钢结构课程设计任务书(附施工图

钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书班级： 土木工程 学号： 姓名： 一、设计资料某厂房总长度90m，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距6m。1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：同学用Q235钢，焊条为E43型；或用Q345钢，焊条为E50型。二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置：所选跨度为24m，积灰荷载1.2，保温层0.65 KN/m2钢材采用Q235。其设计强度为215KN/,焊条采用E43型，手工焊接。屋架的计算跨度L。=24000-2150=23700，端部高度：h=1990mm(轴线处)，h=2140(计算跨度处)。屋架形式及几何尺寸见图一所示： 图一三、荷载与内力计算：1、荷载计算：活荷载于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 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层 0.65 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2总计：3.25 KN/可变荷载标准值：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35KN/m2雪荷载屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/积灰荷载1.2KN/（学号700）总计：1.9 KN/永久荷载设计值 1.23.25 KN/=3.9KN/可变荷载设计值 1.41.9 KN/=2.66KN/屋面坡度不大，对荷载影响较小，未予考虑。风荷载对屋面为吸引力，重屋盖可不考虑。2、荷载组合：一般考虑全夸荷载，对跨中的部分细杆可以考虑半跨荷载，因为本设计在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜复杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。组合： 全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.9KN/+2.66KN/) 1.56=59.04KN3、内力计算：内力设计值如下图所示：屋架杆件内力组合表杆件名称全跨系数计算内力P*1(KN)上弦AB0.0000BCD-8.72-514.8DEF-13.53-798.81FGH-15.26-900.95HI-14.71-868.48下弦ac+4.73+279.26ce+11.53680.73eg+14.65864.94gf+15.17895.64腹杆Aa-0.5-29.52aB-8.87-523.68Bc+6.88406.20cC-1.0-59.04cD-5.44-321.18De+3.70218.45eE-1.0-59.04eF-2.46-145.24Fg+1.1165.53gG-1.0-59.04gH+0.021.18HI-1.08-63.76h . 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、杆件截面设计：腹杆最大内力N=-523.68KN，由钢结构教科书P189表7.4可知：中间节点板厚度可取12mm,支座节点板厚可取14mm。1、 上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-900.95KN。计算长度：屋架平面内取节点轴线长度 lox=150.8cm。屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节点长度loy=300cm。因：2lox=loy 选用2L140*12，需要截面积=65cm需要回转半径ix=4.31cm需要回转半径iy=6.23cm按所选角钢进行验算：由于/t=14/1.2=11.7填板每个节间放一块（满足L1范围内不少于两块），=75.4cm40i=40*4.31=172.4cm2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=895.64KN。计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=1500mm。屋架平面外根据支撑布置，取 loy=12000mm。计算需要净截面面积= 选用2L1258012(短肢相并)，A=4680,=2.24cm,=6.15cm按所选角钢进行验算：取=A(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则不计截面削弱影响)3、 端斜杆Ba已知N=-523.6KN 因为 故采用等肢角钢，使=A=3860,=3.05cm,=4.52cm。截面刚度和稳定验算：由于 b/t=10/1.0=10=0.6792 所选截面合适。填板放两块，4、斜杆Bc已知：N=406.2KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=屋架平面外根据支撑布置，取 loy=2608mm。A=1880,=2.47cm,=3.65cm。填板放两块，5、 斜杆Dc已知：N=-321.18KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=屋架平面外根据支撑布置，取 loy=263cm。A=1374,=2.16cm,=3.24cm。填板放两块，6、 中竖杆Je已知：N=0KN中竖杆选用2L705的角钢，并采用十字形截面，见图10： 满足要求。填板放五块，其余各杆截面选择过程不一一列出，计算结果见表二：杆件名称内力设计值N(KN)计算长度(cm)选用截面截面积A（）回转半径（cm）计算应力填 板块上弦杆-900.95150.8300短肢相并2L140901252.82.546.8152.61500.844-1852下弦杆905.343991185短肢相并2L125801246.82.246.15192.7350/193.52Aa-23.47201.5201.5T型截面2L5059.61.532.45131.71500.3795-64.42Ba-473.09247.9247.9T型截面2L1001038.63.054.5281.31500.6792-180.52Bb382.04198.3247.9T型截面2L80618.82.473.6580.3350/203.42Cb-46.93174.2217.8T型截面2L5059.61.532.45113.91500.4705-103.92Db-318.68210.4263T型截面2L1001038.63.054.5269.01500.757-109.12Dc239.36210.4263T型截面2L70513.742.163.2497.4350/174.22Ec-73.69188.5235.6T型截面2L70513.742.163.2487.31500.6392-83.92E132.3894.1117.6T型截面2L5059.61.532.4561.5350/33.71F1-46.9394.2117.8T型截面2L5059.61.532.4561.51500.7995-61.11c1-192.43147.2388.3T型截面2L80618.82.473.65110.21500.4918-208.12G1-157.70 Gd 23.04229.1286.4T型截面2L80618.82.473.65106.1150/12.262-137.052500.6024-121.02Hd0209.8262.2T型截面2L70513.742.163.2497.11500.575702H20144.8181T型截面2L5059.61.532.4594.61500.590402I20104.9T型截面2L5059.61.532.4568.61500.759401J2-d253.50154.8387T型截面2L70513.742.163.24126.0350/38.92-40.191500.406-72.42Je0252252十字型截面2L70513.742.162.16116.7150/02五、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉，抗压和抗剪强度设计值各杆件内力由表二查得，最小焊缝长度不应小于8和40mm。1、下弦节点b 见图11(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜杆Db与节点的连接焊缝计算：N=318.68KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=180mm肢尖： 取=120mm（3）斜杆Cb与节点的连接焊缝计算：N=46.93KN因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸焊缝长度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=621.27-254.58=369.29KN;设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=120mm（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，按比例做出构造详图，从而定出节点尺寸，如图12所示：1、 上弦节点B 见图13（1）斜杆Bb与节点板连接焊缝的计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜杆Ba与节点板连接焊缝的计算：N=473.09KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm和6mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=180mm肢尖： 取=150mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘的上肢背可缩进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=46.9332KN，焊角尺寸为5mm。所需槽焊缝长度为： 取=60mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差： N=473.09-0=473.09KN偏心距 e=90-21.9=68.1mm设肢尖焊角尺寸为8mm，设所需焊缝长度为400mm，则：（4）节点板尺寸：如图14所示：1、 屋脊节点J见图15（1） 弦杆与角钢连接焊缝计算：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，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来计算。N=825.09KN设肢尖、肢背焊角尺寸为8mm， 取=300mm拼接角钢长度取 2300+50=650mm。（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=825.0915=123.8KN。设肢尖焊角尺寸为8mm，弦杆一侧焊缝长度为200mm。（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，取焊角尺寸焊缝长度40mm 取=60mm。（4）斜杆J2与节点板的连接焊缝计算： N=53.5KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=60mm肢尖： 取=60mm（5） 节点板尺寸如图16所示：4、下弦跨中节点e 见图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=905.34KN设肢尖、肢背焊角尺寸为8mm，则需焊缝长度为： 取=300mm拼接角钢长度取 2300+20=620mm。（2）弦杆与节点板连接焊缝计算,其内力按下弦杆内力的15计算:N=905.3415=135.8KN设肢背与肢尖的焊角尺寸为6mm，弦杆一侧所需焊缝长度为：肢背： 取=90mm肢尖： 取=60mm（3）节点板尺寸，如图18所示：5、 端部支座节点a 见图19：(1)为了便于施焊，下弦角钢水平肢的地面与支座地板的距离一般不小于下弦伸出肢的长度，故可取160mm，在节点板中心线左侧设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为12mm。支座底板计算：支座反力：R=473.09sin57.4+23.4=422.03KN。取加劲肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造需求取地板尺寸为240mm360mm,偏安全地取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： 满足要求。地板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算、节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支撑而另两边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：式中-地板下的平均应力， -两边支撑对角长度， -系数 由决定，为两边支撑的焦点到对角线的垂直距离，由三角形面积关系得=0.50 查表得=0.0602地板厚度 取t=20mm（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力： 设肢焊缝尺寸为6mm，设所需焊缝长度为170mm，则：所以加劲肋高度不小于170mm即可。（3）节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算:设底板连接焊缝传递全部支座反力 R=422.03KN 设焊缝尺寸为8m