钢结构课程设计钢屋架设计书 精品.docx
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钢屋架设计书
一、设计资料1
二、屋架尺寸及结构形式与选型2
三、荷载计算3
1.永久荷载3
2.可变荷载3
3.内力计算4
3.荷载组合6
四、节点荷载6
五、杆件设计6
1.上弦杆8
2.下弦杆9
3.斜腹杆9
六、节点设计13
1.屋脊节点g13
2.下弦节点c14
3.上弦节点b15
4.支座节点a16
5.参考资料18
6.致谢19
附录:
钢屋架施工图
梯形钢屋架课程设计计算书
一、设计资料
1、屋面坡度:
1:
10
2、屋车间柱网布置:
长度90m;柱距6m;跨度18m
3、面材料:
预应力大型屋面板
4、荷载
1)永久荷载:
屋面SBC防水层0.4KN/m²
水泥砂浆找平层0.4KN/m²
保温层0.45KN/m²
一毡二油隔气层0.05KN/m²
水泥砂浆找平层0.3KN/m²
预应力大型屋面板1.45KN/m²
屋架及支撑自重0.318KN/m²
2)可变荷载:
积灰荷载标准值1.3KN/m2
屋面活荷载标准值0.7KN/m²
3)材质:
Q235钢,焊条E43型,手工焊
5、基本要求
1)据给定要求设计单跨厂房钢屋盖。
设计时间规定为一周,设计内容包括支撑布置、屋架设计就。
要有完整的设计计算书一份(A4纸打印)、和屋架施工图一张(A0图纸打印)。
2)单跨厂房钢屋盖具体设计内容要求
屋架形式:
梯形屋架,屋架跨18m,屋架间距6m,厂房长度90m.
3)其他资料
屋架支撑于钢筋混凝土柱上,钢筋混凝土强度等级为C30。
梯形屋架采用1.5×6m
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为8度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150/30t(中级工作制)。
屋架跨度为每端支座中线缩进150,则屋架的计算跨度,
二、结构形式与选型
a.18米跨屋架几何尺寸
b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
c.18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力系数
屋架各杆件的几何尺寸
全跨荷载作用下屋架各杆件内力组合值
杆件
内力系数(F=1)
内力值(KN)
左半跨
右半跨
左半跨
右半跨
上
弦
AB
0.000
0.000
0.000
0.000
BC
-6.221
-6.221
-380.91
-380.91
CD
-6.221
-6.221
-380.91
-380.91
DE
-8.993
-8.993
-559.64
-559.64
EF
-8.993
-8.993
-559.64
-559.64
FG
-9.102
-9.102
-557.32
-557.32
下
弦
ac
+3.470
+3.470
+212.47
+212.47
ce
+7.962
+7.962
+487.51
+487.51
eg
+9.279
+9.279
+568.15
+568.15
斜
腹杆
aB
-6.502
-6.502
-398.12
-398.12
Bc
+4.739
+4.739
+290.17
+290.17
cD
-3.382
-3.382
-207.08
-207.08
De
+1.884
+1.884
+115.36
+115.36
eF
-0.690
-0.690
-42.25
-42.25
Fg
-0.462
-0.462
-28.29
-28.29
竖杆
aA
-0.500
-0.500
-30.62
-30.62
Cc
-1.000
-1.000
-61.23
-61.23
Ee
-1.000
-1.000
-61.23
-61.23
Gg
+0.812
+49.72
+49.72
三.支撑布置
厂房长度为,故仅在房屋两端部开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余为柔性系杆。
上玄支撑布置图
下玄支撑布置图
屋架垂直支撑图
四.屋架节点荷载
屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算(风荷载为风吸力,且本设计为
屋盖,故不考虑)
1)永久荷载:
屋面SBC防水层0.4KN/m²
水泥砂浆找平层0.4KN/m²
保温层0.45KN/m²
一毡二油隔气层0.05KN/m²
水泥砂浆找平层0.3KN/m²
预应力大型屋面板1.45KN/m²
屋架和支撑自重0.12+0.011×18=0.3KN/m²
合计
2)可变荷载:
积灰荷载标准值1.3KN/m2
屋面活荷载标准值0.7KN/m²
合计
3)荷载的组合
荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。
对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能
产生的内力变号,采取将跨度中央每侧各两斜腹杆(图中杆)均按压杆控制长细比,故不再考虑半跨荷载作用的组合。
由可变荷载效应控制的内力组合计算:
永久荷载:
屋面活荷载:
屋面积灰荷载:
节点荷载设计值:
由永久荷载效应控制的内力组合计算:
取永久荷载:
屋面活荷载:
屋面积灰荷载:
节点荷载设计值为:
故应取节点荷载设计值
用力学求解器求得各杆件力学系数
五.杆件截面选择
按腹杆最大内力,查表钢,选中间节点板厚度为,支座节点板厚度为。
1)上弦杆
整个上弦杆采用等截面,按最大内力计算。
,。
假定,查附表1.2,,
则
由附表10选用2L110×70×8,短肢相并。
,,。
截面验算:
满足
满足
双角钢T形截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算换算长细比
,则
故取,查附表1.2,
满足
2)下弦杆
整个下弦杆采用等截面,按最大内力计算。
,。
由附表10选用2L110×70×6,短肢相并。
,,
满足
满足
满足
3)腹杆
杆:
,。
假定,查附表1.2,
由附表10选用2L125×80×8长肢相并。
,,
满足
满足
故由,查附表1.2,得
满足
杆:
,
。
选用2∟,查附表9,,
,。
满足
满足
满足
杆:
,
,。
假定,查附表1.2,
选用2∟63×8,查附表9
,,
满足
满足
故由,查附表1.2,得
满足
杆:
,
,。
选用∟,则,,
满足
满足
满足
杆:
,
假定,查附表1.2,
选用2∟,查附表9,
,,。
满足
满足
故由,查附表1.2,得
满足
gG杆
选用2∟十字相连,查附表9,,
满足
满足
、杆:
其内力值大小相同,选用长细比较大的竖杆进行设计,则可保证其它竖杆的安全可靠性。
,内力较小,
用∟,则,,。
满足
满足
故由,查附表1.2,得
满足
aA杆
根据布置螺栓的要求,端竖杆最小应当选用∟的角钢,采用十字行截面,
,。
端竖杆:
满足
故,查附表1.2,得
满足
六.节点设计
1)屋脊节点
竖杆gG杆端焊缝按构造取和为和。
上弦与节点板的连接缝,角钢肢背采用塞焊缝,并假定仅承受屋面板传来的集中荷载,一般可不作计算。
角钢肢尖焊缝应取上弦内力的进行计算,即。
其产生的偏心矩
现取节点板尺寸如图所示。
设肢尖焊脚尺寸则焊缝计算长度验算肢尖焊缝强度:
满足
拼接角钢采用与上弦相同截面,热弯成型。
拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。
设角焊缝焊脚尺寸
则接头一侧需要的焊缝计算长度:
拼接角钢的总长度:
,取
拼接角钢竖肢需切去的高度:
,取,即坚肢余留高度为45mm。
2)下弦拼接节点
拼接角钢采用与下弦相同的截面,拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强设计。
设角焊缝焊脚尺寸,则接头一侧需要的焊缝计算长度为
拼接角钢的总长度:
取。
拼接角钢水平肢较宽,故采用斜切,不但便于焊接,且可增加焊缝长度。
水平肢上的安装螺栓孔,待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。
竖肢因切肢后余留高度较小,不设安装螺栓。
拼接角钢竖肢需切去的高度:
取,即坚肢余留高度为50mm。
取两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm,竖杆杆端至节点中心的距离为90mm。
节点板按布置腹杆杆端焊缝需要,采用。
3)上弦节点“B”
为便于放大型屋面板,弦杆与节点板连接焊缝验算内缩7mm,做塞焊缝,此时,承受集中力F=61.23KN,则所需塞焊缝长度为:
弦杆枝尖与节点板的连接焊缝计算:
承担弦杆内力差及偏心弯矩,取,则:
4)支座节点
根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝,节点板采用。
为便于施焊,取底板上表面至下弦轴线的距离为160mm。
且在支座中线处设加劲肋—90×10,高度与节点板相
亦为440mm。
底板计算
支座反力
根据构造要求,取底板尺寸为。
锚栓采用,并用图示U形缺口。
柱采用C30混凝土,。
作用于板底的压应力为:
满足
底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板,
查表得
则底板单位宽度上的最大弯矩
取(按厚度取值)
则需要底板厚度:
,取
加劲肋计算
对加劲肋和节点板间的两条竖直焊缝进行验算。
设,取焊缝最大计算长度<425mm(实际焊缝长度)
满足
加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算
焊缝的总计算长度:
满足
其余节点略
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