某厂机器加工车间-《钢结构》课程设计说明书

1、河南理工大学钢结构设计课程设计说明书 钢结构课程设计说明书 作者姓名： 专业、班级： 学 号：31120700 指导教师：郑新志 设计时间：2015.07.05 河南理工大学 Henan Polytech nic Uni versity 目 录 1.1设计资料1 1.1.1车间一般情况1 1.1.2 钢材和焊条的选用 1 1.1.3屋架形式、尺寸及支撑布置 1 1.2荷载及内力计算2 1.2.1荷载计算2 1.2.2内力计算 2 1.3杆件计算4 1.3.1上弦杆4 1.3.2下弦杆5 1.3.3 端斜杆“ aB” 5 1.3.4 斜腹杆“ Kg-ge” 6 1.3.5 竖杆“ le” 7 1

2、.4节点设计12 1.4.1下弦节点“ b” 12 1.4.2上弦节点“ B” 13 1.4.3屋脊节点“ K ” 14 1.4.4支座节点“ a” 15 河南理工大学钢结构设计课程设计说明书 某工厂钢屋架设计说明书 1.1设计资料 1.1.1车间一般情况 某桥天津某厂机器加工车间，跨度 30m，长度180m，柱距6m，车间内设有一台起 重量为30t的中级工作制桥式吊车。采用1.5 6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和 80mm 泡沫混凝土保护层，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为 C20。 1.1.2钢材和焊条的选用 屋架钢材选用Q235B，要求保证屈服点和含碳量。旱田选用E43型，手工

3、焊。 1.1.3屋架形式、尺寸及支撑布置 由于采用1.5 6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，故选用梯形屋架。 屋架计算跨度： Lo L 30029700mm 屋架端部高度： H。 200mm 跨中高度： H Ho “i 2000 29700 0.134853490mm 2 2 屋架高跨比： H 34901 L0 297008.5 为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节点间为 3m的 人字形式，仅在跨中，考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式干洗，屋架跨中起拱按Lo 500 计算为，几何尺寸如图1-1所示 根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上下弦杆横向水平支撑，横向水平支

4、撑设 在第二柱间。在设置横向水平支撑的同一柱间，设置竖向支撑三道，分别设置在屋架的两 端和跨中。屋脊节点及屋架支座处沿厂房设置通长刚性系杆， 屋架下弦跨中设置一道通长 柔性系杆(详见1-1 )，凡与横向支撑连接的屋架编号为 GWJ-2，不与横向支撑连接的屋 架编号为GWJ-10 1.2荷载及内力计算 1.2.1荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活 荷载计算。屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(Pw 0.12 0.011 跨长)计算，跨度单位为m (1) 永久荷载： 预应力混凝土大型屋面板1.35 1.4 1.89kN / m2 2

5、0mm厚水泥砂浆找平层1.35 0.02 20 0.54kN / m2 80mm厚泡沫混凝土保护层1.35 0.08 6 0.648kN/m2 屋架和支撑自重1.35 (0.12 0.011 30) 0.608kN/m2 2 永久荷载总设计值3.686kN / m (2) 可变荷载 屋面活荷载1.4 0.7 0.98kN / m2 可变荷载总设计值0.98N / m2 计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况： 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载：F (3.686 0.98) 1.5 6 41.99kN 全跨永久荷载+ (左)半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：F1 3.686 1

6、.5 6 33.17kN 半跨节点可变荷载：F2 0.98 1.5 6 8.82kN 全跨桁架包括支撑 +半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点桁架自重：F3 0.608 1.5 6 5.47kN 半跨屋面板自重及活荷载：F4 (1.89 0.686) 1.5 6 23.18kN 、为使用阶段荷载情况，为施工阶段荷载情况。F ,F1 F4为相应各杆中荷载 组合情况下，作用在桁架上的节点荷载。 122内力计算 先求得F 1的桁架各杆件的内力系数（F 1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后 求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表2-1 桁架杆件内力组合表表2-1 杆件名 称 内力系数（F

7、1) 第一种 组合 F X 第二种组合 第三种组合 内力组合 全跨 左半 跨 右半 跨 F1 X + F2 X F1 X + F2 X F3 X +F4 X F3 X + F4 X 最大计 算拉力 最大计 算压力 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 上 BD -11.25 -8.13 -3.12 -472.43 -444.91 -400.72 -249.99 -133.86 -472.43 DF -18.07 -12.45 -5.62 -758.83 -709.26 -666.66 -387.43 -275.47 -758.83 弦 FH -21.42 13.80 -7.62 -899.

8、51 -832.30 -777.79 -437.05 -293.79 -899.51 HI -22.24 13.00 -9.24 -933.95 -852.45 -819.29 -422.99 -335.84 -933.95 IK -22.69 -13.45 -9.24 -952.84 -871.35 -834.21 -435.88 -338.29 -952.84 ab +4.45 +1.57 +6.02 +252.80 +238.86 +213.55 +136.08 +69.32 +252.80 下 be +10.68 +4.45 +15.13 +635.37 +596.12 +541.17

9、 +330.32 +185.91 +635.37 cd +13.37 +6.64 +20.01 +840.29 +781.74 +722.38 +419.37 +263.37 +840.29 弦 de +13.54 +8.43 +21.97 +922.61 +848.26 +803.19 +434.03 +315.56 +922.61 ef +10.54 +10.54 +21.08 +885.23 +792.27 +792.27 +359.62 +359.62 +885.23 aB -8.32 -2.93 -11.25 -472.43 -446.59 -339.05 -254.39 -129.

10、45 -472.43 Bb +6.31 +2.63 +8.94 +375.43 +352.23 +319.77 +195.17 +109.87 375.43 bD -4.95 -2.54 -7.49 -314.54 -292.13 -270.88 -155.71 -99.85 -314.54 斜 De +3.27 +2.25 +5.52 +231.81 +211.96 +202.97 +105.99 +82.35 231.81 eF -2.04 -2.19 -4.23 -177.63 -158.32 -159.64 -70.43 -73.90 -177.63 腹 Fd +0.74 +1.96

11、+2.70 +113.38 +96.09 +106.86 +31.90 +60.20 113.38 dH +0.44 -1.92 -1.48 -62.15 -45.20 -66.03 +2.10 -52.60 2.10 -66.03 杆 He -1.38 +1.74 +0.36 +15.12 -0.23 +27.29 -30.02 +42.30 42.30 -30.02 eg +3.65 -2.05 +1.60 +67.19 +85.27 +34.99 +93.36 -38.77 93.36 -38.77 gK +4.37 -2.05 +2.32 +97.43 +115.51 +58.88 +

12、113.99 -34.83 115.51 -34.83 lg +0.65 0 +0.65 +27.29 +27.29 +21.56 +18.62 +3.56 27.29 Aa -0.50 0 +0.65 -20.99 -20.99 -16.59 -14.33 -2.735 -20.99 Cb -1.00 0 -1.0 -41.99 -41.99 -33.17 -28.65 -5.47 -41.99 竖 Ee -1.00 0 -1.0 -41.99 -41.99 -33.17 -28.65 -5.47 -41.99 腹 Gd -1.00 0 -1.0 -41.99 -41.99 -33.17 -

13、28.65 -5.47 -41.99 杆 le -1.50 0 -1.5 -62.99 -62.99 -49.76 -42.98 -8.21 -62.99 Jg -1.00 0 -1.5 -41.99 -41.99 -33.17 -28.65 -5.4 -41.99 Kf 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -10 - 1.3杆件计算 1.3.1上弦杆 整个上弦杆采用等截面，按IK杆件的最大设计内力设计。 N 952.84kN952840N 上弦杆计算长度：在桁架平面内，节间周线长度 150.8cm ；在桁架平面外，根据 支撑布置和内力变化情况，取 因lox 查资料得, 933.95 loy

14、2 150.8 (0.75 0.25)300.11cm 952.84 loy，故截面宜选用不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力为N 472.43kN， 节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度用12mm。 60，查得 0.807，需要截面积; N 952840 f 0.807 215 2 5491.7mm 需要的回转半径： 150.8 ix 60 2.5cm iy 型上5.00cm 60 根据需要的A、 2 A 60.20cm , I lox158.8 x ix 2.82 由于x y , 满足要求。 选用2L 160X100X12短肢相并(如图3-1), ix、iy查角钢规格表， 7.75c m,

15、按所选角钢进行验算： 300.11 38.72 7.75 2.85cm , iy 53.48 150 l oy y Iy 150 查表得x 0.840 N 952840 188.42 0.840 6020 215 2 L160X100X12 图3-1上弦杆截面 132下弦杆 整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的de杆计算 Nde 922.61kN922610N lox 300cm，loy 1485cm （因跨中有通长系杆） 所需截面积为： A N 9226104291mm242.91肘 f215 选用2L 140X90X10短肢相并（如图3-2） 2 2 A 44.6cm42.91cm ,

16、ix 2.56cm, iy 6.77cm。 下弦杆截面 图3-2 2L100X10 图3-3端斜杆截面 1.3.3端斜杆“aB 由于 l ox 253.5 83.1 x ix 3.05 loy 253.5 55.11 y Iy 4.60 150 150 y，查表得x 0.668 N 472430 183.69N / mm2 2 215N / mm xf 0.668 3850 杆件轴力N 计算长度lox l oy 3-3）,其截面参数： 472.43kN472430N 253.5cm。因l ly，故采用等肢角钢，选用2L100X0 （如图 2 A 38.5cm ix 3.05cm iy 4.60

17、cm。 满足要求 1.3.4 斜腹杆 Kg-ge” 此杆是再分式桁架的斜腹杆，在 g节点处不断开，两段杆件内力不同: 最大拉力：N Kg NKg 最大压力: 在桁架平面内的计算长度： 115.51kN , 38.87kN , lox Nge 93.36kN Nge 34.83kN 230.6cm 在桁架平面外的计算长度: loy 11 (0.75 0.25 診 461.1 (0.75 0.25 34)449 cm 38.87 选用2L705 (如图3-4) ,其截面参数： A 13.76cm2 ix 1.93cm l ox I oy iy 3.06cm 230.6 1.93 449 3.06

18、38770 xA 0.371 1376 119 150 146 150 2 76N /mm 2 215N / mm 满足要求。 135 竖杆 “ Ie ” ,选用2L NIe 62.99kN,lox 0.8 319 225.2cm,loy 319cm； NIe 62.99kN 705 （如图3-5），其截面参数： 2 A 13.76cm l ox lx l oy ly ix 1.93cm 2552 !32 1.93 竺104 3.06 62990 iy 3.06cm 150 150 123.4N / mm2 f 215N / mm2 3-1中 0.371 1376 满足要求。其余各杆件的截面选

19、择计算过程不一一列出，所有计算结果列于表 河南理工大学钢结构设计课程设计说明书 匸冷 乍 s TO 8 g MB in g aj d eH o a 扌 4 s l=t lS E s E s s m 5 W=|i rn s 1 s -v s s 中 M E f i 8 n S yn m g o 3； E E rM rs i i 6 寸 s m s m 8 m Z rqi 8 s i O 81 m g 11 o 9 s r-i KH J 回 vi D Q 萇 G V rr 寸 a en 詁 r*n LA fM a a * F E IC Z s s rj 9 I A. Ni s QO Li OQ r4 a 1- d E LA 3J QO r4 E 5 Ei s ic 寸 s GO E 9 寸 9 E 广i 8 W g Ch