钢结构课设李.doc

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）辽 宁 工 业 大 学钢结构课程设计（论文）题目： 某车间27m梯形钢屋架设计 院（系）：土木建筑工程学院 专业班级： 建筑084 学 号： 080501121 学生姓名： 李 壮 指导教师： 张 旭 教师职称： 副教授 起止时间：2012.2.26-2012.3.9课程设计（论文）任务及评语院（系）：土木建筑工程学院 教研室：结构学 号080501121学生姓名李壮专业班级建筑084课程设计（论 文）题 目梯形钢屋架设计课程设计（论文）任务某厂车间，跨度27m，长度90m，柱距6m，车间内设两台300/50kN中级工作制吊车，采用1.56m预应力混凝土大型屋面板，屋面坡度i1/10。屋架支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400400mm，混凝土强度等级为C25，钢材采用Q235B钢，焊条采用E43型，手工焊。屋架屋面做法及荷载取值（荷载标准值）：永久荷载：三毡四油防水层 0.40kN/m2 水泥砂浆找平层 0.40 KN/m2 保温层 0.35 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.30KN/m2 预应力砼屋面板 1.45KN/m2 钢屋架及支撑重 （0.12+0.011跨度）KN/m2可变荷载：施工活荷载 0.70 KN/m2雪荷载 0.35KN/m2 积灰荷载 0.80 KN/m2 指导教师评语及成绩成绩平时进度20%计算书、图纸60%答辩20%合计指导教师签字： 学生签字： 年 月 日课程设计（论文）任务及评语目 录一.布置屋盖支撑4二、屋架的几何尺寸5三、屋架荷载分析及内力汇总表51、荷载分析52、内力汇总表7四、杆件截面设计91.上弦杆92.下弦杆103.端斜杆（3）114.腹杆（26）和（28）125.竖杆(23)13五、节点设计131、下弦节点172 .上弦节点193 .屋脊节点204 .下弦跨中节点225 .端部支座节点23一.布置屋盖支撑(如图)根据厂房总长度90m，跨度27m，有中级工作制桥式吊车，可在厂房两端的第一开间和中间各设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻腹杆间设置一道垂直支撑。 2、 屋架的几何尺寸三、屋架荷载分析及内力汇总表1、荷载分析活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 kN/水泥砂浆找平层 0.4 kN/保温层 0.35 kN/一毡二油隔气层 0.05 kN水泥砂浆找平层 0.3 kN/预应力混凝土屋面板 1.45 kN 钢屋架和支撑自重 0.12+0.01127=0.42 kN总计 3.37 kN可变荷载标准值活荷载 0.7 kN/雪荷载 0.35 kN/积灰荷载 0.8 kN/由可变荷载效应控制的组合：=1.23.371.40.71.40.90.8=6.032 kN/由永久荷载效应控制的组合：=1.353.371.40.70.71.40.90.8=6.24 kN/所以本设计按永久荷载效应控制设计荷载组合： 组合1全部恒、活荷载：全部恒、活荷载： P= 6.24 kN/1.5 m6 m=56.16 kN 组合2全跨恒荷载、半跨活荷载=1.33.37kN/1.5 m6 m=39.43kN=（1.40.71.40.90.8）kN/1.5 m6 m=17.89 kN 组合3全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载：屋架和支撑重：=1.20.421.56=4.54kN屋面板重和活荷载： =（1.21.45+1.40.7）1.56=24.48kN2、内力汇总表四、杆件截面设计腹杆最大内力，N= -568.34kN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=1094 KN（压杆）计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 =1507 mm 屋架平面外根据支撑 =4500 mm因为3，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如下图 上弦截面设=60，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.807需要截面积需要回转半径= =25 mm 根据计算需要的、 查角钢型钢表不等边角钢组，初选 2 L 18011012，A=6740， =31mm ， =87.6mm。按所选角钢进行验算由于 则： =58.4=150由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.816 所选截面合适。2 .下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=1042.89kN （拉杆）计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=4500mm 屋架平面外根据支撑布置取=7500mm计算需要净截面面积 选用 2 L16010010 且短肢相并，如下图A=5060， =28.5mm，=77.8mm。 下弦截面按所选角钢进行截面验算，取所选截面满足要求。3. 端斜杆（3）已知N568.34kN，2573mm因为，故采用等肢角钢设=80，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.688需要截面积.需要回转半径 根据计算需要的、 查角钢型钢表等边角钢组，初选 2 L 11010，A=4252， =33.8mm ， =50mm。 端斜杆（3）截面按所选角钢进行验算=76.1=150 =51.5=150由于 所以， 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.713 所选截面合适。垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为2个.4.腹杆26和28杆件26 ： 最大拉力： 最大压力：杆件28： 最大拉力： 最大压力：（2）计算长度屋架平面内： mm屋架平面外：=（0.75+0.25）=4486（0.75+0.25）=4397.9mm截面选择设=90，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，=0.621需要截面积需要回转半径 选用2705，（，,，）截面验算 =83.06=150 =132.87=150，只需求出，查轴心受力稳定系数表，0.373则： 故所选截面合适垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为5个.5、竖杆23（1）杆件内力：，Q235钢f=215N/mm；压杆=150；（2）上弦杆计算长度：屋架平面内： 屋架平面外：=3025mm（3）截面选择因杆件内力较小，取，查轴心受力稳定系数表，0.308则： 根据需要（A、）查角钢规格表，选用2705，,（4）截面验算，仅求查表，则：故所选截面合适6.中竖杆31已知N0，0.9 325mm2992.5mm中间竖杆选用2 L756的角钢，并采用十字形截面，如下图： 中竖杆31截面A=1776, mm, =129.55 =150 所选截面满足求垫板放置个数的确定： 所以放置垫板的个数为3个 各杆件计算长度见表2 表2杆件名称计算长度杆件名称计算长度上弦杆15074500141508.81886下弦杆45007500151034.41293119901990371664.8416252058.4257318、191664.84127718202275222601.632529228828602324203025122288286025162420301320602575271214.41518其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表326杆件名称内力设计值N（KN）选用截面截面积A（）回转半径（mm）计算应力（N/）填板(块)上弦杆-1094 2L1801101267403187.558.41500.816198.91下弦杆1042.892L16010010506028.577.8157.9350-206.113-568.342L11010425233.85076.11500.713187.4725448.162L11010425233.85051.46350-105.429-363.922L11010425233.85057.21500.822104.12212258.342L11010425233.85057.2350-60.76218、19-1962L807217224.637.5120.851500.437206.5223-85.682L705137621.633.1112.41500.481129.45226、28146.442L705137621.633.1132.871500.37383.3521-28.662L705137621.633.160.121500.80626.0027-57.322L705137621.633.168.731500.75854.96213-85.982L705137621.633.177.791500.70089.26215-57.322L705137621.633.139.061500.90346.13127-57.322L705137621.633.145.861500.87547.6111442.422L705137621.633.156.98350-30.8312538.232L705137621.633.161.33350-27.7822256.732L705137621.633.198.25350-41.233五、节点设计用E43型焊条进行节点焊接时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 。最小焊缝长度不应小于。1、下弦节点4如图 下弦节点4（1） 斜杆5与节点的连接焊缝计算：N=448.16kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背： 16=191mm，取200mm肢尖： 12=112mm，取120mm斜杆9与节点的连接焊缝计算：N=363.92kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背： +16=158mm，取160mm肢尖： +12=93.23mm，取100mm（3）竖杆7与节点板连接焊缝计算：N = 57.32kN因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm焊缝长度40mm，取=60mm（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=763.21-308.32454.89kN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为8mm，所需焊缝长度为：肢背： 16=206mm，取220mm肢尖： 16=79.5mm，取80mm（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如下图示： 节点板4尺寸 2 .上弦节点3 上弦节点3（1）斜5与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b中5杆计算相同。肢背：200mm肢尖：120mm（2）斜杆3与节点板连接焊缝计算，N=568.34kN。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背：16=238，取250mm肢尖： 12=138.9，取150mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=56.16kN，焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为:10=10=60.1mm ,取=70mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=572.830572.83kN =11025=85mm 设肢尖焊脚尺寸10mm，设需焊缝长度为480mm，则节点板尺寸： 节点板3尺寸3 .屋脊节点16 屋脊节点16（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。N=1094KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm，则需焊缝长度为，取=280mm拼接角钢长度取2280+50610mm（2）弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。N=109415%164.1kN，设焊脚尺寸为10mm，弦杆一侧焊缝长度为220 mm， （3）中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0kN此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=5mm焊缝长度40mm，取=60mm（4）斜杆28与节点板连接焊缝的计算N=146.44KN，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背：，取=120 mm肢尖：，取焊缝长度=50mm（2） 节点板尺寸：节点板16尺寸4 .下弦跨中节点17 下弦跨中节点17（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=1015.37kN设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为，取=300mm拼接角钢长度不小于2300+50=650mm（2）弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为肢背：，取=100mm肢尖：，按构造要求，取焊缝长度 40mm，取 =60mm（3） 节点板尺寸： 节点板17尺寸5 .端部支座节点1 节点1（1）为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度，故可取为160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为14mm。支座底板计算：支座反力取加劲肋的宽度为100mm，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm 400mm，偏安全地取有加劲肋部份