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1、精选优质文档-倾情为你奉上辽 宁 工 业 大 学 钢结构设计原理 课程设计（说明书）题目： 30m跨厂房普通钢屋架设计院（系）： 土木建筑工程学院 专业班级： 建筑121班 学 号： 学生姓名： 王 晶 指导教师： 张玉梅 教师职称： 副教授 起止时间：2016.03.07-2016.03.18专心-专注-专业课程设计（论文）任务及评语 学院： 土木建筑工程学院 教研室：结构教研室学 号学生姓名王晶专业班级建筑121课程设计（论 文）题 目 30m跨厂房普通钢屋架设计）课程设计（论文）任务1.完成计算说明书一份（A4纸打印） 内容包括：1）设计资料、设计依据2）选择钢屋架的材料，并明确提出对保
2、证项目的要求；3）确定屋架形式及几何尺寸，屋架及支撑布置；4）进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面；5）节点设计：设计下弦节点、上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。6）填板设置7）材料统计2.绘制钢屋架施工图一张（1#图纸） 图面内容：1）屋架几何尺寸及内力图（1：100）；2）屋架施工图； 3）上、下弦杆俯视图；4）端竖杆、中竖杆侧视图；5）支座详图；6）材料表7）设计说明。注：轴线比例1:20，杆件比例1:10指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日目录 参考文献26一、设置屋盖支撑 车间跨度为30m，厂房总长度90m，柱距6m，车间内设有两台300/
3、50kN中级工作制吊车，工作温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板，II级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。图1.1 上弦横向水平支撑布置图图1.2 下弦横向和纵向水平支撑布置图图1.3 屋架外形图二、屋架的几何尺寸计算 车间跨度为30m，厂房总长度90m，柱距6m，屋架下弦标高为12.5m；两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为。,屋面坡度。轴线外间距150。图2.1 屋架几何尺寸图三
4、、屋架荷载分析内力汇计算 3.1 永久荷载标准值 改性沥青防水层 0.35kN/m2 20厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.4 kN/m2 100厚加气混凝土保温层 0.9kN/m2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m2 屋架和支撑自重 （0.120+0.01130）=0.45kN/m2总计 3.2kN/m2 3.2可变荷载标准值基本风压 0.35kN/m2基本雪压 0.45kN/m2积灰荷载 0.75kN/m2不上人屋面活荷载 0.7kN/m23.3荷载效应组合3.3.1由可变荷载效应控制的组合 3.3.2由永久荷载效应控制的组合所以本设计按永久荷载效应控制。3.3.3节点荷载
5、3.4内力计算图3.1 屋架结构计算图表3.1 内力计算表第1页 共4 页杆件内力系数单项荷载内力内力组合不利组合类型编号全跨半跨恒载活载恒载+全跨活载恒载+半跨活载全跨半跨上弦杆AB-3.54-2.29-137.64-64.68-41.84-202.31-179.47-202.31AB-3.54-1.25-137.64-64.68-22.84-202.31-160.47-202.31BC-6.97-4.77-270.99-127.34-87.15-398.34-358.14-398.34BC-6.97-2.2-270.99-127.34-40.19-398.34-311.19-398.34C
6、D-9.57-6.54-372.08-174.84-119.49-546.93-491.57-546.93CD-9.57-3.03-372.08-174.84-55.36-546.93-427.44-546.93DE-12.48-8.42-485.22-228.01-153.83-713.23-639.06-713.23DE-12.48-4.06-485.22-228.01-74.18-713.23-559.40-713.23续表3.1 内力计算表第2页 共4 页杆件内力系数单项荷载内力内力组合不利组合类型编号全跨半跨恒载活载恒载+全跨活载恒载+半跨活载全跨半跨上弦杆EF-14.08-9.31
7、-547.43-257.24-170.09-804.67-717.52-804.67EF-14.08-4.78-547.43-257.24-87.33-804.67-634.76-804.67FG-16.02-10.23-622.86-292.69-186.90-915.54-809.76-915.54FG-16.02-5.79-622.86-292.69-105.78-915.54-728.64-915.54GH-16.75-10.36-651.24-306.02-189.28-957.26-840.52-957.26GH-16.75-6.39-651.24-306.02-116.75-95
8、7.26-767.99-957.26HI-17.65-10.26-686.23-322.47-187.45-1008.70-873.68-1008.70HI-17.65-7.39-686.23-322.47-135.02-1008.70-821.25-1008.70IJ-13.18-7.47-512.44-240.80-136.48-753.24-648.92-753.24IJ-13.18-0.337-512.44-240.80-6.16-753.24-518.60-753.24JK-17.62-9.55-685.07-321.92-174.48-1006.98-859.54-1006.98J
9、K-17.62-8.07-685.07-321.92-147.44-1006.98-832.50-1006.98下弦杆LM-7.51-2.91-291.99-137.21-53.17-429.20-345.15-429.20LM-7.51-4.6-291.99-137.21-84.04-429.20-376.03-429.20MN-2.110.91-82.04-38.5516.63-120.59-65.41-120.59MN-2.11-3.02-82.04-38.55-55.18-120.59-137.21-137.21NO1.563.5860.6528.5065.4189.15126.061
10、26.06NO1.56-1.5260.6528.50-27.7789.1532.8889.15OP3.483.58135.3063.5865.41198.88200.71200.71续表3.1 内力计算表第3页 共4 页杆件内力系数单项荷载内力内力组合不利组合类型编号全跨半跨恒载活载恒载+全跨活载恒载+半跨活载全跨半跨下弦杆OP3.48-0.11135.3063.58-2.01198.88133.29198.88PQ4.222.48164.0777.1045.31241.17209.38241.17PQ4.221.72164.0777.1031.42241.17195.50241.17腹杆AL
11、-3.19-2.53-124.03-58.28-46.22-182.31-170.25-182.31AL-3.19-0.66-124.03-58.28-12.06-182.31-136.09-182.31BL-5.21-0.010-202.56-95.19-0.17-297.75-202.74-297.75BL-5.211.77-202.56-95.1932.34-297.75-170.23-297.75BM-0.586-0.095-22.78-10.71-1.74-33.49-24.52-33.49BM-0.5860.49-22.78-10.718.95-33.49-13.83-33.49C
12、M-0.530.465-20.61-9.688.50-30.29-12.11-30.29CM-0.53-0.066-20.61-9.68-1.21-30.29-21.81-30.29DM-3.65-2.25-141.91-66.69-41.11-208.60-183.02-208.60DM-3.651.41-141.91-66.6925.76-208.60-116.15-208.60DN-0.280.063-10.89-5.121.15-16.00-9.74-16.00DN-0.280.22-10.89-5.124.02-16.00-6.87-16.00EN-0.18-0.257-7.00-3
13、.29-4.70-10.29-11.69-11.69EN-0.180.075-7.00-3.291.37-10.29-5.63-10.29FN-2.88-1.63-111.97-52.62-29.78-164.59-141.75-164.59FN-2.88-1.25-111.97-52.62-22.84-164.59-134.81-164.59续表3.1 内力计算表第4页 共4 页杆件内力系数单项荷载内力内力组合不利组合类型编号全跨半跨恒载活载恒载+全跨活载恒载+半跨活载全跨半跨腹杆FO-0.47-0.41-18.27-8.59-7.49-26.86-25.76-26.86FO-0.47-0.
14、06-18.27-8.59-1.10-26.86-19.37-26.86GO-0.06-0.21-2.33-1.10-3.84-3.43-6.17-6.17GO-0.060.145-2.33-1.102.65-3.430.32-3.43HO-2.16-1.05-83.98-39.46-19.18-123.44-103.16-123.44HO-2.16-1.1-83.98-39.46-20.10-123.44-104.08-123.44HP-0.77-0.935-29.94-14.07-17.08-44.01-47.02-47.02HP-0.770.162-29.94-14.072.96-44.
15、01-26.98-44.01IP-0.134-0.35-5.21-2.45-6.39-7.66-11.60-11.60IP-0.1340.213-5.21-2.453.89-7.66-1.32-7.66PR-2.26-0.457-87.87-41.29-8.35-129.16-96.22-129.16PR-2.26-1.8-87.87-41.29-32.89-129.16-120.75-129.16IR-3.28-1.712-127.53-59.93-31.28-187.45-158.80-187.45IR-3.28-1.564-127.53-59.93-28.57-187.45-156.10
16、-187.45JR0.020.1880.780.373.431.144.214.21JR0.02-0.1650.780.37-3.011.14-2.24-2.24KR-2.26-0.457-87.87-41.29-8.35-129.16-96.22-129.16KR-2.26-1.8-87.87-41.29-32.89-129.16-120.75-129.16KQ0.560.2821.7710.235.1232.0026.8932.00四、杆件截面设计腹杆最大内力，N= 297.75kN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取20mm；其余节点板与填板厚度取8mm。本设计中常使，保证达到支
17、撑的近于等稳的条件。4.1端部斜杆BL 最不利内力N= -297.75kN（压杆），计算长度：截面选用2 L10014，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.1.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.1.2整体稳定验算 故，上弦杆绕x轴弯扭屈曲，按b类截面查得，则（满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为2个。4.2上弦杆 整个上弦杆采用相同截面，按最大内力计算，N= -1008.7kN（压杆） 计算长度： 截面选用2 L20012514，且短肢相并，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.2.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.2.2整体稳定验算 故，上弦杆绕y轴弯扭屈曲，
18、按b类截面查得，则（满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为1个。4.3下弦杆整个下弦杆采用相同截面，按最大内力计算，N=-429.2KN（压杆）计算长度： 截面选用2 L20012514，且短肢相并，肢背间距截面几何特性：，。4.3.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.3.2强度验算 （满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为1个。4.4腹杆DM杆件承受最不利内力组合值N=-208.6kN（压杆）计算长度： 截面选用2 L10010，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.4.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.4.2强度验算 （满足条件）杆件所承受的内力荷载较小，不
19、必进行稳定性验算。 填板放置个数的确定：，故填板个数为2个。4.5再分式腹杆PR、KR 计算长度系数： 计算长度： 截面选用2 L 90568，且短肢相并，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.5.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.5.2强度验算 （满足条件）杆件所承受的内力荷载较小，不必进行稳定性验算。 填板放置个数的确定：，故填板个数为1个。4.6斜杆HO杆件承受最不利内力组合值N=-123.44kN（压杆）计算长度： 截面选用2 L638，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.6.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.6.2整体稳定验算 故，上弦杆绕x轴弯扭屈曲，按b类截
20、面查得，则（满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为4个。4.7斜杆HP 杆件承受最不利内力组合值N=31.088kN（压杆）计算长度： 截面选用2 L638，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.7.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.7.2整体稳定验算 故，上弦杆绕x轴弯扭屈曲，按b类截面查得，则（满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为4个。4.8竖杆AL杆件承受最不利内力组合值N=-182.31kN（压杆）计算长度：截面选用2 L638，肢背间距，所提供的截面几何特性：，。4.8.1刚度验算 （满足条件） （满足条件）4.8.2整体稳定验算 故，上弦杆绕x轴弯扭屈曲
21、，按b类截面查得，则（满足条件） 填板放置个数的确定：，故填板个数为2个。4.9 杆件计算结果汇总表4.1 各杆件计算长度杆件名称计算长度杆件名称计算长度上弦杆15066024下弦杆30006000AL21002100GO29182918BL26542654HO2722.43403BM26862686HP2722.43403CM23722372IP31913191DM2238.42923PR22914290DN2238.42923KR22914290EN26452645JR16641664FN25283160IR1832.82291FO25283160KQ34643464表4.2 杆件截面验算
22、汇总表杆件名称内力设计值（KN）选用截面截面积回转半径计算应力填板上弦-1008.72L2001251487.83.549.5063.41500.805142.711下弦-429.202L2001251487.83.549.5084.7150-48.881AL-182.312L63819.021.92.95110.51500.520184.332BL-297.752L1001452.63.004.5388.471500.82868.42BM-33.492L1001038.63.054.45-150-1CM-30.292L63819.021.92.95-150-2DM-208.62L100103
23、8.63.054.4576.67150-50.042DN-33.492L1001038.63.054.45-150-1EN-30.292L63819.021.92.95-150-3FN-164.592L63819.021.92.95-150-2FO-26.862L63819.021.92.95-150-1GO-6.172L63819.021.92.95-150-3HO-123.442L63819.021.92.95143.551500.493137.744HP-47.022L63819.021.92.95143.551500.49350.144IP-11.602L63819.021.92.95
24、-150-4PR-129.162L9056822.41.564.47146.8150-57.061KR-129.162L9056822.41.564.47146.8150-57.061IR-187.452L63819.021.92.95-150-1JR4.212L63819.021.92.95-150-2KQ0.562L63819.021.92.95110.5150-4表4.3 屋架型钢布置表杆件类型编号型钢类型杆件类型编号型钢类型上弦杆-2L20012514下弦杆-2L20012514竖杆AL2L638竖杆GO2L638CMIPENKQ边斜杆BL2L10014边斜杆DM2L10010BM2L
25、10010DN中间斜杆FN2L638再分腹杆IR2L638FOJRHO再分斜杆PR2L90568HPKP五、节点设计用E43型焊条进行节点焊接时，节点板厚8mm,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为 。最小角焊缝长度不应小于和40mm，不宜大于。,且当,。5.1下弦节点图5.1 下弦节点M5.1.1斜杆BM与节点板连接焊缝计算N=-33.49kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为：肢背：取肢尖：取5.1.2斜杆DM与节点板连接焊缝计算 N=-208.6kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为： 肢背：，取 肢尖：，取5.1.3竖杆CM与节点板连接焊缝计算N = -
26、30.29kN，因其内力与BM接近，且很小，焊缝尺寸可按构造确定。取焊脚尺寸=8mm。因为，取=80mm。图5-2 M节点详图5.1.4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差设肢尖与肢背的焊脚尺寸为10mm,所需焊缝长度为：肢背：，取 肢尖：，取5.2上弦节点B图5.3 上弦节点B 5.2.1斜杆BM与节点板连接焊缝计算N=-33.49KN，BM受力较小，焊缝与下弦节点M中BM杆计算相同。肢背： 肢尖：5.2.2斜杆BL与节点板连接焊缝计算 N= -297.75kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为：肢背：，取 肢尖：，取5.2.3上弦杆与节点板连接焊缝计算上
27、弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响。假定集中荷载P与上弦垂直，且集中荷载P由槽焊缝承受，P=38.88kN，焊脚尺寸为10mm。所需槽焊缝长度为：，取。图5.4 B节点详图 上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差, ,设肢尖焊脚尺寸10mm，设需焊缝长度为300mm，则 （满足条件）5.3屋脊结点K5.3.1上弦杆与拼接角钢连接焊缝计算弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿,拼接一侧的焊缝长度按弦
28、杆内力计算。图5.5 屋脊节点KN=-1006.98KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为： ，取拼接角钢长度取2(250+210)+50590mm,为方便施工取600mm。5.3.2上弦杆与节点板连接焊缝计算上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载。上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。 ，设焊脚尺寸为10mm弦杆一侧焊缝长度为200 mm。 （满足条件）5.3.3斜杆KR与节点板连接焊缝计算N=-129.16kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为：肢背：，取肢尖：，取图5.6 K节点详图5.3.4斜杆KR与节点板连接焊缝计算 N=-129.16
29、kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为：肢背：，取肢尖：，取5.3.5中竖杆KQ与节点板的连接焊缝计算 N=32KN,内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸=8mm。焊缝长度，取=80mm。5.4下弦跨中节点Q5.4.1下弦杆与拼接角钢连接焊缝计算N=241.17KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为： 取图5.7 下弦跨中节点Q5.4.2下弦杆与节点板连接焊缝计算 设焊脚尺寸为10mm，弦杆一侧焊缝长度为150 mm。 （满足条件）图5.8 Q节点详图六、端部支座和支座节点L设计为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度，故可
30、取为130mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度同端部节点板为14mm。图6.1 端部支座节点L6.1支座底板的尺寸6.1.1底板的平面尺寸支座反力取加劲肋的宽度为100mm，考虑底板上开孔，锚栓直径d=20mm，底板上的锚栓孔直径，垫板上锚栓孔直径。,构造要求底板短边尺寸不小于200mm故按构造要求取底板尺寸为300mm 300mm，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为： 验算柱顶混凝土的抗压强度： （满足条件）6.1.2底板的厚度节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板。，查得则单位宽度的最大弯矩为：按构造要求底板不宜太薄，
31、一般,取。6.2节点板的尺寸6.2.1斜杆BL与节点板连接焊缝计算 N=-297.75kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为： 肢背：，取 肢尖：，取6.2.2下弦杆与节点板连接焊缝计算 N=453.376kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸为10mm。所需焊缝长度为： 肢背：，取 肢尖：，取6.3加劲肋的尺寸6.3.1加劲肋与节点板连接焊缝计算 取加劲肋的高度为400mm，设焊脚尺寸为10mm，焊缝计算长度。 （满足条件）6.3.2节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算使底板连接焊缝传递全部支座反力R=213.845kN，设焊脚尺寸为10mm，则焊缝总计算长度为：验算焊缝应力： （满足条件
32、）图6.2 L节点详图参考文献1 中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构设计规范（GB50017-2002）.中国建筑工业出版社,2002；2 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构荷载规范（GB50009-2012）.中国建筑工业出版社,2012；3 陈绍蕃编.钢结构（上册）钢结构基础.中国建筑工业出版社,2003；4 陈绍蕃编.钢结构（下册）房屋建筑钢结构设计.中国建筑工业出版社,2003；5 赵熙元主编.建筑钢结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社,2003；6 中国建筑标准设计研究所.梯形钢屋架04G511(图集).北京：2004；7 中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图统一标准(GB/T 50001-2010).中国计划出版,2011；8 中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图标准（GB/T 50104-2010).中国计划出版社,2011；9 中国建筑标准设计研究院.建筑结构制图标准(GB/T 50105-2010).建筑工业出版社,2010。