钢结构课程设计 3.docx
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钢结构课程设计 3.docx
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钢结构课程设计3
钢结构课程设计计算书
1.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:
用Q235钢,焊条为E43型。
3.屋盖结构及荷载
(1)无檩体系:
采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)
荷 载:
①屋架及支撑自重:
按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单位;
②屋面活荷载:
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,施工活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值;积灰荷载根据不同学号按附表取。
③屋面各构造层的荷载标准值:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.45kN/m2
水泥砂浆找平层0.7kN/m2
保温层kN/m2(按附表取)
预应力混凝土屋面板1.45kN/m2
2.屋架形势和几何尺寸
屋面材料采用大型屋面板1.5×6.0m预应力混凝土屋板,故采用无檩体系平坡梯形屋架。
屋架跨度为每端支座中线缩进150,则屋架的计算跨度。
屋架各杆件的几何尺寸如图所示。
3.支撑布置.
厂房长度为,故仅在房屋两端部开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余为柔性系杆。
4.屋架节点荷载
屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算(风荷载为风吸力,且本设计为重屋盖,故不考虑):
永久荷载标准值:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层
水泥砂浆找平层
保温层
预应力混凝土屋面板
屋架和支撑自重0.12+0.011×18=0.318
合计
可变荷载:
施工活荷载标准值
雪荷载标准值
屋面积灰荷载
荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。
对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能
产生的内力变号,采取将跨度中央每侧各两斜腹杆(图中杆)均按压杆控制长细比,故不再考虑半跨荷载作用的组合。
由可变荷载效应控制的内力组合计算:
取永久荷载,屋面活荷载,屋面积灰荷载,则节点荷载设计值为:
由永久荷载效应控制的内力组合计算:
取永久荷载,屋面活荷载,屋面积灰荷载,则节点荷载设计值为:
故应取节点荷载设计值
全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨永久荷载
半跨可变荷载
5.屋架杆件内力.
内力设计值如下表1:
6.杆件截面选择.
按腹杆最大内力,查表钢,选中间节点板厚度为,支座节点板厚度为。
6.1上弦杆
整个上弦杆采用等截面,按最大内力计算。
,。
假定,查附表4.2,,
则
,
由附表7.6选用2L125×80×10,短肢相并。
,,。
截面验算:
满足
满足
双角钢T形截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算换算长细比
,则
故取,查附表4.2,
满足
填板每个节间放一块满足
6.2下弦杆
整个下弦杆采用等截面,按最大内力计算。
,。
由附表7.6选用2L125×80×8,短肢相并。
,,
满足
满足
满足
填板每个节间放一块
6.3腹杆
6.3.1杆:
,。
假定,查附表4.2,
由附表7.6选用2L125×80×10长肢相并。
,,
满足
满足
故由,查附表4.2,得
满足
填板每个节间放两块
6.3.2杆:
,
。
选用2∟,查附表7.5,,
,。
满足
满足
满足
填板每个节间放两块
6.3.3杆:
,
,。
假定,查附表1.2,
选用2∟63×10,查附表7.5
,,
满足
满足
故由,查附表4.2,得
满足
填板每个节间放三块
6.3.4杆:
,
,。
选用∟,则,,
满足
满足
满足
填板每个节间放两块
6.3.5杆:
,
假定,查附表4.2,
选用2∟,查附表7.5,
,,。
满足
满足
故由,查附表4.2,得
满足
填板每个节间放四块
6.3.6Fg杆
假定,查附表4.2,
选用2∟,查附表7.5,,,。
满足
满足
故由,查附表4.2,得
满足
填板每个节间放四块
6.3.6gG杆
选用2∟十字相连,查附表7.5,,
满足
满足
填板每个节间放一块
6.3.7、杆:
其内力值大小相同,选用长细比较大的竖杆进行设计,则可保证其它竖杆的安全可靠性。
,内力较小,
选用∟,则,,。
满足
满足
故由,查附表1.2,得
满足
eE杆填板每个节间放三块
cC杆填板每个节间放三块
6.3.8aA杆
根据布置螺栓的要求,端竖杆最小应当选用∟的角钢,采用十字行截面,
,。
端竖杆:
满足
故,查附表1.2,得
满足
填板每个节间放两块
表2:
七、节点设计
1)下弦节点“c”
先算腹杆与节点板的连接焊缝:
B-c杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取,,则所需焊缝长度(考虑起灭弧缺陷)
肢背取130mm
肢尖取90mm
腹杆C-c杆内力较小,焊缝按构造采用,
D-c杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取则所需焊缝长度(考虑起灭弧缺陷)
肢背取100mm
肢尖取70mm
其次验算下弦杆与节点板连接焊缝,内力差
由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸,量得实际节点板长度是:
30.2cm角焊缝计算长度采用肢背焊缝应力为:
<=160
2)上弦节点“B”
先算腹杆与节点板的连接焊缝:
B-a杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取,,则所需焊缝长度
肢背取140mm
肢尖取120mm
验算上弦与节点板的连接焊缝:
节点板缩进8mm,肢背采用塞焊缝。
承受节点荷载Q=61.8KN
<
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:
3)屋脊节点
竖杆gG杆端焊缝按构造取和为和。
上弦与节点板的连接缝,角钢肢背采用塞焊缝,并假定仅承受屋面板传来的集中荷载,一般可不作计算。
角钢肢尖焊缝应取上弦内力的进行计算,即。
其产生的偏心矩
现取节点板尺寸如图所示。
设肢尖焊脚尺寸则焊缝计算长度验算肢尖焊缝强度:
满足
拼接角钢采用与上弦相同截面,热弯成型。
拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。
设角焊缝焊脚尺寸
则接头一侧需要的焊缝计算长度:
拼接角钢的总长度:
,取
拼接角钢竖肢需切去的高度:
,取,即坚肢余留高度为45mm。
4)下弦拼接节点
拼接角钢采用与下弦相同的截面,拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强设计。
设角焊缝焊脚尺寸,则接头一侧需要的焊缝计算长度为
拼接角钢的总长度:
取。
拼接角钢水平肢较宽,故采用斜切,不但便于焊接,且可增加焊缝长度。
水平肢上的安装螺栓孔,待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。
竖肢因切肢后余留高度较小,不设安装螺栓。
拼接角钢竖肢需切去的高度:
取,即坚肢余留高度为55mm。
取两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm,竖杆杆端至节点中心的距离为100mm。
节点板按布置腹杆杆端焊缝需要。
5)支座节点
根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝,节点板采用。
为便于施焊,取底板上表面至下弦轴线的距离为。
且在支座中线处设加劲肋—90×10,高度与节点板相同,亦为。
1底板计算
支座反力
柱采用C30混凝土,,
所需底板净面积:
锚栓直径取锚栓孔直径为50mm,
则所需底板面积:
按构造要求采用底板面积为:
垫板采用,孔径26mm,
实际底板净面积为:
作用于板底的压应力为:
,查表4.8得
则底板单位宽度上的最大弯矩
取(按厚度取值)
则需要底板厚度:
,取底板尺寸为:
②加劲肋计算
一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取
加劲肋高度,厚度取与中间节点板相同(即—)
采用
对V:
对M:
满足
③加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算
焊缝的总计算长度:
满足
8.屋架施工图(见附图)
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