钢结构18m梯形屋架设计课程设计任务书

1、钢结构18m梯形屋架设计-课程设计任务书 课程设计任务书课程名称 钢结构课程设计 实践时间 一 周 班 级 a1012 姓 名 易倩倩 学 号 01 指导教师 陈子娟 7>2013年4月12日 钢结构课程设计任务书一题目某厂房总长度90m跨度为18m屋盖体系为无檩屋盖纵向柱距6m结构形式钢筋混凝土柱梯形钢屋架柱的混凝土强度等级为c30屋面坡度i l10l为屋架跨度地区计算温度高于-200c无侵蚀性介质屋架下弦标高为18m屋架形式及荷载屋架形式几何尺寸及内力系数节点荷载p 10作用下杆件的内力如附图所示屋架采用的钢材焊条为q345钢焊条为e50型3屋盖结构及荷载1无檩体系采用15×

2、;60m预应力混凝土屋板考虑屋面板起系杆作用荷载屋架及支撑自重按经验公式q 0120011ll为屋架跨度以m为单位q为屋架及支撑自重以knm2为单位屋面活荷载施工活荷载标准值为07knm2雪荷载的基本雪压标准值为s0 035knm2施工活荷载与雪荷载不同时考虑而是取两者的较大值积灰荷载为07knm2屋面各构造层的荷载标准值三毡四油上铺绿豆砂防水层 045knm2水泥砂浆找平层 07knm2保温层 04 knm2 按附表取 预应力混凝土屋面板 145knm2附 图 a 18米跨屋架 b 18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸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值设计内容

3、 1屋架形式尺寸材料选择及支撑布置 根据车间长度屋架跨度和荷载情况设置上下弦横向水平支撑垂直 支撑和系杆见下图因连接孔和连接零件上有区别图中给出w1w2和w3 三 种编号a上弦横向水平支撑布置图 b屋架下弦水平支撑布置图 1-12-2 剖面图 2荷载计算三毡四油防水层 045 knm2 水泥砂浆找平层 07knm2 保温层 04knm2 预应力混凝土屋面板 145knm2 屋架及支撑自重 0120011l 0318knm2 恒荷载总和 3318knm2 活荷载 07knm2 积灰荷载 07knm2 可变荷载总和 14knm2 屋面坡度不大对荷载影响小未予以考虑风荷载对屋面为吸力重屋面可不考虑3

4、荷载组合 1全跨永久荷载全跨可变荷载 可变荷载效应控制的组合 f 12×331814×0714×09×07 ×15×6 5259kn永久荷载效应控制的组合 f 135×331814×07×0714×09×07 ×15×6 5443kn 故f 5443kn 2全跨永久荷载半跨可变荷载 全跨永久荷载设计值 f1 135×3318×15×6 4031kn 半跨可变荷载设计值 f2 14×0714×09×07 &#

5、215;15×6 1676kn屋架杆件内力组合表杆件名称杆件编号单位内力作用时的内力系数组合1组合2计算内里全跨a左半跨b右半跨cf×af1×af2×cf1×af2×b上弦ab000000000000000000000bccd-6221-4317-185-33861-28177-32312-33812deef-8993-5636-3357-48949-41715-34523-48949fg-9102-4551-4551-49542-44318-44318-49542下弦ac3470253709331888715551182171888

6、7ce79625325263743337365144102043337eg92795312396750506441644630750506斜腹杆ab-6502-1754-1748-35390-29139-29149-35390bc47393158158125794217532439625794cd-3382-1862-1520-18408-16180-16754-18408de188405401344102329847899910232ef-06900615-1305-3747-4969-1751-4969fg2509099-4598-4598竖杆aa-05-05

7、000-2716-2016-2854-2854cc-10-01000-5443-4031-5707-5707ee-10-01000-5443-4031-5707-5707gg08120406040644203954395444204 截面选择按腹杆最大内力n -3539kn查表选用中间节点板厚度t 10mm荷载支座节点板厚度t 12mm 1 上弦 整个上弦不改变截面按最大内里计算 假定 60对于双角t形钢当绕xy轴失稳时属于类b截面由附表查得 x 0735 需要的截面几何量 a nminf 49542 0735×310 2174cm2 ix lox 1507590 251cm iy

8、loy 30090 50cm 由附表选用2l80×10a 3026cm2ix 242cmiy 374cm x loxix 15075226 62290 y loyiy 300354 8021 150 双角t钢型截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比yz bt 80 058loyb 2175故按下式计算 yz y10475bloy2t2 81194 y 故由 yz 8194按b类查附表得 0553 na 49542 0632×3026 29606nmm2 f 310nmm2因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局部稳定填板每个节间放一块满足l1范围内不少于两

9、块la 7538cm 40i 40×242 968cm 2下弦 下弦不改变截面按最大内力计算n 50506knlox 300cmloy 900cm连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100cm eg节间 可不考虑螺栓孔削弱需要的截面几何量 a nf 50506310 1629cm2 ix lox 300350 086cm iy loy 1500350 257cm由附表选用2l75×7a 2026cm2ix 230cmiy 347cm x loxix 300230 13043 350 y loyiy 900347 25937 350 na 24929nmm2 f 310

10、nmm2填板每个节间放一块l1 150cm 80i 80×230 184cm 3斜腹杆 1杆件abn -35390knlox loy 2530cm 假设 80对于双角t形钢当绕xy轴失稳时属于类b截面由附表 查得x 0574 需要的截面几何量 a nminf 35390 0574×310 1982cm2 ix lox 253080 316cm iy loy 316cm 由附表选用2l100×6a 2386cm2ix 310cmiy 444cm x loxix 2530310 8161 150 y loyiy 2530444 5698 双角t钢型截面绕对称轴y轴应按

11、弯扭屈曲计算长细比yz bt 167 058loyb 1467故按下式计算 yz 39×b 1loy2×t2186b t 7120 x 故由 x 8161按b类查附表得 0563 na 35390 0563×2386 26345nmm2 f 310nmm2 因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局 部稳定填板放两块la 8430cm 40i 40×31 124cm 2 杆件bcn 25794knlox 08l1 08×2613 20904cmloy 2613cm 需要的截面几何量 a nf 25794310 832cm2 ix

12、 lox 20904350 060cm iy loy 2613350 075cm 由附表选用2l63×4a 996cm2ix 196miy 294cm x loxix 20904196 10665 350 y loyiy 2613294 8888 350 na 25898nmm2 f 310nmm2 填板放两块l1 871cm 80i 80×196 1568cm3杆件een -5007knlox 08l1 08×2590 20720cmloy 2590cm内里较小 可按选择截面需要的截面几何量 ix lox 20720150 138cm iy loy 259015

13、0 173cm 由附表选用2l50×6a 1138cm2ix 151cmiy 248cm x loxix 20720151 13722 150 y loyiy 2590221 10444 150 双角t钢型截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比yz bt 833 058loyb 2993故按下式计算 yz y10475bloy2t2 10572 x 故由 x 13722按b类查附表得 0260 na 5007 0260×1138 16604nmm2 f 310nmm2 因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局 部稳定填板放四块la 518cm 40i 40

14、×151 552cm 其余杆件截面选择见表注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面其斜 平面计算长度lo 09l其他腹杆除aa外lox 08l 物价杆件截面选用表 杆件名称杆件号内里设计值kn计算长度 cm 所用截面截面积 cm2计算应力 nmm2 容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝填板数loxloy上弦fg-4954215075300002l80×10282627435150_每节间1下弦eg5050630000150002l75×7202624929350 _每节间1 斜腹杆ab-35390253025302l100×62386263451506

15、-1604-1202bc2579420904261302l63×4996258983504-1704-902cd-1840822912286402l90×62128169281506-904-703de1023222912286402l30×4456224363504-704-403ef-496924992312402l56×81674130761506-404-304fg-459824992312402l56×8167412101506-404-304竖杆aa-2854199019902l45×61016121081506-404-

16、303cc-5707183222902l45×61016209591506-404-303ee-57072072025902l50×61138166041506-404-304gg4420289×09 260136×567665382006-404-303 5节点设计1下弦节点设计c先算腹杆与节点板的连接焊缝bc杆肢背及肢尖的焊缝的焊脚尺寸取hf1 hf2 4mm则所需的焊缝长度考虑起灭弧缺陷 肢背 lw1 257940 3×07×4×200 2×4 16154mm用170mm 肢尖 lw2 257940 6

17、15;07×4×200 2×4 8477mm用90mm 腹杆cc和cd的杆端焊缝同理计算其次验算下弦杆与节点板连接焊缝内力差 n nce-nac 43337-18887 2445kn7576kn 由斜腹杆焊缝决定的节点板量得节点板长度是520cm角焊缝计算长度lw 520-12 508cm采用hf 6mm肢背焊缝应力为 1 244500 3×07×6×508 3820nmm2 ff 200nmm2 下线节点c2上线节点b 腹板abbc的杆端焊缝计算同上这里验算上线与节点板的连接焊缝节点 板缩进8mm 肢背采用塞焊缝承受节点荷载 q 5

18、443knhf t2 5mmlw1 lw2 480-10 470cm 54430 2×07×5×470 1655nmm2 ff 122×200 244nmm2 肢尖焊缝承担弦杆内力差n nab-nbc 33812-0 33812kn7431kn偏 心距e 8-25 55cm偏心力矩m ne 33812×55 1860kn·m采用 hf 10mm则 对n 338120 2×07×10×508 4754nmm2 对mf 6m 2×he×lw2 6×18600000 2×

19、07×10× 5082 3089nmm2 则焊缝强度为ff2f2 5386nmm2 ff 200nmm 上弦节点b 3屋脊节点g腹杆杆端焊缝计算从略弦杆与节点板连接焊缝受力不大按构造要求决定焊缝尺寸可不计算这里只进行拼接计算拼接角钢采用与上弦杆相同截面2l80×10除倒棱外竖肢需切去 thf5 10105 25mm按上线坡度热弯拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度设hf 10mm lw n 07hf×ff 35387mm 共四条焊缝认为平均受力每条焊缝实际长度 lw 35387420 10847mm 拼接角钢总长度为 l 2lw20 23694mm

20、600mm取拼接角钢长度为600mm 屋脊节点a支座节点a 支座节点a杆端焊缝计算从略以下给出底板等的计算底板计算支反力rd 32718kn混凝土强度c30fc 143nmm2所需底板净面积 an 327180143 2287972mm2 22880cm2锚栓直径取d 25mm锚栓孔直径为50mm则所需底板毛面积 a anao 228802×4×5314×524 258043cm2按构造要求采用地板面积为a×b 28×28 784cm2 28043cm2垫板采用-100×100×12孔径26mm实际底板净面积为 an 784-2×4×5-314×524 7244cm2底板实际应力 q 327187244 452nmm2 a1 14-05 2 14-06 2 1892cm b1 135×1341892 945cm b1a1 9451892 050查表得 0056则 m qa2 0056×452×18922 906085n·mm 所需底板厚度 t6mf 6×906085205 1628mm 用t 18mm底板尺寸为