24m梯形钢屋架设计.doc

钢结构课程设计学生姓名：李 兴 锋学 号：20094023227所在学院：工程学院专业班级：09级土木(2)班指导教师：目 录1、设计资料32、屋架形式和几何尺寸53、节点荷载设计54、屋架荷载65、杆件截面选择66、屋架杆件计算总表137、焊缝计算148、杆件应力计算169、节点设计1910、课程设计小结2511、设计手写稿2712、施工图28 T型钢架课程设计任务书一、设计资料某车间（或厂房）跨度L，长度96m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i = 1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.55kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm400mm。其他设计资料如下：A跨度编号A1A2A3A4L（m）18212430B永久荷载编号B1B2B3屋面永久荷载标准值（kN/m2）0.30.50.7注：表中给出的永久荷载尚未包含屋架和支撑自重。C雪荷载编号C1C2C3C4C5雪荷载标准值（kN/m2）0.550.300.600.650.70D积灰荷载编号D1D2D3厂房类别水泥厂烘干房（屋面无挡风板）水泥厂机修间（屋面有挡风板）水泥厂机修间（屋面无挡风板）二、题目分配 雪荷载跨度C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5A1159131721252933374145495357A22610141822263034384246505458A33711151923273135394347515559A44812162024283236404448525660跨度 永久荷载B1B2B3注：土木07-1班执行D1组合；土木07-2班执行D2组合；土木07专升本执行D3组合。各班学生在题目分配表中找到自己学号所对应的设计资料并结合各自班级的D组合进行设计。三、设计要求计算书：内容应详尽，主要内容应包括：设计任务书，材料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑布置，荷载汇集，杆件内力计算及组合，杆件截面选择，典型节点设计（屋脊、跨中拼接节点，上下弦节点）等。图纸：应符合制图规范及要求，表达应完整；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必要的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特殊零件的大样图；在图的左上角绘制屋架简图，并注明杆件几何长度（左半跨）及杆件内力设计值（右半跨），图面右侧应绘制材料表及编写有关文字说明，如钢材型号、附加说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等。（注：采用A1图纸594mm841mm）四、主要参考资料1. 戴国欣主编钢结构（第三版）武汉：武汉理工大学出版社，20072. 夏志斌，姚谏钢结构原理与设计北京：中国建筑工业出版社，20043. 张耀春主编钢结构设计原理北京：高等教育出版社，20044. 汪一骏等钢结构设计手册（第三版）北京：中国建筑工业出版社，20045. 建筑结构荷载规范（GB500092001 ）6. 钢结构设计规范（GB500172003）7. 建筑结构制图标准（GB/T501052001）1、设计资料(1）某厂房跨度为24m，总长96m，柱距6m，檩条间距1.5m。(2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400400，混凝土强度等级为C30。(3）屋面材料为压型钢板复合板。(4）采用梯形钢屋架。(5）钢材选用Q345B，焊条为E43型。(6) 永久荷载标准值0.4kN/，风压0.50 kN/，活荷载标准值0.5 kN/，雪荷载0.30 kN/，积灰荷载0.75 kN/。2、屋架形式和几何尺寸屋面坡度；i=（31901990）/11850=1/10；屋架计算跨度；L02400030023700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm。屋架几何尺寸如图所示：24米跨屋架几何尺寸3节点荷载设计；由可变效应控制的组合:F（1.20.784+1.40.50+1.40.90.75）1.5623.2722kN由永久荷载效应控制的组合:F（1.350.784+1.40.70.5+1.40.90.75）1.56022.4406 kN节点荷载取为23.2722 kN支座反力为8F=186.1776Kn4.将荷载23.2722kN作用于屋架整个跨度，其受力图如下：5杆件截面选择腹杆最大内力N=15.2523.2722=354.9KN,选中间节点板厚度为10mm，支座节点板厚度12mm。(1) 上弦整个上弦杆采用等截面，按最大内力N=-15.2523.2722=354.9KN计算在屋架平面内：计算长度 l=l。=150.8cm, l=300cm 选用2 110 14 A=2 29.06 =58.12 cm i=3.34cm i=5cm 截面验算：刚度：l/ i150.8/3.32=45.42150 l/ i=300/5=60150双角钢T形截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=110/10=110.58 l/ b=0.58300/11=15.8 则：故由60.02查附表得0.807整体稳定：填板每节间放一个：l=95.540i=402.79=111.6故上弦杆采用211014截面形式（2）下弦整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=15.1723.2722=353KN计算选2 100808l300cm l=1200cm,A213.927.8 cm，i 2.37cm ，i4.73cml/ i300/2.37=126.6350l/ i=1200/4.73=253.7350=353103/(27.8102)= 127N/ f=215N/mm填板每节间放一个：l=15080i=802.379=189.6故下弦杆采用2 100808短肢相并（3）腹杆 3,4,8选一个人截面，内力最N8.8723.2722=206.42KNl286.40.8=229.12cm l=286.4 cm选用2 906 A=21.28 cm i 2.79cm ，i4.05cml/ i229.12/2.79=82.12150l/ i=286.4/4.05=70.7150双角钢T型截面绕对称轴（Y）轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=90/6=15,由查表得0.68982则413.281000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ f填板放两个：l=95.540i=402.79=111.6采用2906截面形式(4) 9, 13 ,14 , 19选用一个截面，内力最大值为3.7023.2722=86.1 KN选用2805A2 l7.9115.82 cm，i 2.48cm ，i3.63cml3390.8=271.2cm l=339cml/ i271.2/2.48=109.3150l/ i=339/3.63=93.46150双角钢T型截面绕对称轴（Y）轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=80/5=16,由查表得0.6708则86.11000/(0.6708*15.82*100)= 97.7N/ f=215N/填板放三个：l=90.440i=402.48=99.2采用2805截面形式（5）1， 6， 11， 16， 18， 选一个截面，内力最大值为：1*23.2722=23.2722kN选用2805A2 l7.9115.82 cm，i 2.48cm ，i3.63cml3390.8=271.2cm l=339cml/ i271.2/2.48=109.3150l/ i=339/3.63=93.46150双角钢T型截面绕对称轴（Y）轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=80/5=16,由查表得0.6708则23.27221000/(0.6708*15.82*100)= 26.4N/ f=215N/mm填板放三个：l=84.7540i=402.48=99.2采用2805截面形式（6）21杆 内力：1.94*23.2722=45.15kN选用2708A21.34 cm，i 2.68cm ，i2.68cml3190.9=287.1cm l=287.1cml/ i287.1/2.68=107.1150l/ i=287.1/2.68=107.1150双角钢T型截面绕对称轴（Y）轴应按弯扭屈曲计算长细比b/t=70/8=8.75,由查表得0.4966则45.151000/(0.4966*21.34*100)= 42.6N/ f=215N/ 放两块填板:L=106.340i=40*2.68=107.2cm采用2708截面形式6.屋架杆件计算总表杆件名称杆件号内力设计值kN计算长度所用截面计算应N/ 容许长细比【】杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝mm填板数ll上弦2,5,7,10,1215,17,20-354.9150830211014206150每节间1下弦22,23,24,2535330001202100808127350每节间1腹杆 (3)-206.422530253029061411506110660241602090.42613290675.21506806402(8)-123.32291.22864290684.21506706402(9)86.12291.228642805981505605403(13)-56.82499.23124280538.11505405403(14)262499.231242L80516.41505405403(19)-2.527123390280528.81505405403(1)-122005200528059.41505405403(6)-23.2722183222902805261505405403(11)-23.2722207225902805261505405403(16)-23.2722231228902805261505405403(18)0.52712339028050.31505405403(21)45.1525712871270842.615054054027、焊缝计算在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为：角钢肢背所需焊缝长度：角钢肢尖所需焊缝长度：（3）N=8.8723.2722=206.4kN/m =6mm= 取110mm= 取60mm（4）N=6.8723.2722=159.88kN/m =6mm= 取80mm= 取40mm（8）N=5.4323.2722=126.4kN/m =6mm= 取70mm= 取40mm（9）N=3.7023.2722=86.1kN/m =5mm= 取60mm= 取40mm（13）N=2.4423.2722=56.8kN/m =5mm= 取40mm= 取40mm（14） =1.1223.2722=26.1kN/m =5mm= 取40mm= 取40mm（19）N=1.0823.2722=25.1kN/m =5mm（1）N=0.523.272211.6361kN/m =5mm（6）(11) (16) N=1.0823.2722=25.1kN/m =5mm（18）N=0.0223.2722=0.4654kN/m =5mm（21）N=1.9423.2722=45.15kN/m =6mm= 取40mm= 取40mm杆件计算长度：mm杆件平面内平面外（120052005（2）（5）（7）（10）（12）（15）（17）0.81507或0.815081507或1508（22）30003000（23）（24）（25）0.83000=24003000（3）25302530（4）0.82613=2090.42613（6）0.82290=18322290（8）0.82864=2291.22864（9）0.82864=2291.22864（11）0.82590=20722590（13）0.83124=2499.23124（14）0.83124=2499.23124（16）0.82890=23212890（18）0.83390=27123390（19）0.83390=27123390（21）31900.93190=28718. 杆件应力计算上弦: 206N/mm下弦: 127 N/mm腹杆:(3) 141 N/mm (4) (8) =0.6898 (9) 98 (13) =0.9422 (14) (19) =0.549 (1) =0.807 (18) 9. 节点设计 （1） 下弦节点：（22）（4）（6）（8）（23） （4） 则所需焊缝长度： 肢背：mm 肢尖：mm （6）肢背：mm 肢尖： mm （8）肢背：mm 肢尖：mm 下弦杆与节点板连接焊缝; 内力差：（11.53-4.73）23.2722=158.3kN 由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是305mm 取=6mm 角焊缝计算长度：=305.12=293mm肢背角焊缝应力为：（2） 上弦节点： （2）（3）（4）（5）的交点 （6）肢背：mm 取130mm 肢尖： mm 取80mm （6）肢背：mm 肢尖： mm 节点荷载：F=23.2722kN 取=12mm 肢尖焊缝承担内力差偏心距e=110-35=75mm 偏心矩M=e=20430075=15.32kNm 采用=10mm 则有对M有：则肢尖焊缝长度为：（3） 屋脊节点： 杆（20）内力：N=14.7623.2722=343.5kN 取=10mm 拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧总长度： 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝长度为：=306.7/4=77mm 拼接角钢总长度： 取200mm 拼接角钢采用与上弦相同截面211014 除去棱角外 竖肢需切去： 肢背(4) 屋脊下边的节点:（19）肢背：mm 肢尖：mm （21）肢背：mm 肢尖：mm （5） 支座节点： 焊缝计算： （1）肢背：mm 肢尖：mm （3）肢背：mm 肢尖：mm 底板计算： 支座反力 混凝土强度 所需底板净面积： 锚栓直径d=25cm 按构造需采用底板面积为： 垫板采用10010020, 孔径26mm 实际底板净面积为: 底板实际应力: 查表得: 则有 M= 所需底板厚度: 用t=16mm 底板尺寸为: 28028016 加劲肋与节点板连接焊缝计算: 一个加劲肋的高度厚度取与中间节点板相同: 35014010, 采用 对V: 对M: 节点板加劲肋与底板连接焊缝采用=8mm, 实际焊缝总长度为: 焊缝设计应力: 课程设计小结设计安排第一天： 和同班级人集中学习讨论开始设计第二天： 资料查阅与解决设计中存在的问题，开始荷载计算第三天： 杆件内力的计算及杆件截面的选择，初步绘制CAD图第四天： 杆件的连接（节点板的设计），并绘制CAD图第五天： 完成施工祥图并整理资料通过这次钢屋架课程设计，我对其普通钢屋架的造型计算构造和施工图绘制有了初步的了解。总结了一下，获得的东西还真是不少。首先是钢屋架荷载的