钢结构课程设计表.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流钢结构课程设计表.精品文档.钢结构课程设计评分表考查项目得分参考分计算正确性15计算书书面质量15内容完整性10表达准确性10图纸图面质量15内容完整性10学习态度和认真程度5答辩成绩20总成绩100评语目录一、设计资料二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸-12、檩条布置-2三、支撑布置-21、上弦横向水平支撑-22、下弦横向和纵向水平支撑-33、垂直支撑-34、系杆-3四、荷载与内力计算-41、荷载计算-42、荷载组合-43、F*3力 算-5五、杆件截面设计-61、节点板厚度-62、杆件计算长度系数及截面形式-63、傭-74、T傭-7

2、5、再分式腹杆eg-g K- 76、髓tfKf.-8六、节点设计-101、下弦节点“b”- 102、上弦节点“B”- 123、有工地拼接的下弦节点“f”-144、屋脊节点“K”- 165、支座节点“a”- 18七、填板设计-22一、设计资料1、车间平面尺寸为144mx30m，柱距6m，跨度为30m，柱网采用封闭结合。车间内有两 台15t/3t中级工作制软钩桥式吊车。2、屋面采用长尺复合屋面板，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用热轧槽钢C22a， 屋面坡度/= 1/8。3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。 上柱截面为400mm x 4

3、00mm,所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值/ = 14.3N/mm2o抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板较连接。4、钢材用Q235-B，焊条用E43系列型。5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如图1所示。6、该车间建于深圳近郊。7、屋盖荷载标准值：(1)屋面活荷载0.50 kN/m2(2)基本雪压s00 kN/m2(3)基本风压w00.75 kN/m2(4)复合屋面板自重0.30 kN/m2(5)檩条自重0.25 kN/m(6)屋架及支撑自重0.12+0. 011/kN/m28、运输单元最大尺寸长度为15m，高度为4.0m。二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸屋架

4、上弦节点用大写字母A，B，C连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a，b，c连续编号。由于梯形屋架跨度L= 30m 24m，为避免影响使用和外观，制造时应拱起/= Z/500 = 60mm 屋架计算跨度 k = L- 2x0.15 = 30 - 2x0.15 = 29.7m。拱起后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图2所示（其中虚线为原屋架，实现为拱起后屋架）。图2屋架几何尺寸运输单元的最大尺寸为长度15m，高度4m。此屋架跨度30m，高度3.15m，所以可将 屋架从屋脊处断开，取一半屋架作为运输单元，长度为15m，高为3.15m。两个运输单元分 别在工厂里面制作完成后，再运输至施工现场进行

5、拼接。2、檩条布置f立条屋面采用长尺复合屋面板单坡内不需要搭接，在屋架上弦节点设置檩条，水平檩距为 1.5m。檩条跨度/= 12m 6m，在跨中三分点处设置两道拉条，为檩条提供两个侧向支撑点。 由于风荷载较大，故在屋檐和屋脊处都设置斜拉条和刚性撑杆，以将拉条的拉力直接传递给 屋架。檩条、拉条和撑杆的设置如图3所示。/1/y/丨/拉条檩条撑杆图3拉条和撑杆的布置三、支撑布置1、上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度 为144m，因此需要布置四道横向水平支撑，如图4所示。義_12X12=14%!图4上弦横向水平支撑2、下弦横向和纵向水平支撑屋

6、架跨度Z = 30m 24m，且车间内有两台15t/3t中级工作制软钩桥式吊车，故应设置 下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图5 所示。下弦馳水平支撑下錄向水平支撑柔性系杆3、垂直支撑垂直支撑必须设置。对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端 各设置一道垂直支撑。垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图6所示。I工工DKIXII工CXDxlov1)跨中垂直支撑(2)端部垂直支撑/12X12=144m图6垂直支撑4、系杆没有设置横向水平支撑的屋架，其上下弦的侧向支撑点由系杆来充当。上弦平面内，屋 脊和屋檐处需要设置刚性系杆

7、，其支撑点处设置柔性系杆。本屋盖结构中，檩条长细比入=(1200cm/3) / 2.23cm = 179.4 0背风面：q6= 1.2x0.917 - 1.4x0.375 =0.575 kN/m2 0可见，风荷载吸力不会引起屋架杆件内力由拉力变为压力，不需要考虑该组合。 上述各荷载组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载的一半。3、内力计算本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数(单位节点力分别作 用于全跨、左半跨和右半跨)，内力计算结果如表1所示。表1屋架杆件内力组合表内力系数(P=l)组合一PX组合二组合三计算内力 _杆件名称全跨左半跨右半跨PiX +P2xPiX +P2XP3

8、X + P4xP3X + P4xAB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BC-13.18-9.54-3.64-427.06-381.21-306.83-323.18-189.29-427.06CD13.18-9.54-3.64-427.06381.21-306.83323.18-189.29-427.06上弦杆DE-20.80-14.33-6.47-674.03-592.46-493.46493.52-315.31-674.03EF-20.8014.33-6.47-674.03-592.46-493.46493.52315.31-674.03FG-24.27

9、-15.63-8.64-786.27-677.40-589.37-550.99-392.53786.27GH-24.2715.63-8.64786.27-677.40589.37-550.99392.53786.27HI-24.8914.54-10.35-806.33-675.90-623.19-531.24-436.36-806.331 J-25.42-15.0610.35823.47-693.04-633.66-547.52-440.64823.47JK-25.4215.06-10.35-823.47-693.04-633.66-547.52-440.64823.47ab7.135.271

10、.86230.85207.44164.49177.1799.85230.85下be17.5412.405.13568.16503.50411.86423.37258.42568.16弦cd22.8415.267.59740.14644.55547.90531.07357.10740.14杆de24.7515.259.50801.90682.25609.70546.43415.85801.90ef23.3611.6811.68756.77609.62609.62454.06454.06756.77aB11.88-8.783.10-384.75-345.73-274.14-295.28-166.4

11、2384.75Bb9.366.602.75303.18268.48219.97225.57138.24303.18斜腹杆bD7.61-5.01-2.60-246.40-213.65-183.33-175.13-120.55-246.40Dc5.443.192.25176.39148.00136.18116.4795.19176.39cF-4.04-1.882.16-131.05-103.81-107.33-75.47-81.79131.05Fd2.460.551.9179.6755.6472.7232.4363.1879.67dH1.240.61-1.85-40.23-16.91-47.903

12、.75-52.02-52.02/3.75He0.031.631.660.88-19.9821.4036.7137.7736.71/37.77Ig0.690.690.0022.3822.3813.6821.265.6022.38eg2.044.04-2.0066.0591.2415.18108.0828.81-28.81/108.08gK2.804.80-2.0090.78115.9630.30131.57-22.63-22.63/131.57Aa-0.50-0.500.0016.2016.20-9.90-15.39-4.0516.20Cb-1.00-1.000.0032.4032.40-19.

13、8030.78-8.1032.40竖杆Ec-1.00-1.000.0032.4032.40-19.8030.78-8.1032.40Gd-1.00-1.000.0032.4032.40-19.8030.78-8.1032.401 e-1.50-1.500.00-48.60-48.60-29.70-46.17-12.15-48.60Jg-1.00-1.000.0032.4032.40-19.8030.78-8.1032.40Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.00五、杆件截面设计1、节点板厚度对于梯形屋架，节点板厚度由腹杆最大内力（一般在支座处）来决定，按下表

14、取值:梯形屋架、平行弦屋架腹杆最大内力 三角形屋架端节间弦杆内力（kN)彡200201 32032 卜 5205217807811170支座节点板厚度(mm)810121416本屋架中腹杆最大内力1= - 384.75 kN,因此支座节点板厚取12mm，中间节点板厚减 小 2mm，取 10mmo2、杆件计算长度系数及截面形式(1) 上弦杆面内计算长度系数/x =1.0，根据上弦横向水平支撑的布置图（图4)，面外计算长度系 数Ay = 4.0。Ay = 4Ax，根据等稳定原则，采用两不等肢角钢短肢相并组成的T形截面。(2) 下弦杆与上弦杆类似，面内计算长度系数/X =1.0，根据下弦横向水平支撑

15、的布置图（图5), 面外计算长度/y= 6000mm。下弦杆受拉，不需考虑稳定性，因此下弦杆采用两等肢角钢组 成的T形截面。(3) 支座腹杆（Aa、aB)面内和面外计算长度系数均为1.0，采用两等肢角钢组成的T形截面。(4) 再分式腹杆（eg、gK)面内计算长度系数/x=1.0，面外计算长度系数U =0.75 + 0.251 = 2xf0.75 + 025108 081 = 1.91 1.0y II-131.57采用两不等肢角钢短肢相并组成的T形截面。(5) 跨中竖腹杆（Kf)考虑传力时竖杆不致偏心，常采用两个等肢角钢组成的十字形截面，斜截面内计算长度 系数为0.9。(6) 其他腹杆面内计算长

16、度系数=0.8，面内计算长度系数作=1.0，根据等稳定原则，采用两等肢 角钢组成的T形截面。3、上弦杆上弦杆需要贯通，各杆截面相同，按IJ、JK杆的最大内力设计，即#=- 823.47kN。计 算长度/ix = 1508mm，i = 4/ix = 6032mm。截面选用2Z160X 100X 12，短肢相并，肢背 间距沒=10mm，截面几何特性为：A = 60.108cm2 , ix= 2.82cm，iy = 7.75cmo(1)刚度验算h)x _150.82.82_603.27.75：53.48=150，满足=77.83 Ay，则上弦杆绕y轴弯扭屈曲，按b类截面查得稳定系数 = 0.702，

17、贝IJ = 823 47x10- = 195.15N/mm2 /=215N/mm2,满足pA 0.702 x 60.108 xlO24、下弦杆下弦杆需要贯通，各杆截面相同，按IJ、JK杆的最大内力设计，即灰= 801.90kN。计 算长度 Ax = 3000mm，/Sy = 2/ix = 6000mm。截面选用 2Z100X 10，肢背间距 10mm，截 面几何特性为：j = 38.522cm2，ix = 3.05cm，iy = 4.52cm。(1) 刚度验算A = = - = 98.36A = 350 43.05，满足A = = = 132.74 1 = 350少 iy 4.52l(2) 强

18、度验算N 801.90xl03T,22=208.17N/mm 215N/mm，細足A 38.522xl025、再分式腹杆eg-gK再分式腹杆在g节点处不断开，采用通常杆件，最大拉力为#gK = 131.57kN，最大压力 为双g=-28.81kN。可见，该截面由gK杆的最大拉力确定，即#=131.57kN。计算长度/0x =2179mm，= 1.91/ix = 4162mm。截面选用2Z63X5，肢背间距10mm，截面几何特 性为：A = 12.286cm2, ix= 1.94cm, /少=2.96cm。(1) 刚度验算（按压杆考虑）A = = 9 =112.32 = 150 41.94，满足

19、I = 4162 = 14060 =150少 iy2.96l(2) 强度验算=13157x10 = i07.09N/mm2 215N/mm2，满足 A 12.286xl026、竖腹杆Kf竖腹杆Kf为零力杆，截面只根据刚度条件选择，计算长度/Qu = /ov = 0.9X3150 = 2835mm。截面选用2Z45X4，十字形截面，肢背间距8mm，截面几何特性为：d = 6.972cm2，/u= 1.74cm，/v = 2.51cm。(1)刚度验算（按支撑的受压杆件考虑，容许长细比为200)又 = = 162.93 =200/174u +，满足/=285 =n295 (8 + 2)ri =10x

20、5 = 50mm取/1=200匪(60 + 2)=62 (8 + T)hf =10x5 = 50mm 取/2=i00mn(60+2)=62x5=3i0mm(b) “bD” 杆杆件轴力#= - 246.40kN，截面为2Z80x6，节点板厚度为10mm，等边角钢肢背和肢 尖的内力分配系数分别为 = 0.7，/=0.3，角焊缝的强度设计值/； = 160N/mm2。肢背焊缝焊脚尺寸取hf = 5mm|-=L5 = L5xV = 4.7匪7lmax=l-2/mm=1-2x6=7.2mm所需焊缝长度,aN0.7 x 246.4 xlO3 c L v2hf, 1-2x5 = 164mm2x0.7/?fl

21、/人2x0.7x5x160 (8 + T)hf =10x5 = 50mm 取 4 = 170mm，1 (8 + T)hf =10x5 = 50mm 取/2=80mn(6o + 2)=62 40 + 2/-j =40 + 2x4 = 48mm 40 + 2hf 2 =40 + 2x4 = 48mm取/2=50匪(60 + 2),2=624 = 248匪(2)节点详图根据截面尺寸以及上述焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙、制作和装配等误差，按比例 绘出节点详图（图7)，从而确定节点板的尺寸为405mmx335mm。图7下弦节点“b”详图(3) 下弦与节点板的连接焊缝下弦与节点板的连接焊缝长度为/= 4

22、05mm，所受的力为左右两下弦杆的内力差匕N= 568.16 - 230.85 = 337.31kN下弦杆截面为2Z100xl0，节点板厚10mm，肢背和肢尖的内 力分配系数分别为 = 0.7，/=0.3，肢尖和肢背的焊脚尺寸均取f1 60 = 300mm，取4 = 300mm肢背处焊缝所受的应力为（受力较大）a AA0.7 x337.31xl03, _ . ._T/2,砂,2 、朴 口t f-= 112.44N/mm (8 + T)hf =10x6 = 60mm 取 =220mm，1 (60 + 2)hf l =62x6 = 372mm肢尖焊缝焊脚尺寸取hfl = 6mm| &腿=L5 =

23、L5xVl0 = 47匪1 (8 + 2)/ri =10x6 = 60mm 取/2=i00mn(60+2)=62x6=372mm(b) “Bb” 杆“Bb”杆的焊缝尺寸与节点“b”相同。(2) 节点详图根据截面尺寸以及上述焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙、制作和装配等误差，按比例 绘出节点详图（图8)，从而确定节点板的尺寸为480mmx280mm。图8上弦节点“B”详图(3)上弦杆与节点板的连接焊缝上弦与节点板的连接焊缝长度为/= 480mm，所受的力为左右两下弦杆的内力差匕N= 427.06 - 0 = 427.06kN以及节点荷载=32.40kN。上弦杆截面为22160x100x12，短肢相

24、并， 节点板厚10mm。(a)上弦肢背与节点板的槽焊缝上弦与节点板的槽焊缝承受节点荷载f=32.40kN，槽焊缝按两条角焊缝计算（冬=0.5t =0.5x10 = 5mm),屋面倾角 = arctan(l/10) = 5.71，节点荷载扁心距 e = (275-105)/2 = 35mm o焊缝计算长度为lw = /-2hf = 480-2x5 = 470mm尸sina32.40 x 103 x 0.0995 n2t 广=0.98N/mmJ 2x0.7 从2x0.7x5x470/cosa/cosa-e2x0.7人， -A n i iifw 2x0.7xK6 f w32.40x 103 x 0.

25、995032.40x 103 x 0.9950x352+= 14.18N/mm22x 0.7 x5 x 4700 n 1 Anr.22x0.7x x5x470(a、2 fPfj+T/=-J6+0.982 =11.66N/mm2 0.8/7 = 0.8x160 = 128N/mm2，满足(b)上弦肢尖与节点板的连接角焊缝上弦肢尖的两条角焊缝承受偏心荷载4#= 427.06 kN，偏心距100-25 = 75mm。焊脚尺寸取f1腿=Cm _2 = 8mm焊缝计算长度为lw -1-2hf - 480-2x6 = 468mm肢尖焊缝所受的应力为A7K 427.06 xlO3T/2t f = 108.63N/mm72x0.72x0.7x6x468MV-e427.06xl03x752cr f = 104.45N/mm22y.Q.ly.-hfll 2 x 0.7 x - x 6 x 46826 fw 6(G、2 fPfj+ T/=-J108.63 丫1.22 J+104.452 = 138.24N/mm2 10，节点板厚10mm，肢背和肢尖的内力分配系数分别为=0.7，/=0.3，角焊缝的强度设计值 /J =160N/mm2。肢背焊缝尺寸取(8 + 2)! =10x6 = 60mmw=8()mmk(6()+2)1=