钢结构课程设计1.doc
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钢结构课程设计1.doc
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目录
一 钢结构课程设计任务书 1
二 钢结构课程设计计算书 3
1支撑布置 3
2荷载计算 4
3内力计算 6
4杆件设计 7
5节点设计 18
三附图
1 钢屋架施工图
2 钢屋架节点详图和材料表
一、钢结构课程设计任务书
一、设计资料
1、结构形式
某厂房跨度为21m,总长90m,柱距6m,采用梯形钢屋架、1.5×6.0m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400×400,混凝土强度等级为C30,屋面坡度为。
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为7度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150/30t(中级工作制),锻锤为2台5t。
2、屋架形式及选材
屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为:
1班学号为单号的同学用钢,焊条为型,学号为双号的同学用钢,焊条为型;2班学号为单号的同学用钢,焊条为型,学号为双号的同学用钢,焊条为型。
3、荷载标准值(水平投影面计)
①永久荷载:
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0.65KN/m2(按附表取)
一毡二油隔气层0.05KN/m2
水泥砂浆找平层0.3KN/m2
预应力混凝土大型屋面板1.4KN/m2
屋架及支撑自重:
按经验公式计算:
KN/m2
悬挂管道:
0.15KN/m2
②可变荷载:
屋面活荷载标准值:
雪荷载标准值:
0.35KN/m2
积灰荷载标准值:
1.0KN/m2(按附表取)
二、设计内容
1、计算书部分
进行桁架支撑布置,画出屋架结构及支撑的布置图;选择钢材及焊接材料,并明确提出对保证项目的要求;进行荷载计算、内力计算、内力组合,设计各杆件截面;设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。
2、图纸部分
绘制钢屋架施工图(包括桁架简图及材料表)。
用铅笔绘制白纸图,尺寸及标注应齐备,满足构造要求。
三、设计要求
1、计算书可用铅笔等书写,插图应按一定比例绘制,做到眉目清晰,文图配合;
2、图纸应符合《房屋建筑制图统一标准(GB/T50001—2001)》和《建筑结构制图标准(GB/T50105—2001)》的要求;
3、完成时间:
一周。
附图一
图1.121米跨屋架几何尺寸
图1.221米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
图1.321米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
30
二、钢结构课程设计计算书
1.支撑布置
桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出,桁架支撑布置如图1.1所示。
其中考虑到厂房内有桥式吊车2台150/30t(中级工作制),锻锤为2台5t,布置下弦纵向水平支撑。
符号说明:
SC上——上弦支撑;XC——下弦支撑;CC——垂直支撑;
GG——刚性系杆;LG——柔性系杆
2.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,故取屋面荷载计算。
①永久荷载标准值
三毡四油防水层:
0.4kN/m2
水泥砂浆找平层:
0.4kN/m2
保温层:
0.65kN/m2
一毡二油隔气层:
0.05kN/m2
水泥砂浆找平层:
0.3kN/m2
预应力混凝土大型屋面板:
1.4kN/m2
屋架及支撑自重:
(按经验公式)
q=0.12+0.11L=0.12+0.011×21=0.351 0.351kN/m2
悬挂管道:
0.15kN/m2
小计:
3.701kN/m2
②可变荷载标准值:
屋面活荷载标准值(大于雪荷载):
0.7kN/m2
积灰荷载标准值:
1.0kN/m2
小计:
1.7kN/m2
设计桁架时,应考虑以下三种荷载组合:
2.1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=(3.701×1.35+1.7×1.4)×1.5×6=66.39kN/m2
2.2全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载:
F1=3.701×1.35×1.5×6=44.97kN/m2
半跨节点活荷载:
F2=1.7×1.4×1.5×6=21.42kN/m2
2.3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=0.351×1.2×1.5×6=3.79kN/m2
半跨节点屋面板自重及活荷载:
F4=(1.4×1.2+0.7×1.4)×1.5×6=23.94kN/m2
(1)、
(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
3.内力计算
根据设计任务书中老师给出的F=1的桁架各杆件的内力系数,然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表3.1。
表3.1桁架杆件内力组合表
项目
内力系数(F=1)
内力组合
计算杆件内力/kN
全垮荷载
左半跨荷载
第一种组合F×①
第二种组合
第三种组合
杆件名称
左半跨杆件内力
右半跨杆件内力
F1×①+F2×②
F1×①+F2×③
F3×①+F4×②
F3×①+F4×③
上弦杆
AB
0.000
0.000
0.000
0
0
0
0
0
0
BC,CD
-7.472
-5.310
-2.162
-495.99
-449.68
-382.25
-155.44
-80.08
-495.99
DE,EF
-11.262
-7.339
-3.923
-747.57
-663.54
-590.37
-218.38
-136.60
-747.57
FG,GH
-12.180
-6.861
-5.319
-808.51
-694.58
-661.55
-210.41
-173.50
-808.51
下弦杆
ac
4.100
3.010
1.090
272.16
248.81
207.68
87.60
41.63
272.16
ce
9.744
3.663
3.081
646.81
516.55
504.09
124.62
110.69
646.81
eg
11.962
7.326
4.636
794.04
694.73
637.11
220.72
156.32
794.04
gg'
11.768
5.884
5.884
781.16
655.12
655.12
185.46
185.46
781.16
斜腹杆
aB
-7.684
-5.641
-2.043
-510.06
-466.30
-389.23
-164.17
-78.03
-510.06
Bc
5.808
3.960
1.848
385.54
345.95
300.71
116.81
66.25
385.54
cD
-4.409
-2.633
-1.776
-292.67
-254.63
-236.27
-79.74
-59.23
-292.67
De
2.792
1.222
1.570
185.33
151.70
159.16
39.84
48.17
185.33
eF
-1.572
-0.047
-1.525
-104.35
-71.68
-103.34
-7.08
-42.47
-104.35
Fg
0.328
-1.039
1.367
21.77
-7.51
44.03
-23.63
33.97
44.03
-23.63
gH
0.713
1.913
-1.200
47.33
73.03
6.35
48.50
-26.03
73.03
-26.03
竖杆
Aa
-0.500
-0.500
0.000
-33.19
-33.19
-22.48
-13.87
-1.90
-33.19
Cc
-1.000
-1.000
0.000
-66.38
-66.38
-44.96
-27.73
-3.79
-66.38
Ee
-1.000
-1.000
0.000
-66.38
-66.38
-44.96
-27.73
-3.79
-66.38
Gg
-1.000
-1.000
0.000
-66.38
-66.38
-44.96
-27.73
-3.79
-66.38
4杆件设计
4.1上弦杆
整个上弦杆采用等截面,按FG,GH杆件的内力最大,作为最大设计值
N=-808.51kN=-808510N(受压)
上弦杆计算长度
a.在行架平面内,为节间轴线长度:
lox=150.75cm
b.在行架平面外,根据支撑布置内力变化情况,
DH间的上弦杆取loy=2×150.75=301.5cm
AD间的上弦杆取l’oy=2×150.75=301.5cm
loy=2lox(l’oy=3lox),故截面宜选用两个不等边角钢,短肢相并
腹杆最大内力N=510.06kN,查表9.6.4,节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度用12mm。
设λ=60查附录4得。
需要截面积:
需要的回转半径:
根据需要的As,ix,iy查角钢规格表,选用2L140×90×12
A=52.80cm2
ix=2.536cm
iy=6.81cm
()
满足长细比要求,
截面在x和y平面内皆属b类,由于,只要求,
查表得,。
由于支撑节间的间距不同,需验算AD间的上弦杆在行架平面外的稳定性,已知FBC=FCD=495.99kN,查表得φ=0.772
所选截面满足稳定性要求。
4.2下弦杆
整个下弦采用等截面,按最大内力所在的eg杆计算:
Nmax=794.04kN=794040N(受拉)
lox=300cm,由于跨中有通长系杆,两端有下弦纵向
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