钢结构课程设计-钢屋盖设计任务书（梯形屋架）

钢结构课程设计

钢屋盖设计任务书（梯形屋架）一、设计资料某车间（或厂房）跨度L，长度72m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i=1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.50kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm×400mm。其他设计资料如下：A、跨度编号A1A2A3L（m）212427B、永久荷载编号B1B2B3屋面永久荷载标准值（kN/m2）0.61.21.8注：表中给出的永久荷载尚未包含屋架和支撑自重。C、雪荷载编号C1C2C3C4C5雪荷载标准值（kN/m2）0.300.550.600.650.70D、积灰荷载编号D1D2D3厂房类别锰、铬铁合金车间（屋面无挡风板）水泥厂机修间（屋面无挡风板）水泥厂机修间（屋面有挡风板）二、题目分配雪荷载跨度C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5A1147101316192225283134374043A2258111417202326293235384144A3369121518212427303336394245跨度永久荷载B1B2B3注：土木10（3）班执行D1组合；土木10（4）班执行D2组合；土木10（升本）执行D3组合。各班学生在题目分配表中按自己学号所对应的设计资料并结合各自班级的D组合进行设计。三、设计要求计算书：内容应详尽，主要内容应包括：设计任务书，材料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑布置，荷载汇集，杆件内力计算及组合，杆件截面选择，典型节点设计（屋脊、跨中拼接节点，上下弦节点）等。图纸：应符合制图规范及要求，表达应完整；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必要的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特殊零件的大样图；在图的左上角绘制屋架简图，并注明杆件几何长度（左半跨）及杆件内力设计值（右半跨），图面右侧应绘制材料表及编写有关文字说明，如钢材型号、附加说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等。（注：采用A1图纸594mm×841mm）四、主要参考资料1、戴国欣主编．钢结构（第三版）．武汉：武汉理工大学出版社，20072、夏志斌，姚谏．钢结构—原理与设计．北京：中国建筑工业出版社，20043、张耀春主编．钢结构设计原理．北京：高等教育出版社，20044、汪一骏等．钢结构设计手册（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，20045、建筑结构荷载规范（GB50009—2001）6、钢结构设计规范（GB50017—2003）7、建筑结构制图标准（GB/T50105—2001）

目录1.设计资料………………………12.屋架形式、几何尺寸及支撑布置……………13.荷载和内力计算………………13.1荷载计算…………………13.2荷载组合…………………23.3内力计算…………………34.杆件截面计算…………………34.1上弦………………………34.2下弦………………………44.3斜腹杆B-a………………44.4斜腹杆B-b………………54.5斜腹杆C-b………………55.节点设计………………………65.1下弦节点…………………65.2上弦节点…………………65.3屋脊节点…………………95.4支座节点………………106.参考资料……………………12钢结构课程设计PAGE11.设计资料某车间（或厂房）跨度27m，长度72m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i=1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.50kN/m2，雪荷载为0.55kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm×400mm。2.屋架形式,尺寸,材料选择及支撑布置屋架的计算跨度L0=L-300=26700mm,端部高度，中部高度h=3340mm(为)，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材采用。焊条采用型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，见图2和图3。图1屋架尺寸及内力图2上弦横向水平支撑图3．荷载和内力计算3.1荷载计算永久荷载标准值0.6kN/m2屋架和支撑自重恒荷载总和1.017kN/m2活荷载（或雪荷载） 0.55kN/m2积灰荷载0.5kN/m2可变荷载总和1.05kN/m23.2荷载组合节点荷载设计值按可变荷载效应控制的组合其中，永久荷载，荷载分项系数，屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数，组合系数，积灰荷载，。按永久荷载效应控制的组合其中，永久荷载，荷载分项系数，屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数，组合系数，积灰荷载，。故节点荷载取值为22.45，支座反力为Rd=10Fd=224.5KN其内力设计值见图13.3内力计算屋架在上述荷载组合下作用的计算简图如图2。有图解法得F=22.45kN时屋架各杆的内力系数（F=22.45kN作用于全跨），然后求出各种杆件的内力。计算结果如图1所示。 图3屋架内力图4.杆件截面选择腹杆最大内力-369.1kN（压）由屋架节点板厚度参考表可知中间节点板厚度取10mm，支座节点板厚取12mm。4.1上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算：。选用2L，，（b类）双角钢T型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比,故应按式（4.15）计算故由，按b类查附表4.2，得填板每个节点放一块（满足范围内不少于两块），4.2下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。选用2L，其板每个节间放一块，。4.3斜腹杆杆件B-a：选用2L（长肢相连），故按式（4.17）计算故由按b类查表得填板放2块杆件B-b：，按受压杆考虑（跨中腹杆在半跨和在半跨荷载作用下，内力变号），选用2L，填板每个节点放2块杆件D-b：，选用2L，查表得填板每个节点放2块杆件D-c：，选用2L，查表得填板每个节点放2块,杆件F-c：，选用2L，查表得填板每个节点放3块,杆件F-d：，选用2L，查表得填板每个节点放2块,杆件H-d：，选用2L，查表得填板每个节点放2块,杆件H-e：，选用2L，查表得填板每个节点放2块,杆件j-e：，选用2L，查表得填板每个节点放2块,4.4腹杆（1）杆件j-f：，选用2L，填板每个节点放3块,4.5屋架杆件截面选用表其余杆件截面选择见表1表1屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值(KN)计算长度(cm)所用截面截面积A()计算应力容许长细比杆件端部的角钢肢背和肢间焊缝填板数上弦杆J—I-730150.81502L140×1265.0133.4150—1下弦杆d—e670.230013502L1801101056.8118350—1腹杆A—a-18.21992L10089.636.75150—2B—a-369.12532L44.6115.261506-1006-602B—b235.5208.64260.82L70×513.74171.41506-806-502C—b-36.4183.22292L5059.654.7150—2D—b-258229.52286.92L38.5287.21506-605-402D—c2152162702L38.5287.21505-505-402E—c-36.4207.22592L5059.663.5150—3F—c-187.05250.32312.92L15.82196.731505-405-403F—d155256.83212L15.82163.021505-405-402G—d-36.4231.22892L5059.668.5150—3H—d1052763452L14.82136.251505-405-402H—e60.8270.8338.52L13.7688.2150—2I—e-36.4255.23192L5059.668.5150—2J—e-222563202L13.7630.171505-405-402J—f0300.63342L12.280200—35.杆件截面选择5.1下弦节点“b”先算腹杆与节点板的连接焊缝：B-b杆肢背与肢尖的焊脚尺寸分别取为hf1=6mm，hf2=6mm所需焊缝长度为（考虑起灭弧缺陷）：肢背：+2×6=129，取肢尖：+2×6=71，取腹杆和的杆端焊缝同理计算，其中杆内力较小，焊缝按构造采用。其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差，由斜腹干焊缝决定的节点板尺寸量得实际节点板长度是34.5cm。角焊缝计算长度，肢背的焊缝应力为图4下弦节点“b”5.2上弦节点“B”腹杆B-b,B-a的杆端焊缝计算从略。验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进7mm肢背采用塞焊缝，承受节点荷载,，肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距.，偏心力矩，采用，则对:对M:则焊缝强度为:图5上弦节点“B”5.3屋脊节点“J”腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，可不计算。只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L，除倒棱处，竖肢需切去，并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（）。共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：拼接角钢总长度为：取拼接角钢总长度为.图6屋脊节点“J”5.4支座节点“a”①、底板计算支反力，混凝土强度C30，，所需底板净面积：锚栓