09.12.31钢屋架课程设计指导书

钢屋架课程设计指导书 一 钢材选用一 钢材选用 一 考虑因素 结构或构件重要性 荷载性质 静或动载 连接方法 焊接 栓接 铆接 工作条件 工作温度 腐蚀介质 二 一般原则 重要结构 直接承受动载 低温工作 焊接连接 应选用质量较高钢 材 反之则可选用质量较低的钢材 对一般单层厂房的焊接钢柱和钢屋架 可采用 Q235 A F 附加冷弯合格条件 0 180 焊条可选用与钢材相对应的型号 二 桁架结构形式选择二 桁架结构形式选择 教材 P394 一 选型一般原则 1 满足使用要求 2 受理合理 3 制造简单 运输 安装方便 4 综合技术经济效果好 二 一般民用建筑屋架多用三角形桁架 工业厂房屋架多用梯形屋架 平行弦桁架 多用于屋架支撑 三 屋架主要尺寸确定三 屋架主要尺寸确定 教材 P394 一 屋架高度 对三角屋架 i 1 2 1 3 H 1 4 1 6 L 对梯形屋架 H 1 6 1 10 L H0 1 10 1 16 L 通常取 H0为 1 8 2 1M H0为端部高 H 为中部高 四 屋架支撑布置四 屋架支撑布置 教材 P398 一 上弦横向支撑 在房屋两端和伸缩缝两端第一或第二柱间设置上弦横向水平支撑 其间距 L0不超过 60M 为宜 二 下弦横向支撑 下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑设在同一柱间 当厂房跨度 L 18M 又无悬 挂式吊车或悬挂式吊车吨位不大 厂房内也无较大震动设备时 可不设下弦横向支撑 三 纵向水平支撑 纵向水平支撑设在屋架下弦端节间 设置原则 房屋内有托架 或有较大吨位重 中级工作制吊车 或有锻锤等大型振动 设备 及房屋较高 跨度较大 空间刚度要求高时 均应设置下弦纵向水平支撑 四 垂直支撑 设在横向水平支撑同一柱间 1 梯形屋架跨度 L 30M 三角屋架跨度 L 24M 时 在跨度中央设置一道垂直支撑 2 当跨度大于上述数值时 在跨度 1 3 处设置两道垂直支撑 3 梯形屋架 不论跨度大小 两端在各设一道垂直支撑 4 天窗架两端各设一道垂直支撑 当天窗跨度大于 12M 时 在天窗架中央再加设一 道垂直支撑 五 系杆设置 1 未设置垂直支撑的柱间 在垂直支撑的平面内 设置上下弦系杆 2 当采用檩条时 可不设上弦系杆 当采用大型屋面板时 可只在屋脊和两端设上 弦系杆 下弦系杆仍按 1 条设置 屋脊及主要支撑节点为刚性系杆 天窗侧柱处及下弦跨中 或附近 为柔性系杆 3 当横向水平支撑设在第二柱间时 在第一柱间横向支撑节点上设置刚性系杆 五 荷载和内力设计五 荷载和内力设计 一 荷载计算 P403 1 普通钢屋架永久荷载和可变荷载一般如下 荷载汇总表 标准值 K g设计值 g编 号 荷载名称 KN KN 1 防水层 SBS 改性沥青卷材防水 4mm 厚 2 找平层 找平层 1 3 水泥沙浆 20 厚 3 保温层 65 厚 苯板 20 30 厚 1 41 4 项共 4 找平层 1 3 水泥沙浆 掺聚丙烯 20 厚 0 94 5 预应力砼大型屋面板 1 4 6 屋架自重 0 12 0 011L 永久荷载总计 6 Ni k g1 2 6 1i g 7 屋面活荷载详见任务书 8 雪荷载详见任务书 9 积灰荷载详见任务书 10 风荷载 对屋面为吸力 且为重屋盖 故不计 可变荷载总计 7 7 或 8 8 项二者 取大者 9 9 项 1 4 标准值 2 荷载组合 P406 1 全跨永久荷载 全跨可变荷载 节点荷载 P 永久荷载 可变荷载 节间长 屋架间距 2 全跨永久荷载 半跨可变荷载 节点荷载 P左 永久荷载 可变荷载 节间长 屋架间距 P右 永久荷载 节间长 屋架间距 3 屋架和支撑 半跨屋面板重 半跨屋面活 或雪 载 取其较大值 节点荷载 P左 屋架和支撑重 屋面板重 活载 节间长 屋架间距 P右 屋架和支撑重 节间长 屋架间距 1 2 为使用阶段荷载组合 3 为施工阶段荷载组合 二 内力计算 一般图解法比较简单 1 图解法计算桁架内力 参见结构力学等书 2 计算内力系数 将单位荷载作用在半跨桁架上 求出各杆内力系数 用叠加原理 可求出全跨荷载作用下杆件的内力系数 例 上图桁架左半跨单位荷载作用下 AB 杆内力系数为 n1 A B 杆内力系数为 n1 当单位荷载全跨作用时 AB 杆内力系数为 n n1 n1 当单位荷载作用在右半跨时 杆内力系数为 n1 3 由内力系数 按三种内力组合 分别求出各杆内力 取最不利内力作为设计内力 六 杆件设计六 杆件设计 P414 一 杆件计算长度 1 等内力杆件计算长度见下表 确定桁架弦杆和单系腹杆 用节点板与弦杆连接 的长细比时 其计算长度按下 表采用 桁架弦杆和单系腹杆计算长度 L0 腹杆 弯曲方向弦杆支座斜杆 支座竖 杆 其他腹杆 桁架平面内 LL0 8L 桁架平面外 L1LL 斜平面 L0 9L L 为杆件几何长度 节点中心间距 L1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离 2 变内力杆件计算长度 当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的 2 倍且两节间的弦杆轴心压力不相 同时 则该弦杆在桁架平面外的计算长度 应按下式确定 L0 L1 0 75 0 25 0 5L1 1 2 N N 其中 N1为较大压力 N2为较小压力或拉力 压为正 拉为负 二 截面形式 P409 1 上弦杆 1 当不承受弯矩时 宜采用二不等肢角钢组成的 T 形截面 长肢外伸 2 有局部弯矩作用时 宜采用二等肢角钢组成的 T 形截面或二不等肢角钢组成的 T 形截 面 二短肢外伸 M 较大时 2 下弦杆 为便于和支撑连接 当采用二不等肢角钢组成的 T 形截面 长肢外伸 3 腹杆 1 支座处斜杆及竖杆 可采用二等肢角钢或二不等肢角钢 长肢外伸 组成的 T 形截面 2 其它腹杆当采用二等肢角钢组成的 T 形截面 3 连接垂直支撑的竖杆可采用二等肢角钢组成的十字截面 4 受力很小的腹杆可采用单角钢截面 三 杆件截面选择 1 一般要求 1 尽量选用肢宽而薄的角钢 但不得小于最小角钢 L45 4 L56 36 4 2 相近的角钢规格尽量统一 在一榀屋架中采用角钢型号一般不超过 5 至 6 种 3 尽量避免肢宽同而厚度不同的角钢 不得已时 厚度相差应大些 避免施工中混错 4 跨度 30M 时 上下弦杆允许不变截面 当跨度 30M 时 可采用变截面弦杆 使肢 宽减小 而保持厚度不变 5 由双角钢组成的十字形或 T 形截面 为保证二角钢共同工作 应在两角钢间加设缀板 即垫板 缀板厚度与节点板相同 宽度一般取 600mm 左右 缀板长度对 T 形截面应伸出 角钢肢宽 十字形截面则缩进 10 15mm 以便焊接 两侧向固定点间缀板不宜少于两个 最少一个 对十字形截面缀板要横竖两个方向设置 2 截面计算 1 轴心拉杆按强度计算净截面积 f N An 2 轴心压杆按稳定计算截面 f N A min 3 屋架杆件要满足刚度要求 压杆 150 拉杆 350 4 受压腹杆采用单角钢时 钢材强度应按规范乘以相应的折减系数 5 受力很小的杆件 当按长细比选截面 o li 七 节点设计七 节点设计 1 一般要求 1 节点板厚度见教材表 9 1 第 412 页 2 各杆轴线应汇交于一点 为施工方便 取型钢的形心轴至肢背距离为 5mm 的倍数 作 为杆轴线 3 角钢的切断面只能与轴线垂直 需要时 只能斜切靠肢尖的一半 4 节点板形状应简单 规整 一般至少有两条边平行 外形不得形成凹角 节点板大小 要包围节点所有杆端连接焊缝 5 汇交于节点板上的各种边缘之间应留 15 20mm 的空隙 直接受动荷为 30 40mm 避免焊缝过于密集 2 节点计算 见教材第 427 437 页 八 施工图绘制要求八 施工图绘制要求 P438 一 在图的左上角以较小比例绘出屋架简图 对于对称桁架 图中左半注明杆件长度 右半注明杆轴力 并注明起拱要求和屋面坡度 二 绘出各杆轴线 一般采用 1 20 1 30 的比例 三 用比轴线比例加大一倍的比例 一般采用 1 10 1 15 绘出杆件的截面宽度 四 按照杆件在节点板上最小距离的要求截断杆件 按同样比例画出各杆件所需焊缝长 度 按照节点板要包围焊缝画出简单规整的节点板 五 绘制屋架上 下弦杆的平面图及屋架端部和跨中的侧视图 在有关图上把和支撑连 接的螺栓孔位置标注清楚 一般对有 无支撑的屋架可用同一张施工图表示 只需在图中 标明哪些编号的屋架有此螺栓孔即可 六 标注尺寸 包括所有杆件的定位尺寸和孔洞位置等 定位尺寸指杆轴线至角钢肢背 的距离 以 5mm 为模数 节点中心至节点板上 下 左 右边缘的距离 要注意零件尺寸 以 10mm 为模数同时还应对板件和角钢的切角 切肢 削棱 栓孔直径和焊缝尺寸等详细标 明 分清工厂焊缝和工地焊缝 七 屋架起拱 P439 跨度的梯形屋架 当下弦无曲折时宜起拱 拱度约为跨度的 mL24 500L 八 编制材料表 当两个形状 尺寸相同只是栓孔对称的零件 可编同一零件号而注明 正和反 材料表包括各零件的截面 长度 数量 正 反 和自重 焊缝重量可在结构用 钢总量上增加 1 5 九 加注必要说明 包括所用钢材标号及保证项目 焊条型号 焊接方法和对焊缝的质 量要求 图中未注明的焊缝及栓孔尺寸要求 屋架的防腐做法及运输 加工等要求 总之 图纸全部要求要表达完整 十 参考资料 1 钢结构设计规范 GB50017 2003 中国计划出版社 2003 年出版 2 钢结构设计原理 丁阳编著 交大出版社 3 钢结构 魏明钟主编 4 钢结构 钟善桐遍 5 建筑结构设计综合手册 建筑结构设计综合手册 编制委员会编著 6 钢结构设计手册 上 下册 钢结构设计手册 编著委员会 中国建筑工业出版 社 钢屋架课程设计任务书 一 题目一 题目 某车间钢屋架 无吊车 无天窗 无振动 二 设计资料二 设计资料 1 车间柱网布置图 见图 2 2 屋架支承 铰支 于钢筋混凝土柱顶 砼强度等级 C25 3 屋面采用 1 5 6m 的预应力钢筋大型混凝土屋面板 屋面板不作支撑用 4 不考虑地震设防 5 可供应的钢材为普通碳素结构钢 型钢的最大长度为 15m 各种规格齐全 可选用各种类 型的焊条及螺栓 6 钢屋架采用工厂制作 运往工地安装 最大运输长度为 16m 运输高度为 3 65m 工地具有 足够的起重和安装条件 三 荷载三 荷载 屋架自重 0 12 0 011L KN L 屋架跨度 以米计 未包括天窗架但已包 括支撑自重在内 屋面做法 永久荷载 SBS 改性沥青防水卷材 4mm 厚 找平层 1 3 水泥砂浆 20 厚 保温层 65 厚 聚苯乙烯泡沫塑料板 3 20mkg 找平层 1 3 水泥砂浆 掺聚丙烯 20 厚 2 94 0 mKN 预应力大型屋面板及灌缝 1 4 KN 可变荷载 屋面活荷载 屋面积灰荷载 雪 载 可变荷载具体数据见表 1 每位同学根据学号选取 以上所给为荷载的标准值 四 四 设计要求设计要求 1 选择屋架形式并确定尺寸 布置腹杆并计算各杆件的轴线长度 可采用推荐屋架 见图 1 2 设计屋盖支撑布置 3 计算屋架杆件内力 4 选择杆件截面 5 设计节点 6 绘制屋架施工图 7 完成指导教师规定的增减内容 五 五 参考资料参考资料 1 钢结构设计规范 GB50017 2003 2 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 3 建筑制图标准 GB T50104 2001 4 建筑结构制图标准 GB T50105 2001 5 房屋建筑制图统一标准 GB T50001 2001 6 钢结构教材 7 钢结构设计手册 上 下册 表表 1 1 每位同学按学号顺序选取一组数据进行计算 屋面活荷载雪荷载积灰荷载 学号 KN KN KN 10 50 40 5 20 50 40 75 30 50 41 0 40 50 60 5 50 50 60 75 60 50 61 0 70 60 40 4 80 60 40 8 90 60 7