钢结构设计原理课程设计任务书

土木工程毕业设计 武 汉 工 程 大 学课程设计任务书课程名称： 钢结构设计原理 设计题目： 某梯形钢屋架设计 专业层次： 土木工程（本科）班 级： 建工03班 姓 名： 学 号： 指导老师： 武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 1目 录1、设计资料 .21.1 结构形式 .21.2 屋架形式及选材 .21.3 荷载标准值（水平投影面计） .22、支撑布置 .32.1 桁架形式及几何尺寸布置 .32.2 桁架支撑布置如图 .43、荷载计算 .54、内力计算 .65、杆件设计 .75.1 上弦杆 .75.2 下弦杆 .85.3 腹杆 .95.4 竖杆 .116、节点设计 .146.1 下弦节点“C” .146.2 上弦节点“B” .156.3 屋脊节点“D” .166.4 支座节点“A” .18参考文献 .21图纸 .211、设计资料1.1、结构形式武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 2某厂房跨度为 27m，总长 66m，柱距 6m，采用梯形钢屋架、3.06.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面 400400，混凝土强度等级为 C30，屋面坡度为 。地区计算温度高于-20 0C，无侵蚀性介质，地震设防烈度15:i为 7 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） ，锻锤为 2 台 5t。1.2、屋架形式及选材屋架跨度为 18m，屋架形式如附图 1 所示，几何尺寸及内力系数如下图。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用 Q235 钢，焊条为 E43 型。附图 1 屋架形式1.3、荷载标准值（水平投影面计） 静荷载：二毡三油（上铺绿豆沙）防水层 0.4kN/m 2水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2保温层 0.3kN/m 2一毡二油隔气层 0.05kN/m 2水泥砂浆找平层 0.3kN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L 0.318KN/m2悬挂管道 0.15kN/m 2 活荷载：屋面活荷载标准值： 0.7kN/m 2积灰荷载标准值： 0.4kN/m 2雪荷载标准值： 0.5kN/m 22、支撑布置2.1 桁架形式及几何尺寸布置武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 3如下图 2.1、2.2 所示图 2.1 18 米跨屋架几何尺寸图 2.2 18 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值图 2.2 18 米跨屋架半跨（左）单位荷载作用下各杆件的内力值武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 42.2 桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图 1.1 所示。其中考虑到厂房内有桥式吊车 2 台 150/30t(中级工作制 )，锻锤为 2 台 5t，布置下弦纵向水平支撑。符号说明：SC 上上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑;GG刚性系杆；LG柔性系杆武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 53、荷载计算3.1、屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以 换算为沿水平投影面分布02.15/cos/12的荷载。标准永久荷载值：二毡三油（上铺绿豆沙）防水层 1.0020.4=0.4008kN/m 2水泥砂浆找平层 1.0020.4=0.4008kN/m 2保温层 1.0020.3=0.3006kN/m 2 一毡二油隔气层 1.0020.05=0.05kN/m 2水泥砂浆找平层 1.0020.3=0.3006kN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.0021.4=1.4028kN/m 2悬挂管道 1.0020.15=0.1503kN/m 2屋架及支撑自重： 0.12+0.01118=0.318kN/m 2共 3.3239 kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载标准值（大于雪荷载）： 0.7 kN/m2积灰荷载标准值： 0.4 kN/m 2共 1.1 kN/m 23.2、荷载组合内力组合考虑下面三种组合3.2.1 全跨静荷载+全跨活荷载节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合：kN078.9634.09.1704.329.1Fd ）（其中，永久荷载，荷载分项系数 ；2.G屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数 ；.Q1组合系数 ；7.01武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 6积灰荷载， ；9.04.12Q2；按永久荷载效应控制的组合：；kN2.10634.0Fd ）（其中，永久荷载，荷载分项系数 ；35.G屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数 ；.Q1组合系数 ；7.01积灰荷载， ；9.042Q2；故节点荷载取为 102.2kN，支座反力为 。kNFd6.302.13R3.2.2 全跨静荷载+半跨活荷载全跨节点永久荷载： 7.8629.351F半跨节点可变荷载： kN423.2.3 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面自重： 0136.831.0F3半跨节点自重及活载： kN36.5275421 ）（4、内力计算F=1 的桁架各杆件内力系数（F=1 作用于全跨，半跨）已经给出。求出荷载情况下的内力计算结果，如下表。武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 7表 2 屋架杆件内力组合表F1 +F2F1 +F2F3 +F4F3 + F4AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0BC -3.531 -2.657 -1.762 -360.87 -358.85 -334.04 -167.42 -120.56 -360.87CD -3.531 -2.657 -1.762 -360.87 -358.85 -334.04 -167.42 -120.56 -360.87DC -3.531 -1.762 -2.657 -360.87 -334.04 -358.85 -120.55 -167.42 -360.87C B -3.531 -1.762 -2.657 -360.87 -334.04 -358.85 -120.55 -167.42 -360.87B A 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00ac 2.2984 1.8465 0.9115 234.90 236.83 210.91 115.10 66.15 236.83cd 3.75 2.507 2.507 383.25 372.38 372.38 161.32 161.32 383.25dc 3.75 2.507 2.507 383.25 372.38 372.38 161.32 161.32 383.25c a 2.2984 0.9115 1.8465 234.90 210.91 236.83 66.14 115.10 236.83aB -3.396 -2.728 -1.3469 -347.07 -349.92 -311.63 -170.05 -97.74 -349.92Bc 1.7606 1.157 1.2167 179.93 174.28 175.93 74.69 77.82 179.93cD -0.349 0.2216 -1.1516 -35.67 -22.05 -60.11 8.81 -63.09 -63.09Dc -0.349 -1.1516 0.2216 -35.67 -60.11 -22.05 -63.09 8.81 -63.09B c 1.7606 1.2167 1.157 179.93 175.93 174.28 77.82 74.69 179.93a B -3.396 -1.3469 -2.728 -347.07 -311.63 -349.92 -97.74 -170.05 -3409.92Aa -0.5 -0.5 0 -51.10 -54.25 -40.39 -30.19 -4.01 -54.25Cc -1 -1 0 -102.20 -108.49 -80.77 -60.37 -8.01 -108.49Dd 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00C c -1 0 -1 -102.20 -80.77 -108.49 -8.01 -60.37 -108.49A a -0.5 0 -0.5 -51.10 -40.39 -54.25 -4.01 -30.19 -54.25上弦下弦杆斜腹杆竖杆杆 件 名 称内 力 系 数 （ F=1） 内 力 组 合 值计 算 杆 内 力(kN)全 跨 左 半 跨 右 半 跨 第 一 种 组合 F第 二 种 组 合 第 三 种 组 合5、杆件设计5.1 上弦杆整个上弦架采用等截面，按 BC 杆件之最大设计内力设计。（ 受 压 ）NN-36087-360.k上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度： cmlox.在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取： cloy30选用 2L100 12，A=45.6c ，2m56.4,03.ixyi武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 8)(3712.0,157.1356.402.9. 类bilil yyx .0,yx直 接 取由 于。 2215mN5.1465.0387mNfAN5.2 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按 cd 杆最大设计值计算。 NkN38250.cd，根据桁架下弦支撑布置情况，得 ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距cmlox30 cmloy9离约为 100mm，可不考虑螺栓孔的削弱。选用 2L100 80 6，A=21.2c ，2m6.4,.ixyi3501926.40.3yxililkNfkmNA2178.38525.1 武汉工程大学课程设计土木工程毕业设计 9所需截面适合。5.3.斜