钢结构课程设计任务、指导、大纲.doc

钢屋架课程设计、钢屋架课程设计任务书一、题目：题目一：21m梯形钢屋架设计设计资料：某工程为跨度21m的单跨双坡封闭式厂房，厂房长120m，采用梯形钢屋架，屋面坡度i=1/10，屋架间距为6m，屋架铰支于钢筋混凝土柱柱顶。屋面材料采用金属夹芯板，檩条间距1.5m，结构重要性系数为0=1.0，地区基本风压w0=0.50kN/m2，基本雪压s0=0.30 kN/m2，屋架钢材采用Q235B，焊条采用E43型。不考虑地震设防。题目二：24 m梯形钢屋架设计设计资料：某工程为跨度24m的单跨双坡封闭式厂房，厂房长54m，采用梯形钢屋架，屋面坡度i=1/10，屋架间距为6m，屋架铰支于钢筋混凝土柱柱顶。屋面材料采用1.5*6m钢筋混凝土大型屋面板，屋面板上设150加气混凝土保温层，再设20水泥砂浆找平层，防水屋面为二毡三油上铺小石子。上弦节间尺寸1.5m，结构重要性系数为0=1.0，地区基本风压w0=0.45kN/m2，基本雪压s0=0.70 kN/m2，冬季室外计算温度-200C，不考虑地震设防。二、设计内容（一）屋架选型：确定各杆件计算长度和截面形式、节点板。（二）屋盖支撑布置。（三）荷载计算及内力分析。（四）各杆件截面设计。（五）节点设计。（六）绘制钢屋架施工图，并列出材料表。三、设计要求（一）完成计算书一套(应有封面和目录)。（二）绘制钢屋架施工图一张（A2）。（三）计算书书写工整，图纸布局均匀、图面整洁，线型正确，比例适当。四、设计时间：二周，共计28学时。五、建议参考文献1、钢结构设计手册 中国建筑工业出版社2、钢结构原理与设计- 王国周 瞿履谦主编 清华大学出版社3、钢结构设计规范 （GB50017-2002）4、建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）、钢屋架课程设计指导书一、屋架选型由题目条件，屋面坡度1/12或1/10，屋架跨度（24m），故选用普通梯形钢屋架，屋架端部高度取2000mm，则跨中高度H=2000+1/1224000/2=3000mm。然后按节间尺寸绘出屋架几何尺寸图，计算各杆的长度。当采用1.5m宽度大型屋面板时，宜尽量使荷载作用于节点上。二、支撑布置根据厂房设计资料，一般应设置：上弦横向支撑，位置一般应放在厂房的两端部第一或第二柱间(屋面板与屋架有可靠连接时，可不设)。下弦横向水平支撑，位置应与上弦横向支撑在同一柱间。垂直支撑，位置在上、下弦横向支撑同一柱间内，并根据屋架的跨度分别在屋架两端部和跨中的竖直平面内设置。系杆，在设置垂直支撑的竖直平面的上、下弦杆位置通长设置。三、荷载计算及荷载组合（一）恒载根据屋盖的构造层次，分别计算其自重（KN/m2），最后总计在一起，即得屋盖的恒载。屋架及支撑自重（KN/m2），按经验公式qk=0.12+0.011跨度（单位：m）估算，按水平投影面积计算。（二）活载根据题目条件，本建筑屋面雪荷载（0.25KN/m2），小于屋面均布活载（0.5KN/m2），故计算时以屋面均布活载为准。根据恒载、活载的计算结果以及屋架节点的受荷面积即可求得屋架节点荷载(参见教材相关章节)。（三）荷载组合屋架内力根据其使用过程中可能同时作用的荷载按最不利的原则组合。荷载组合一般考虑以下二种情况：1、全跨永久荷载+全跨可变荷载；2、全跨永久荷载+半跨可变荷载；（内力组合，斜腹杆要用到）。3、半跨屋面板荷载+半跨安装活荷载四、内力计算内力计算可以用数解法计算各杆的轴向力N；也可采用静力计算表查出内力系数计算各轩的轴向力。当上弦作用有节间荷载时，还应计算上弦的局部弯矩。每块屋面板需保证三点焊接，屋架上弦平面外考虑屋面板的支撑作用，计算长度取3.0m。五、杆件截面设计（一）轴心受拉杆件1、用公式N/Anf计算出所需的净截面面积。2、按所需的净截面面积在型钢表中找到合适的截面（一般为两个角钢组成的截面）。3、截面选定后，用选定的截面，验算强度和长细比。杆件容许长细比，受压构件150，受拉构件350（二）轴心受压杆件1、假定长细比，查出值，计算所需截面面积和所需的最小回转半径。即：，。2、根据A、ix、iy，选定型钢（角钢）规格。3、按选定的截面验算杆件的稳定性和长细比。对于有较大截面削弱的杆件，尚应验算截面的强度。（三）压弯构件采用先假定截面，然后进行平面内、外的稳定性验算及长细比计算，必要时进行强度计算，不行再调整直到符合要求为止。具体验算公式见教材有关章节。六、节点设计（一）下弦中间节点1、确定节点板轮廓尺寸节点上的下弦杆、斜腹杆、竖杆的轴线应交于一点。计算时先计算斜腹杆、竖杆与节点板的连接焊缝长度，焊缝可采用侧面直角角焊缝，也可采用L形和三面围焊。根据计算出所需焊缝长度定出能容纳这些焊缝长度的节点板的边缘点。将这些连成线并考虑下弦下边缘伸出10mm，定出合理的节点板的外围尺寸。2、焊缝计算节点板尺寸定下后，节点无集中荷载时，即可验算下弦与节点板的连接焊缝强度。此时焊缝承担内力为下弦节点两侧杆件轴力：N=N2-N1或15%Nmax，取二者的大值。（二）上弦节点1、确定节点板尺寸2、计算上弦与节点板的焊缝长度。（1） 当无动力荷载时，上弦节点荷载作用下：，（2）节点两侧轴力差N作用下，对于等肢角钢而言，肢背焊缝的剪应力：，肢尖焊缝的剪应力：，。 故（三）支座节点1、根据腹杆与下弦杆所需焊缝长度定出节点板的外围尺寸。注意下弦杆下边缘的距离较其它节点为大，一般不少于下弦水平肢长或130mm。且支座节点除节点板外，还有加肋和底板。2、底板计算（1）底板面积按下式计算：，考虑到锚栓孔的需要，通常要求底板的短边尺寸不得小于200mm。（2）底板厚度：t=对于跨度大于18m的屋架，底板厚度t20mm。3、加劲肋与节点板的连接焊缝的计算：加劲肋承担的内力，。， 。仅承受静荷载时：。其中：。（工地拼接）（四）弦杆的拼接节点一般为上弦脊节点和下弦中央节点，分为工厂与工地拼接。作为工地拼接点，这时的拼接角钢采用与上、下弦同样规格的角钢，（通常不利用节点板作为拼接材料），并铲去肢脊棱角和将竖直直肢切去，为连接角钢的厚度，切去后的截面削弱由垫板补强。拼接角钢长度由所需焊缝长度决定。每条焊缝的长度为： (为拼接弦杆中最大杆力)（五）屋架施工图的绘制1、图纸的左上角绘一屋架简图。图中注上屋架的主要外形尺寸，在屋架的一半杆件上注意出杆件轴线长度，另一半杆件注上设计内力，以便校核。梯形屋架跨度大于或等于24m时，制作时应起拱约为跨度的1/500，并注在屋架简图上。2、屋架详图部分，应绘制屋架正面图，上下弦杆的平面图，必要数量的侧面图和剖面图，以及零件的大样图。3、比例：屋架杆件的轴线长度一般用1:201:30；杆件和零件常用1:51:15的比例绘制。4、施工图中，应特别注意把所有杆件和零件的定位尺寸注全。腹杆应注出杆端至节点中心的距离。节点板应注出上、下两边至弦杆轴线的距离，以及左右两边至通过节点中心线的垂线的距离。5、施工图中应列出材料表。把所有杆件和零件的编号、规格尺寸、数量（区别正、反）、重量都依次填中，并算出整榀屋架的重量。6、设计说明：包括所选用的钢号（Q235B.F）焊条（E43xx）和质量要求及加工精度，热处理及施工要求：图中应注明的焊缝及螺栓尺寸、油漆（包扩底漆、面漆和防火漆）运输要求以及其他应说明的内容。钢结构课程设计教学大纲一、 课程设计的性质与任务钢结构课程设计是在钢结构课程教学结束后，为提高学生的动手能力及使学生对钢结构更深的理解而进行的教学环节。其教学任务主要是，1）理解钢结构的基本概念，2）增强学生对钢结构材料的认识，3）提高学生对钢结构受力分析及设计能力，4）加强学生对钢结构施工图的理解，5）提高学生对钢结构构件的制作与安装能力。二、 课程设计的教育目标（一）知识目标通过课程设计使学生将所学的各种科学融会贯通、提高理解能力和综合运用能力。（二）能力目标提高学生对钢结构的受力分析与设计能力，强化学生对钢结构施工图的理解与运用能力。（三）德育能力培养学生的敬业精神，加强学生的职业道德意识。三、 课程设计的内容及要求（一） 设计题目 根据教学大