钢结构课程设计

1、会计学1钢结构课程设计钢结构课程设计第1页/共68页二、屋架施工详图第2页/共68页某厂房，柱距某厂房，柱距6m，采用梯形钢屋架、，采用梯形钢屋架、1.56.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面柱上，上柱截面400400，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为，屋面坡度为1:10。地区计算温度高于。地区计算温度高于-20 ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下度，屋架下弦标高为弦标高为18m；厂房内桥式吊车为；厂房内桥式吊车为2台台150/30t（中级工作制），锻锤为（中级工作

2、制），锻锤为2台台5t。 10:1i第3页/共68页第4页/共68页第5页/共68页钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。钢屋盖结构由屋面、屋架和支撑三部分组成。第6页/共68页图图 无檩屋盖无檩屋盖 平面屋架在屋平面屋架在屋架平面外的刚度和架平面外的刚度和稳定性很差，不能稳定性很差，不能承受水平荷载。因承受水平荷载。因此，为使屋架结构此，为使屋架结构有足够的空间刚度有足够的空间刚度和稳定性，必须在和稳定性，必须在屋架间设置支撑系屋架间设置支撑系统。统。 上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑 下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 垂直支撑垂直支撑 组成组成第7页/共

3、68页图为屋架上弦平面图，在未设上弦平面内的支撑桁架图为屋架上弦平面图，在未设上弦平面内的支撑桁架时，虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受时，虽有檩条把各个屋架连成一片，但当屋架上弦杆因受压而失稳时，整个上弦会屈曲成一个压而失稳时，整个上弦会屈曲成一个“半波半波”。第8页/共68页如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上如在房屋两端的柱间内设置上弦横向支撑桁架，则屋架上弦将屈曲成多个弦将屈曲成多个“半波半波”，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦，从而提高上弦杆的整体稳定性，亦即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面即提高了承载能力。由此可见平面桁架如无支撑系统从侧面

4、“扶持扶持”，将不能发挥它的承重作用。，将不能发挥它的承重作用。第9页/共68页 1.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑组成：组成： 屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆屋架上弦、斜向杆件、檩条、系杆 作用：作用：保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在保证屋架侧向刚度和屋盖的空间刚度，减小上弦在平面外计算长度，承受和传递端墙的风荷载。平面外计算长度，承受和传递端墙的风荷载。 布置：布置： 上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度区段上弦横向水平支撑一般应设置在房屋两端或纵向温度区段两端的第一柱间或第二柱间，其两端的第一柱间或第二柱间，其最大间距为最大间距为60m，否则在中间否则在中间应增设

5、一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在应增设一道或几道支撑。有时可将其布置在第二个柱间，但在第一个柱间要第一个柱间要设置刚性系杆设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力。以支持端屋架和传递端墙风力。 第10页/共68页a 屋架上弦横向水平支撑屋架上弦横向水平支撑第11页/共68页 2.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑组成：组成： 屋架下弦杆、斜杆、系杆屋架下弦杆、斜杆、系杆作用：作用： 山墙抗风柱的支点，承受并传递水平风荷载、山墙抗风柱的支点，承受并传递水平风荷载、悬挂吊车的水平力和地震引起的水平力，减小下弦的平悬挂吊车的水平力和地震引起的水平力，减小下弦的平面外计算长度，减小下弦的振

6、动。面外计算长度，减小下弦的振动。布置：布置： 与上弦横向支撑布置在同一开间，形成稳定的空间体与上弦横向支撑布置在同一开间，形成稳定的空间体系，系，其其最大间距为最大间距为60m。 屋架跨度大于屋架跨度大于18m时时，屋架下弦设有悬挂吊车时，屋架下弦设有悬挂吊车时，抗风柱支承在屋架下弦时，抗风柱支承在屋架下弦时，屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。屋架下弦设通长纵向支撑时，宜设屋架下弦横向支撑。第12页/共68页 下弦横向水平支撑。在相邻两下弦横向水平支撑。在相邻两榀桁架的下弦平面内沿跨度全榀桁架的下弦平面内沿跨度全长设置。其杆件形式同上弦横长设置。其杆件形式同上弦横向水平支撑。向

7、水平支撑。下弦平面下弦平面第13页/共68页 3.下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 组成：组成：系杆、斜杆系杆、斜杆作用：作用：增加屋盖空间刚度，承增加屋盖空间刚度，承受和传递吊车横向水平制动力。受和传递吊车横向水平制动力。布置：布置：屋架两边，与横向支撑屋架两边，与横向支撑形成封闭框。形成封闭框。 当房屋较高、跨当房屋较高、跨度较大、空间刚度要求较高时，度较大、空间刚度要求较高时，设有支承中间屋架的托架，或设设有支承中间屋架的托架，或设有重级或大吨位的中级工作制桥有重级或大吨位的中级工作制桥式吊车等较大振动设备时，均应式吊车等较大振动设备时，均应在屋架端节间平面内设置纵向水在屋架端节间平面内

8、设置纵向水平支撑。平支撑。 一般情况可以省掉。一般情况可以省掉。下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑第14页/共68页一般房屋的屋盖不设纵向水平支撑：当房屋设有托架时，一般房屋的屋盖不设纵向水平支撑：当房屋设有托架时，必须在托架范围及其此端各廷伸一个柱间的下弦端节间平面必须在托架范围及其此端各廷伸一个柱间的下弦端节间平面内设置下弦纵向水平支撑。内设置下弦纵向水平支撑。下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑虚线为柔性杆；实线为刚性杆虚线为柔性杆；实线为刚性杆第15页/共68页组成：组成：系杆、斜杆系杆、斜杆 作用：作用：使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证侧向稳定。使相邻屋架形成几何不变的空间体系，保证

9、侧向稳定。 布置位置：布置位置：屋架的垂直屋架的垂直支撑应与上、支撑应与上、下弦横向水下弦横向水平支撑设置平支撑设置在同一柱间。在同一柱间。每隔每隔4 45 5个个开间布置一道。开间布置一道。 4.垂直支撑垂直支撑第16页/共68页 无天窗，跨度无天窗，跨度l30m，布置在屋，布置在屋架两端、跨度架两端、跨度l/3处处 。布置原则布置原则: （1）梯形或平行弦屋架）梯形或平行弦屋架 无天窗，跨无天窗，跨度度l30m，布置，布置在屋架两端、跨在屋架两端、跨中。中。 图图 a 垂直支撑的布置垂直支撑的布置图图 b 垂直支撑的布置垂直支撑的布置第17页/共68页垂直支撑即在相邻两榀桁架的对应竖杆垂直

10、支撑即在相邻两榀桁架的对应竖杆(或斜杆或斜杆)间平间平面内设置的作为支撑的垂直桁架。通常情况下，当梯形屋面内设置的作为支撑的垂直桁架。通常情况下，当梯形屋架跨度架跨度l30m时在两端和跨度中央共设三道。时在两端和跨度中央共设三道。垂直支撑垂直支撑第18页/共68页当当l30m时在两端时在两端以及跨度以及跨度 l3处或天窗处或天窗架侧柱处共设四道。架侧柱处共设四道。l /3l /3l /3第19页/共68页 作用：作用：在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦在无支撑的开间处，保证屋架的侧向稳定，减小弦杆的计算长度，传递水平荷载。杆的计算长度，传递水平荷载。 系杆分系杆分刚性系杆（既能受拉也

11、能受压）和柔性系杆（只能刚性系杆（既能受拉也能受压）和柔性系杆（只能承受拉力）承受拉力）两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦两种。屋架主要支承节点处的系杆，屋架上弦脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。脊节点处的系杆均宜用刚性系杆。布置：布置： 在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。在横向支撑或垂直支撑节点处应沿房屋通长设置系杆。 水平横向支撑设在第二柱间时，水平横向支撑设在第二柱间时，第一柱间第一柱间端屋架需与第端屋架需与第二榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系杆均可。二榀屋架用刚性系杆连接，其余设置刚性或柔性系杆均可。 屋脊节点、屋架支座节点设置刚性系杆。屋脊节点、屋架支座节点

12、设置刚性系杆。5.系杆系杆第20页/共68页末设水平支撑的桁架，其上、下弦的侧向支承点由系杆末设水平支撑的桁架，其上、下弦的侧向支承点由系杆来保证。系杆通常设于屋架两端以及有垂直支撑位置的上、来保证。系杆通常设于屋架两端以及有垂直支撑位置的上、下弦节点，并设于屋脊和天窗架侧柱位置的上弦节点。下弦节点，并设于屋脊和天窗架侧柱位置的上弦节点。f柔性系杆柔性系杆K 刚性系杆刚性系杆此外，对受压的此外，对受压的上弦，必要时也对下上弦，必要时也对下弦，还应根据控制弦弦，还应根据控制弦杆长细比的要求按一杆长细比的要求按一定间距增设中间系杆。定间距增设中间系杆。第21页/共68页第22页/共68页)mkN(

13、011. 012. 02Lg作用于屋架上的荷载有：作用于屋架上的荷载有：永久荷载：永久荷载：屋架屋架(包括文撑包括文撑)自重；自重；屋面恒荷载屋面恒荷载(屋面板、屋面上的保温层、防水层、水泥屋面板、屋面上的保温层、防水层、水泥砂浆找平层等屋面做法的重量砂浆找平层等屋面做法的重量)；.可变荷载：可变荷载：屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载。屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载。荷载计算第23页/共68页荷荷 载载 计计 算算 表表恒荷载分项系数一般取恒荷载分项系数一般取1.21.2，活荷载分项系数一般取，活荷载分项系数一般取1.41.4。荷荷 载载 名名 称称标标 准准 值（值（kN/m2）设设 计计 值（值

14、（kN/m2）预应力混凝土大型屋面板预应力混凝土大型屋面板三毡四油防水层三毡四油防水层20mm厚找平层厚找平层屋架和支撑自重屋架和支撑自重管道荷载管道荷载永久荷载总和永久荷载总和屋面活荷载屋面活荷载积灰荷载积灰荷载可变荷载总和可变荷载总和第24页/共68页二、屋架施工详图第25页/共68页节点荷载汇集简图第26页/共68页第27页/共68页第28页/共68页屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F第二种组合第二种组合杆件计算内力（kN）全跨左半跨右半跨F1+ F2F1+ F2F3+ F4F3+ F4上弦杆下弦杆斜腹杆竖杆第29页/共68页第30页/共68页第31页/共68页二、

15、屋架施工详图第32页/共68页轴拉杆按强度确定杆件所需的截面面积：轴拉杆按强度确定杆件所需的截面面积： 轴压杆按稳定条件计算所需的毛截面面积：轴压杆按稳定条件计算所需的毛截面面积： 先假定先假定 ，弦杆，弦杆80左右，腹杆左右，腹杆100左右，查表左右，查表 ，算出，算出A，选定材料规格，再验算。选定材料规格，再验算。fNA/nfNA/截面计算截面计算轴心受拉杆件应验算轴心受拉杆件应验算强度和长细比强度和长细比要求。轴心受压杆件和要求。轴心受压杆件和压弯构件要压弯构件要计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。计算强度、整体稳定、局部稳定和长细比。内力很小或按构造设置的杆件，可按容许长细比选择构内

16、力很小或按构造设置的杆件，可按容许长细比选择构件的截面。首先计算截面所需的回转半径：件的截面。首先计算截面所需的回转半径：ixlox ，iyloy ，或，或iminlo 。再根据所需的再根据所需的ix、iy 、 imin，查角钢规格表选角钢，确定截面。，查角钢规格表选角钢，确定截面。第33页/共68页第34页/共68页第35页/共68页二、屋架施工详图第36页/共68页第37页/共68页腹杆与弦杆或腹杆与腹腹杆与弦杆或腹杆与腹杆之间焊缝的净距，不杆之间焊缝的净距，不宜小于宜小于10 mm，或者杆，或者杆件之间的空隙不小于件之间的空隙不小于1520mm。190页页下弦节点下弦节点第38页/共68

17、页节点板的确定节点板的确定节点板的厚度按腹杆内力查表确定节点板的厚度按腹杆内力查表确定节点板的外形应尽可能简单而规则，一般采用矩形、平节点板的外形应尽可能简单而规则，一般采用矩形、平行四边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件轴线的夹角行四边形和直角梯形等。节点板边缘与杆件轴线的夹角不应小于不应小于1515度。单斜杆与弦杆的连接应使之不出现连度。单斜杆与弦杆的连接应使之不出现连接的偏心弯矩。节点板的平面尺寸，一般应根据杆件截接的偏心弯矩。节点板的平面尺寸，一般应根据杆件截面尺寸和腹杆端部焊缝长度画出大样图来确定。面尺寸和腹杆端部焊缝长度画出大样图来确定。190190页页第39页/共68页节点板应伸出

18、弦杆节点板应伸出弦杆l015mm以便焊接。腹杆与节点板以便焊接。腹杆与节点板的连接焊缝按第的连接焊缝按第3章角钢角焊继承受轴心力方法计算。章角钢角焊继承受轴心力方法计算。弦杆与节点板的连接焊缝，应考虑承受弦杆相邻节间弦杆与节点板的连接焊缝，应考虑承受弦杆相邻节间内力之差内力之差NN2-N1，按下列公式计算其焊脚尺寸：，按下列公式计算其焊脚尺寸：第40页/共68页为便于大型屋面板的放置，常将节点板缩进上弦角钢背，缩进为便于大型屋面板的放置，常将节点板缩进上弦角钢背，缩进距离不宜小于距离不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于，也不宜大于t，t为节点板厚度。角钢为节点板厚度。角钢背凹槽的塞焊缝可假

19、定只承受屋面集中荷载，按下式计算其强背凹槽的塞焊缝可假定只承受屋面集中荷载，按下式计算其强度：度： 弦杆相邻节间的内力差弦杆相邻节间的内力差NN2-N1，则，则由弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊继承受，由弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊继承受，计算时应计人偏心弯矩计算时应计人偏心弯矩M ne ne (e为角钢为角钢肢尖至弦杆轴线距离肢尖至弦杆轴线距离)，按下列公式计算：，按下列公式计算：第41页/共68页弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。工厂拼接用于型钢长度不够或弦杆截面有改变时在制造厂进行工厂拼接用于型钢长度不够或弦杆截面有改变时在制造厂进行的拼接，这种拼接

20、的位置通常在节点范围以外。的拼接，这种拼接的位置通常在节点范围以外。工地拼接用于屋架分为几个运送单元时在工地进行的拼接，这工地拼接用于屋架分为几个运送单元时在工地进行的拼接，这种拼接的位置一般在节点处，为减轻节点板负担和保证整个屋种拼接的位置一般在节点处，为减轻节点板负担和保证整个屋架平面外的刚度，通常不利用节点板作为拼接材料，而以拼接架平面外的刚度，通常不利用节点板作为拼接材料，而以拼接角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面，使弦角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同的截面，使弦杆在拼接处保持原有的强度和刚度。杆在拼接处保持原有的强度和刚度。第42页/共68页屋脊节点屋脊节点第

21、43页/共68页拼接角钢为独立零件，左、右两半屋架工地拼接后，拼接角钢为独立零件，左、右两半屋架工地拼接后，再将拼接角钢与左右两半榀屋架的弦杆焊接。为便于安再将拼接角钢与左右两半榀屋架的弦杆焊接。为便于安装就位节点板与右方腹杆间应设一个安装螺接连接；装就位节点板与右方腹杆间应设一个安装螺接连接；拼接角钢应与左、右弦杆间设拼接角钢应与左、右弦杆间设2个安装螺栓固定夹紧。个安装螺栓固定夹紧。第44页/共68页屋脊节点三视图屋脊节点三视图第45页/共68页下弦跨中节点下弦跨中节点第46页/共68页下弦下弦跨中节点三视图跨中节点三视图第47页/共68页第48页/共68页第49页/共68页二、屋架施工详

22、图第50页/共68页第51页/共68页 施工图需明确施工图需明确屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺寸，屋架几何尺寸，各部分详图，相关尺寸，构件所用钢材的钢号、材料规格，连接材料的强度指标、规格，构件所用钢材的钢号、材料规格，连接材料的强度指标、规格，焊条型号，焊缝长度、厚度，防腐处理等。焊条型号，焊缝长度、厚度，防腐处理等。 桁架施工图桁架施工图 起拱：起拱：跨度较大的屋架，特别是荷载较大时，中间挠度跨度较大的屋架，特别是荷载较大时，中间挠度较大，因此为确保安全使用和外部美观，一般跨度较大，因此为确保安全使用和外部美观，一般跨度24m的梯的梯形屋架和跨度形屋架和跨度15m的三角形屋架，中间起拱约

23、为跨度的的三角形屋架，中间起拱约为跨度的1/500。施工图的内容施工图的内容第52页/共68页 1.通常在图纸的左上角用合适的比例画以屋架简图。一半通常在图纸的左上角用合适的比例画以屋架简图。一半标出几何长度，另一半杆件的计算内力值。标出几何长度，另一半杆件的计算内力值。 2.屋架的正面图。其轴线图与节点图可取不同比例，如轴屋架的正面图。其轴线图与节点图可取不同比例，如轴线可用线可用1:301:20，杆件截面和节点尺寸可用，杆件截面和节点尺寸可用1:151:10，以，以使节点画清楚些。使节点画清楚些。 3.屋架上下弦杆的平面图、屋架端部和跨中的侧面图及必屋架上下弦杆的平面图、屋架端部和跨中的侧

24、面图及必要的剖面图。要的剖面图。 4.标注尺寸，要全部注明各杆件和板件的的定位尺寸和孔标注尺寸，要全部注明各杆件和板件的的定位尺寸和孔洞位置等。洞位置等。 5.编制材料表，对所有零件应进行详细编号，编号应按零编制材料表，对所有零件应进行详细编号，编号应按零件的主词、上下，左右一定的顺序逐一进行。件的主词、上下，左右一定的顺序逐一进行。 6.文字说明包括所用钢材的钢号及保证项目；焊条型号，文字说明包括所用钢材的钢号及保证项目；焊条型号，焊接方法和质量要求；图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸要求；焊接方法和质量要求；图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸要求；油漆、加工和运输要求等。油漆、加工和运输要求等。施工图

25、的内容施工图的内容第53页/共68页第54页/共68页屋架正面图屋架正面图 （主要）（主要） 轴线轴线杆件杆件腹板焊缝腹板焊缝定节点板形状定节点板形状 标尺寸标尺寸 2 2 种比例种比例 轴轴 线线 1 1：3030 杆件、节点杆件、节点 1 1：1515 第55页/共68页1.1. 上、下弦杆平面、端部和跨中侧面上、下弦杆平面、端部和跨中侧面 注意螺栓孔位置、实虚线、填板位置、注意螺栓孔位置、实虚线、填板位置、 拼接点拼接点; ; 2.2. 尺寸尺寸 轴线至肢背距离轴线至肢背距离 5 5mmmm 的倍数的倍数 三道三道 节点中心至杆近端距离节点中心至杆近端距离: :定杆件长度定杆件长度 节点

26、中心至节点板边缘距离节点中心至节点板边缘距离: :定节点板尺寸定节点板尺寸 板件和角钢的切角、切棱、切肢、栓孔位置板件和角钢的切角、切棱、切肢、栓孔位置 第56页/共68页区别区别 工厂焊工厂焊 有支撑有支撑 GWJ GWJ- -2 2 螺栓孔螺栓孔 工地焊工地焊 无支撑无支撑 GWJ GWJ- -1 1 1.1. 材料表材料表 编号编号 按主次、上下、左右按主次、上下、左右 上下弦杆上下弦杆腹杆腹杆 完全相同编同一个号；完全相同编同一个号； 仅螺栓孔、切肢对称标正、反仅螺栓孔、切肢对称标正、反 配料表：节点板按外轮廓尺寸配料表：节点板按外轮廓尺寸 第57页/共68页第58页/共68页第59页

27、/共68页第60页/共68页第61页/共68页某厂房，柱距某厂房，柱距6m，采用梯形钢屋架、，采用梯形钢屋架、1.56.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面柱上，上柱截面400400，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为，屋面坡度为1:10。地区计算温度高于。地区计算温度高于-20 ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下度，屋架下弦标高为弦标高为18m；厂房内桥式吊车为；厂房内桥式吊车为2台台150/30t（中级工作制），锻锤为（中级工作制），锻锤为2台台5t。 10:1i第62页/共68页 3.下弦纵向水平支撑下弦纵向水平支撑 组成：组成：系杆、斜杆系杆、斜杆作用：作用：增加屋盖空间刚度，承增加屋盖空间刚度，承受和传递吊车横向水平制动力。受和传递吊车