18M钢结构课程设计.docx
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18M钢结构课程设计
一、课程设计〔论文〕的容
通过某工业厂房钢屋架的设计,培养学生综合运用所学的理论知识和专业技能,解决钢结构设计实际问题的能力。
要求在教师的指导下,参考已学过的课本与有关资料,遵照国家设计规要求和规定,按进度独立完成设计计算,并绘制钢屋架施工图。
具体容包括:
进展屋架支撑布置,并画出屋架结构与支撑的布置图;进展荷载计算、力计算与力组合,设计各杆件截面;对钢屋架的各个节点进展设计并验算一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点与下弦中央节点;绘制钢屋架运送单元的施工图,包括桁架简图与材料表等。
二、课程设计〔论文〕的要求与数据
1、课程设计〔论文〕的要求
学生的课程设计资料包括封面〔按学校统一规定格式打印〕、课程设计〔论文〕任务书、正文与按规定要求折叠的工程图纸,应按以上排序装订后提交。
学生应掌握课程的根本理论,根本知识扎实,概念清楚,设计计算正确,结构设计合理,设计说明书撰写规,绘图符合标准,工程图纸应符合《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。
2、课程设计数据
(1)结构形式
某厂房跨度为18m,总长72m,柱距6m,采用梯形钢屋架、×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450×450,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;厂房桥式吊车为2台150/30t〔中级工作制〕。
(2)屋架形式与选材
屋架形式、几何尺寸与力系数如附图所示。
屋架采用的钢材与焊条为:
学号尾数为单号的同学用钢,焊条为型;学号尾数为双号的同学用钢,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KN/m2
水泥砂浆找平层KN/m2
保温层KN/m2(按附表取)
一毡二油隔气层KN/m2
水泥砂浆找平层KN/m2
预应力混凝土大型屋面板KN/m2
屋架与支撑自重:
按经验公式计算:
KN/m2
悬挂管道:
0.25KN/m2
2可变荷载:
屋面活荷载标准值:
雪荷载标准值:
KN/m2
积灰荷载标准值:
KN/m2(按附表取)
保温层与积灰荷载取值与设计方案编号有关,详见附表一。
每位同学须对照附表一中的设计方案编号将相应的荷载取值填入课程设计任务书中。
附表一设计方案安排表
设计方案
学号
保温层
积灰荷载
1
0027,0018,
0001~0006
2
0007~0021
3
0022~0030
4
0033~0062
0024
三、课程设计〔论文〕应完成的工作
1、计算书局部
进展屋架支撑布置,画出屋架结构与支撑的布置图;选择钢材与焊接材料,并明确提出对保证项目的要求;进展荷载计算、力计算与力组合,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、屋脊节点与下弦中央节点。
2、图纸局部
绘制钢屋架运送单元的施工图,包括桁架简图与材料表。
附图一
图1.118米跨屋架几何尺寸
图1.218米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的力值
图1.318米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的力值
18m钢屋架课程设计〔方案〕
计
算
书
1荷载计算
钢材选择用Q235-D,E50焊条。
荷载计算
说明:
屋面活荷载标准值与雪荷载不会同时出现,从资料可知屋面荷载大于雪荷载,故取屋面活荷载计算。
永久荷载
永久荷载:
标准值
单位
1/cos〔α〕
单位
三毡四油〔上铺绿豆砂〕防水层
KN/m2
KN/m2
水泥砂浆找平层
KN/m2
KN/m2
保温层
KN/m2
KN/m2
一毡二油隔气层
KN/m2
KN/m2
水泥砂浆找平层
KN/m2
KN/m2
预应力混凝土大型屋面板
KN/m2
KN/m2
屋架与支撑自重:
按经验公式计算
KN/m2
KN/m2
悬挂管道:
KN/m2
KN/m2
共
KN/m2
可变荷载
标准值
单位
1/cos〔α〕
单位
屋面活荷载标准值:
KN/m2
0.704
KN/m2
积灰荷载标准值:
KN/m2
0.754
KN/m2
共
1.457
KN/m2
1.3设计桁架时,考虑以下三种荷载组合
1.3.1全跨永久荷载+全跨可变荷载
〔按永久荷载控制〕根据公式〔书本第9页:
1.3.13〕与查规得屋面均布活荷载组合值系数0.7,
KN/m2
1.3.2全跨永久荷载+半跨可变荷载
FKN/m2〔按永久荷载为主的组合〕
FKN/m2
FKN/m2〔对结构有利〕
FKN/m2〔按永久荷载为主的组合〕
FKN/m2
1.3.3全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载〔按可变荷载的组合为主〕
FKN/m2
FKN/m2
KN/m2
2桁架计算简图
图1.118米跨屋架几何尺寸
图1.218米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的力值
图1.318米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的力值
3桁架杆件力计算
杆件名称
力系数
第一种组合
第二种组合
第三种组合
计算杆件力/KN
全跨①
左半跨②
右半跨③
Fx①
Fx①+Fx②
Fx①+Fx③
Fx①+F4x②
Fx①+F4x③
上弦
AB
0
0
0.000
0.00
0.00
BC
-1.850
-381.61
-381.61
CD
0
0
0.000
0.00
0.00
DE
-3.357
-551.65
-551.65
EF
0
0
0.000
0.00
0.00
FG
-4.551
-558.33
-558.33
下弦
ac
0.933
212.86
212.86
ce
2.637
488.41
488.41
eg
3.967
569.19
569.19
斜腹杆
aB
-1.748
-398.85
-398.85
Bc
1.581
290.70
290.70
cD
-1.520
-207.46
-207.46
De
1.884
1.344
115.57
115.57
eF
-0.690
-1.305
-42.33
-23.14
-51.32
12.75
-33.61
-51.32
12.75
Fg
-0.462
1.170
-28.34
-55.75
10.29
-40.66
26.69
-55.75
26.69
竖杆
Aa
-0.500
0.000
-30.67
-30.67
Cc
-1.000
-1
0.000
-61.34
-61.34
Ee
-1.000
-1
0.000
-61.34
-61.34
Gg
0.812
0.406
49.81
49.81
杆件名称
全跨①
左半跨②
右半跨③
F
F
Fx①+Fx②
①③
斜腹杆
eF
-0.690
-1.305
46.621
14.679
-23.14
-51.32
-0.690
-1.305
41.441
17.368
-17.91
-51.26
-0.690
-1.305
34.534
14.679
-14.80
-42.98
-0.690
-1.305
34.534
17.368
-13.15
-46.49
Fg
-0.462
1.170
46.621
19.782
-53.82
1.61
-0.462
1.170
41.441
22.428
-55.75
7.10
-0.462
1.170
34.534
19.782
-48.24
7.19
-0.462
1.170
34.534
22.428
-52.56
10.29
全跨①
左半跨②
右半跨③
F
F4
Fx①+F4x②
Fx①+F4x③
eF
-0.690
-1.305
3.434
23.940
12.35
-33.61
-0.690
-1.305
2.862
23.940
12.75
-33.22
Fg
-0.462
1.170
3.434
23.940
-40.66
26.42
-0.462
1.170
2.862
23.940
-40.39
26.69
4支撑
选用节间距的2倍
5杆件计算
按受力最大值取杆截面统一选择用一种规格
整个上弦杆采用单截面
按FG最大截面力计算
N=-558.33*1000=-558330N
上弦杆计算长度
截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并
由于是梯形桁架,如此节点板由腹杆力确定
查表9.6.4,得398.65KN选用节点板厚度10mm,支座节点板厚度12mm
设λ=80,查表附录4得φ
A=N/〔φ
需要求回转半径
ix=LOX/λ
iy=LOY/λ
查附录8
选用2└125x80x10
验算:
λ
﹤
λyz=λ
查表b类截面λφ
﹤215N/mm2
所选截面适宜
整个下弦杆采用同一截面
按eg最大截面力计算
N=569.19*1000N=569190N
LOX=300cm
LOy=900-15cm=885cm
Loy》LOX,截面选用两个不等肢角钢,短肢相并
查附录8
选用2└100x63x10
验算:
λX=LOX/iX=300/1.745=172﹤350
λ﹤350
所选截面适宜
N=-398.85*1000=-398850N
LOX=253cm
LOy=253cm
截面选用两个不等肢角钢,长肢相并
设λ=80,查表附录4得φ
A=N/〔φf〕=398850N/〔0.688x215N/mm2〕=2696mm2
需要求回转半径
ix=LOX/λ
iy=LOY/λ
查附录8
选用2└100x80x10
A=3433mm2,ix=3.12cm,iy=3.53cm,b2/t=80/10=8
验算:
λ
因为b2/t=8﹤
λ
λyz=λ﹤150
查表b类截
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