaMPaAN3.1865680754.01089.7973＜MPa215故所选截面满足要求。填板每个节间放一块（满足1l范围内不少于两块），尺寸取60m