某厂机器加工车间-《钢结构》课程设计说明书.docVIP

河南理工大学钢结构设计课程设计说明书 钢结构课程设计说明书作 者 姓 名： 专业、班级 ： 学 号 ： 31120700 指 导 教 师： 郑 新 志 设 计 时 间： 2015.07.05 河 南 理 工 大 学Henan Polytechnic University目 录1.1设计资料1 1.1.1 车间一般情况1 1.1.2 钢材和焊条的选用11.1.3 屋架形式、尺寸及支撑布置11.2荷载及内力计算2 1.2.1荷载计算21.2.2内力计算21.3 杆件计算41.3.1 上弦杆4 1.3.2 下弦杆5 1.3.3 端斜杆“aB”5 1.3.4 斜腹杆“Kg-ge”6 1.3.5 竖杆“Ie”71.4 节点设计12 1.4.1 下弦节点“b”121.4.2上弦节点“B”13 1.4.3屋脊节点“K”14 1.4.4支座节点“a”15某工厂钢屋架设计说明书1.1 设计资料1.1.1 车间一般情况某桥天津某厂机器加工车间，跨度，长度，柱距，车间内设有一台起重量为的中级工作制桥式吊车。采用预应力钢筋混凝土大型屋面板和泡沫混凝土保护层，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20。1.1.2 钢材和焊条的选用屋架钢材选用Q235B，要求保证屈服点和含碳量。旱田选用E43型，手工焊。1.1.3 屋架形式、尺寸及支撑布置由于采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，故选用梯形屋架。屋架计算跨度： 屋架端部高度： 跨中高度： 屋架高跨比： 为了使屋架节点受荷，配合屋面板宽，腹杆体系大部分采用下弦节点间为的人字形式，仅在跨中，考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式干洗，屋架跨中起拱按计算为，几何尺寸如图1-1所示。 根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上下弦杆横向水平支撑，横向水平支撑设在第二柱间。在设置横向水平支撑的同一柱间，设置竖向支撑三道，分别设置在屋架的两端和跨中。屋脊节点及屋架支座处沿厂房设置通长刚性系杆，屋架下弦跨中设置一道通长柔性系杆（详见1-1），凡与横向支撑连接的屋架编号为GWJ-2，不与横向支撑连接的屋架编号为GWJ-1。1.2荷载及内力计算1.2.1荷载计算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。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式跨长计算，跨度单位为。（1）永久荷载：预应力混凝土大型屋面板 20mm厚水泥砂浆找平层 80mm厚泡沫混凝土保护层 屋架和支撑自重 永久荷载总设计值 （2）可变荷载屋面活荷载 可变荷载总设计值 计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况：全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载： 全跨永久荷载 +（左）半跨可变荷载全跨节点永久荷载： 半跨节点可变荷载： 全跨桁架包括支撑 + 半跨屋面板自重 + 半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重： 半跨屋面板自重及活荷载： 、为使用阶段荷载情况，为施工阶段荷载情况。,为相应各杆中荷载组合情况下，作用在桁架上的节点荷载。1.2.2内力计算先求得的桁架各杆件的内力系数（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2-1 桁架杆件内力组合表 表2-1杆件名称内力系数第一种组合F第二种组合第三种组合内力组合全跨左半跨右半跨+最大计算拉力 最大计算压力上弦ABBDDFFHHIIK0-11.25-18.07-21.42-22.24-22.690-8.13-12.4513.8013.00-13.450-3.12-5.62-7.62-9.24-9.240-472.43-758.83-899.51-933.95-952.840-444.91-709.26-832.30-852.45-871.350-400.72-666.66-777.79-819.29-834.210-249.99-387.43-437.05-422.99-435.880-133.86-275.47-293.79-335.84-338.290-472.43-758.83-899.51-933.95-952.84下弦abbccddeef+4.45+10.68+13.37+13.54+10.54+1.57+4.45+6.64+8.43+10.54+6.02+15.13+20.01+21.97+21.08+252.80+635.37+840.29+922.61+885.23+238.86+596.12+781.74+848.26+792.27+213.55+541.17+722.38+803.19+792.27+136.08+330.32+419.37+434.03+359.62+69.32+185.91+263.37+315.56+359.62+252.80+635.37+840.29+922.61+885.23斜腹杆aBBbbDDccFFddHHeeggKlg-8.32+6.31-4.95+3.27-2.04+0.74+0.44-1.38+3.65+4.37+0.65-2.93+2.63-2.54+2.25-2.19+1.96-1.92+1.74-2.05-2.050-11.25+8.94-7.49+5.52-4.23+2.70-1.48+0.36+1.60+2.32+0.65-472.43+375.43-314.54+231.81-177.63+113.38-62.15+15.12+67.19+97.43+27.29-446.59+352.23-292.13+211.96-158.32+96.09-45.20-0.23+85.27+115.51+27.29-339.05+319.77-270.88+202.97-159.64+106.86-66.03+27.29+34.99+58.88+21.56-254.39+195.17-155.71+105.99-70.43+31.90+2.10-30.02+93.36+113.99+18.62-129.45+109.87-99.85+82.35-73.90+60.20-52.60+42.30-38.77-34.83+3.56375.43231.81113.382.1042.3093.36115.5127.29-472.43-314.54-177.63-66.03-30.02-38.77-34.83竖腹杆AaCbEcGdleJgKf-0.50-1.00-1.00-1.00-1.50-1.0000000000+0.65-1.0-1.0-1.0-1.5-1.50-20.99-41.99-41.99-41.99-62.99-41.990-20.99-41.99-41.99-41.99-62.99-41.990-16.59-33.17-33.17-33.17-49.76-33.170-14.33-28.65-28.65-28.65-42.98-28.650-2.735-5.47-5.47-5.47-8.21-5.40-20.99-41.99-41.99-41.99-62.99-41.9901.3 杆件计算1.3.1 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按IK杆件的最大设计内力设计。 上弦杆计算长度：在桁架平面内，节间周线长度；在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取 因，故截面宜选用不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力为，查资料得，节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。设，查得，需要截面积； 需要的回转半径： 根据需要的、查角钢规格表，选用216010012短肢相并（如图3-1），按所选角钢进行验算： 由于，查表得 满足要求。图3-1 上弦杆截面1.3.2 下弦杆整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的de杆计算。 ，（因跨中有通长系杆）所需截面积为：选用21409010短肢相并（如图3-2）。 ，。 图3-2 下弦杆截面 图3-3 端斜杆截面1.3.3 端斜杆“aB”杆件轴力 计算长度。因，故采用等肢角钢，选用210010（如图3-3），其截面参数： 。 由于，查表得 满足要求。1.3.4 斜腹杆“Kg-ge”此杆是再分式桁架的斜腹杆，在g节点处不断开，两段杆件内力不同：最大拉力： ， 最大压力： ， 在桁架平面内的计算长度： 在桁架平面外的计算长度：选用2705（如图3-4），其截面参数： 满足要求。 图3-4 Kg-ge截面 图3-5端斜杆截面1.3.5 竖杆“Ie”,；，选用2705（如图3-5），其截面参数： 满足要求。其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，所有计算结果列于表3-1中 - 6 -河南理工大学钢结构设计课程设计说明书1.4 节点设计1.4.1 下弦节点“b”各杆的内力由表2-1查得。这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，然后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用E43型焊条，角焊缝的抗压和抗剪设计值。设Bb杆的肢背和肢尖焊缝采用和，则所需的焊缝长度为肢背 ，取肢尖 ，取设Db杆的肢背和肢尖焊缝和，则所需的焊缝长度为肢背 ，取肢尖 ，取Cb杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。根据上面求得的焊缝长度，并按构造要求留出间隙及制作和装配误差，按比例会出节点大样图，确定节点板尺寸为。下弦杆与节点板的焊缝长度为，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，则肢背的应力为：满足要求。1.4.2上弦节点“B”Bb杆与节点板的连接焊缝尺寸与B节点相同。Ba杆与节点板的连接焊缝尺寸按同样的方法计算。,肢背和肢尖焊缝分别采用和，则所需的焊缝长度为：肢背 ，取肢尖 ，取为了便于在上弦搁置屋板，节点板的上边缘可缩进肢背，用塞缝连接，这时肢背焊脚尺寸： 肢尖焊脚尺寸： 上弦与节点板间焊缝长度为，承受集中力，上弦肢背槽焊缝内的应力为： 肢尖焊缝承担弦杆内力差偏心距 偏心力矩 ，则 满足强度要求。1.4.3屋脊节点“K”弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角切除，且截去垂直肢的一部分宽度，一般为。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。，每条焊缝的长度为： ，取拼接角钢总长 ，取竖肢需切去 ，取，并按上弦坡度热弯。计算屋脊处弦杆与节点板的连接焊缝，取，需要的焊缝长度： 故按构造决定节点板长度。1.4.4支座节点“a”(1) 支座底板的计算支座反力：支座底板的按构造要求取用，若仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为，验算柱顶混凝土的抗压强度：式中：混凝土抗压强度设计值 底板厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支撑而另两相邻边自由的班，每块板的单位宽度的最大弯矩为：