土木建筑工程系钢结构课程设计任务书.pdf

土木建筑工程系 钢结构 课程设计任务书 一 设计资料 一 建筑物基本条件 某锻造厂有一跨度为 18m 的单跨封闭式车间 厂房总长 90 m 柱距 6 m 屋面坡度为 i 1 3 屋面采用纤维水泥波形瓦 有吊顶 外檐口采用自由落水 屋 架的下弦标高为 9 5m 抗震设防烈度为 7 度 拟 设 计 15m 跨 三 角 形 钢 屋 架 简 支 于 钢 筋 砼 柱 上 上 柱 截 面 尺 寸 450mm 450mm 柱的砼强度等级为 C20 结构构件安全等级为二级 二 设计题目 1 屋面做法 纤维水泥波形瓦 0 20 2 m KN 干铺油毡一层 0 05 2 m KN 木望板 20mm 0 13 2 m KN 檩条 0 10 2 m KN 管线等 0 10 2 m KN 吊顶 0 30 2 m KN 2 可变荷载 基本雪压 0 3KN m 2 基本风压 0 7 2 m KN 屋面活荷载 0 5 KN m 2 积灰荷载 0 5 KN m 2 三 制作及安装条件 1 钢屋架运送单元和支撑杆件均在钢结构构件加工厂制作 工地安装采用手工 焊接 2 钢屋架与支撑杆件采用普通螺栓连接 二 课程设计要求 一 计算书 完成计算书一份 内容包括 1 目录 2 设计依据 1 选题 按屋面做法荷载和数值 永久荷载 可变荷载 屋架形式与几何 尺寸 2 选择钢材 焊条及焊接方法 3 基本设计条件 3 绘制屋盖体系及支撑布置图 4 荷载计算 包括荷载组合 5 内力计算 1 确定杆件内轴力 A 用结构力学求解器求解各杆件内力系数 B 杆件轴力 节点荷载 内力系数 C 将轴力值填写在屋架简图上 2 内力组合 设计屋架时 应考虑以下三种组合 使用阶段组合一 全跨永久荷载 全跨可变荷载 使用阶段组合二 全跨永久荷载 半跨可变荷载 施工阶段组合三 全跨屋架及支撑自重 半跨大型屋面板 半跨屋面活荷载 6 杆件截面设计 7 屋面节点设计 8 结束语 二 施工图 1 绘制屋架施工图一张 2 图纸规格 A2 图纸 420 mm 594 mm 3 图面内容 1 屋架几何尺寸与内力图 习惯绘在图面的左上角 比例尺 1 150 1 300 2 屋架正面图 画对称的半榀 轴线比例尺 1 20 或 1 30 3 上下弦杆俯视图 杆件比例尺 1 10 或 1 15 4 必要的剖面图 端竖杆 中竖杆及垂直支撑连接处 5 屋架支座详图及零件详图 6 材料表 7 施工说明 8 标题栏 4 制图要求 采用铅笔绘图 图面布置合理 文字规范 线条清楚 符合制图标 准 达 到施工图要求 5 时间安排 第十五周 布置设计任务 屋盖支撑系统的布置 内力系数的计算 上机 第十六周 荷载计算 内力计算 杆件计算 节点计算 第十七周 施工图的绘制 钢结构课程设计指导书 一 钢屋架结构设计的内容 钢屋盖结构一般由屋面板 懔条 屋架和支撑等组成 钢屋架结构设计通常包括以下几 个部分 1 屋面材料的选择 采用轻质高强 耐火 防火 保温和隔热性能好 构造简单 施工方便 并能工业化 生产的建筑材料 目前 我国常用的屋面材料主要有压型钢板 太空板 各种石棉瓦 瓦楞铁 预应力混凝土槽瓦等 2 屋盖结构体系的确定 根据屋面材料和屋面结构布置情况的不容 钢屋盖结构可以分无懔体系和有檩体系 在选用屋盖结构体系时 应综合考虑建筑物的规模 受力特点 使用要求 材料供应 情况 施工和运输条件等 采用以确定最佳方案 一般对于横向刚度要求较高的中型 以上厂房和民用建筑 宜采用大型屋面板的无檩体系 而对于刚度要求不高的中小型 厂房和民用建筑 特别是不需要做保温层的房屋 则宜采用具有轻型屋面材料的有檩 体系 3 屋架支撑布置 为使屋架具有足够的承载力 使屋盖结构形成一个空间整体刚度较好的体系 需进行 支撑布置 重要内容包括 确定支撑的形式以及位置 选择支撑杆件的截面形式和尺 寸 设计支撑与屋架的连接 自选比例在计算书中绘出支撑系统布置图 各构件代号 屋架 GWJ XX 垂直支撑 CC XX 上弦支撑 SC XX 下弦支撑 XC XX 刚性系杆 GG XX 柔性系杆 LG XX 4 檩条设计 主要包括 选择檩条的形式和计算所需截面尺寸 进行檩条的布置 檩条与屋面和屋 架的连接 5 屋架杆件的设计 主要包括 杆件内力分析和计算 选择杆件截面的形式 并根据强度 刚度 稳定性 的要求计算截面所需截面尺寸 6 节点设计 要实现钢屋架的安全可靠 除了各杆件要有足够的强度 刚度 和稳定性之外 屋架 节点也需要有足够的强度 屋架的节点设计包括 计算杆件和节点板连接焊缝的焊脚 尺寸和长度 确定节点板的形状和尺寸 屋架拼接节点和支坐节点的设计 二 荷载计算与内力分析 1 荷载计算 1 按照屋面做法 各层材料的标准荷载 求出恒荷载的设计值 2 雪荷载与屋面活荷载不同时考虑 取不利值 求出活荷载设计值 3 求出屋架节点荷载和节间荷载设计值 2 内力计算 1 计算半跨 左 右 和全跨单位节点力作用下的各杆件内力系数 2 杆件轴力 节点荷载 内力系数 3 确定弦杆内弯矩 当屋架弦杆有节简荷载时 弦杆内除了有轴向力之外还有弯矩 为了简化 可以 按照简直梁计算出 0 M 上弦杆端节间弯矩取 0 8 0 M 其余节点 节间取 0 6 0 M 3 内力组合 设计屋架时 应考虑以下三种 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 3 全跨屋架及支撑自重 半跨大型屋面板 半跨屋面活荷载 三 杆件设计 1 确定钢屋架各杆件的计算长度 2 确定屋架节点板的厚度 mm 5 根据杆件内力大小 参考有关规定选取 教材 159 页 表 7 5 3 选择合理的截面形式 1 轴力杆件尽可能按等稳定性设计 2 上下弦杆截面选择要考虑受力性能以及与支撑等构件的连接要求 3 连接垂直支撑的杆件 常用两个等肢角钢组成的十字形截面 使垂直支撑在穿力时不 至于产生偏心 4 杆件截面规格总计不应超过 5 6 种 最小角钢规格为 L45 4 或者 L56 36 4 4 轴心受压杆件截面设计 1 选择截面 可由经验或资料初选型钢 或者先假定长细比 由稳定性求出所需角钢的 面积 f N A 根据型钢表初选型钢 2 截面校核 强度 f A N n 稳定 f A N 刚度 4 截面调整 根据校核结构 调整型号使杆件截面设计达到安全可靠和经济合理 5 轴心受拉杆件截面设计 1 选择截面 先假定长细比 由强度条件求出所需角钢的面积 f N A 根据 型钢表初 选型钢 2 截面校核 强度 f A N n 刚度 3 截面调整 同压杆 6 压弯杆件截面设计 1 选择截面 根据经验或者资料初选型钢 确定型钢面积 A 2 截面校核 刚度条件 y x 强度验算 f W M A N nx x x n 弯矩作用平面内的稳定性 f N N w M A N Ex x x x mx X 8 0 1 1 1 f N N W M A N Ex x x x mx 2 2 25 1 1 弯矩作用平面外杆件的稳定性 f M M A N x b X tx y 1 四 节点设计 1 计算连接焊缝 画出节点计算简图 根据钢屋架各杆件内力 计算各节点处杆件肢尖和 肢背与节点板连接所需要的焊缝厚度及长度 2 确定节点板的形状和尺寸 在施工图中完成 五 钢屋架施工图的绘制 施工图绘图要点 1 施工图比例 1 屋架几何尺寸与内力图 习惯绘在图面的左上角 比例尺 1 150 1 300 2 屋架正面图 画对称的半榀 轴线比例尺 1 20 或 1 30 3 上下弦杆俯视