钢结构课程设计任务书(附施工图).doc
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钢结构课程设计任务书
班级:
土木工程学号:
姓名:
一、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:
同学用Q235钢,焊条为E43型;或用Q345钢,焊条为E50型。
二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置:
所选跨度为24m,积灰荷载1.2,保温层0.65KN/m2
钢材采用Q235。
其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型,手工焊接。
。
屋架的计算跨度L。
=24000-2×150=23700,端部高度:
h=1990mm(轴线处),h=2140(计算跨度处)。
屋架形式及几何尺寸见图一所示:
图一
三、荷载与内力计算:
1、荷载计算:
活荷载于雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。
永久荷载标准值:
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
一毡二油隔气层0.05KN/m2
水泥砂浆找平层0.3KN/m2
预应力混凝土屋面板1.45KN/m2
总计:
3.25KN/㎡
可变荷载标准值:
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
雪荷载<屋面活荷载(取两者较大值)0.7KN/㎡
积灰荷载1.2KN/㎡(学号700)
总计:
1.9KN/㎡
永久荷载设计值1.2×3.25KN/㎡=3.9KN/㎡
可变荷载设计值1.4×1.9KN/㎡=2.66KN/㎡
屋面坡度不大,对荷载影响较小,未予考虑。
风荷载对屋面为吸引力,重屋盖可不考虑。
2、荷载组合:
一般考虑全夸荷载,对跨中的部分细杆可以考虑半跨荷载,因为本设计在设计杆件截面时,将跨度中央每侧各两根斜复杆均按压杆控制其长细比,不必考虑半跨荷载作用情况,只计算全跨满载时的杆件内力。
组合:
全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦荷载P=(3.9KN/㎡+2.66KN/㎡)×1.5×6=59.04KN
3、内力计算:
内力设计值如下图所示:
屋架杆件内力组合表
杆件名称
全跨系数
计算内力P*1(KN)
上弦
AB
0.000
0
BCD
-8.72
-514.8
DEF
-13.53
-798.81
FGH
-15.26
-900.95
HI
-14.71
-868.48
下弦
ac
+4.73
+279.26
ce
+11.53
680.73
eg
+14.65
864.94
gf
+15.17
895.64
腹杆
Aa
-0.5
-29.52
aB
-8.87
-523.68
Bc
+6.88
406.20
cC
-1.0
-59.04
cD
-5.44
-321.18
De
+3.70
218.45
eE
-1.0
-59.04
eF
-2.46
-145.24
Fg
+1.11
65.53
gG
-1.0
-59.04
gH
+0.02
1.18
HI
-1.08
-63.76
h.24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
四、杆件截面设计:
腹杆最大内力N=-523.68KN,由钢结构教科书P189表7.4可知:
中间节点板厚度可取12mm,支座节点板厚可取14mm。
1、上弦杆
整个上弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=-900.95KN。
计算长度:
屋架平面内取节点轴线长度lox=150.8cm。
屋架平面外根据支撑,考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用,取上弦横向水平支撑的节点长度loy=300cm。
因:
2lox=loy选用2L140*12,
需要截面积==65cm
需要回转半径ix=4.31cm
需要回转半径iy=6.23cm
按所选角钢进行验算:
由于/t=14/1.2=11.7<0.58×300/14=12.4
所以应该按照计算
则=48.2*(1+)=55>
填板每个节间放一块(满足L1范围内不少于两块),=75.4cm<40i=40*4.31=172.4cm
2、下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=895.64KN。
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度lox=1500mm。
屋架平面外根据支撑布置,取loy=12000mm。
计算需要净截面面积==
选用2L125×80×12(短肢相并),A=4680,=2.24cm,=6.15cm
按所选角钢进行验算:
取=A
(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm,则不计截面削弱影响)
3、端斜杆Ba
已知N=-523.6KN
因为故采用等肢角钢,使=
A=3860,=3.05cm,=4.52cm。
截面刚度和稳定验算:
由于b/t=10/1.0=10
=0.6792
所选截面合适。
填板放两块,
4、斜杆Bc
已知:
N=406.2KN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度lox=
屋架平面外根据支撑布置,取loy=2608mm。
A=1880,=2.47cm,=3.65cm。
填板放两块,
5、斜杆Dc
已知:
N=-321.18KN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度lox=
屋架平面外根据支撑布置,取loy=263cm。
A=1374,=2.16cm,=3.24cm。
填板放两块,
6、中竖杆Je
已知:
N=0KN
中竖杆选用2L70×5的角钢,并采用十字形截面,见图10:
满足要求。
填板放五块,
其余各杆截面选择过程不一一列出,计算结果见表二:
杆件
名称
内力设计值N(KN)
计算长度
(cm)
选用截面
截面积
A()
回转半径
(cm)
计算
应力
填板
块
上弦杆
-900.95
150.8
300
短肢相并
2L140×90×12
52.8
2.54
6.81
52.6
150
0.844
-185
2
下弦杆
905.34
399
1185
短肢相并
2L125×80×12
46.8
2.24
6.15
192.7
350
/
193.5
2
Aa
-23.47
201.5
201.5
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
131.7
150
0.3795
-64.4
2
Ba
-473.09
247.9
247.9
T型截面
2L100×10
38.6
3.05
4.52
81.3
150
0.6792
-180.5
2
Bb
382.04
198.3
247.9
T型截面
2L80×6
18.8
2.47
3.65
80.3
350
/
203.4
2
Cb
-46.93
174.2
217.8
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
113.9
150
0.4705
-103.9
2
Db
-318.68
210.4
263
T型截面
2L100×10
38.6
3.05
4.52
69.0
150
0.757
-109.1
2
Dc
239.36
210.4
263
T型截面
2L70×5
13.74
2.16
3.24
97.4
350
/
174.2
2
Ec
-73.69
188.5
235.6
T型截面
2L70×5
13.74
2.16
3.24
87.3
150
0.6392
-83.9
2
E1
32.38
94.1
117.6
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
61.5
350
/
33.7
1
F1
-46.93
94.2
117.8
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
61.5
150
0.7995
-61.1
1
c1
-192.43
147.2
388.3
T型截面
2L80×6
18.8
2.47
3.65
110.2
150
0.4918
-208.1
2
G1
-157.70
Gd
23.04
229.1
286.4
T型截面
2L80×6
18.8
2.47
3.65
106.1
150
/
12.26
2
-137.05
250
0.6024
-121.0
2
Hd
0
209.8
262.2
T型截面
2L70×5
13.74
2.16
3.24
97.1
150
0.5757
0
2
H2
0
144.8
181
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
94.6
150
0.5904
0
2
I2
0
104.9
T型截面
2L50×5
9.6
1.53
2.45
68.6
150
0.7594
0
1
J2-d2
53.50
154.8
387
T型截面
2L70×5
13.74
2.16
3.24
126.0
350
/
38.9
2
-40.19
150
0.406
-72.4
2
Je
0
252
252
十字型截面
2L70×5
13.74
2.16
2.16
116.7
150
/
0
2
五、节点设计
用E43焊条时,角焊缝的抗拉,抗压和抗剪强度设计值
各杆件内力由表二查得,最小焊缝长度不应小于8和40mm。
1、下弦节点b见图11
(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算:
N=382.04KN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm,所需焊缝长度为:
肢背:
取=200mm
肢尖:
取=150mm
(2)斜杆Db与节点的连接焊缝计算:
N=318.68KN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm,所需焊缝长度为:
肢背:
取=180mm
肢尖:
取=120mm
(3)斜杆Cb与节点的连接焊缝计算:
N=46.93KN
因其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊角尺寸
焊缝长度≥40mm取=60mm。
(4)下弦杆与节点板连接焊缝计算:
焊缝受力为左右下弦杆的内力
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