辽宁工业大学钢结构课设.doc

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1、辽宁工业大学钢结构设计原理课程设计（论文）题目： 24米钢屋架设计 院（系）： 土木建筑学院 专业班级： 建筑工程091 学 号： 学生姓名： 史越 指导教师： 张玉梅 教师职称： 教 授 起止时间：2013.2.272013.3.8 课程设计（论文）任务及评语院（系）：土木建筑学院 教研室：结构学 号学生姓名史越专业班级建筑091课程设计（论 文）题 目24米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、

2、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指导教师评语：平时成绩20%计算书、图纸60%答辩成绩20%总成绩指导教师签字： 学生签字： 2013年3月8日 目 录一、课程设计任务概述.1二、屋架几何尺寸.1三、屋架荷载分析及内力汇总表.2四、杆件截

3、面设计.5五、节点设计.11一、屋盖支撑的布置(如图)根据厂房总长度90m，跨度24m，有两台中级工作制桥式吊车，可在厂房两端的第一开间和中间各设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻腹杆间设置一道垂直支撑。二、 屋架的几何尺寸三、屋架荷载分析及内力汇总表1、荷载分析永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 kN/水泥砂浆找平层 0.4 kN/保温层 0.6 kN/一毡二油隔气层 0.05 kN水泥砂浆找平层 0.3 kN/预应力混凝土屋面板 1.45 kN 钢屋架和支撑自重 0.12+0.01124=0.384 kN总计 3.584 kN可变荷载标准值：活

4、荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。施工活荷载 0.7 kN/雪荷载 0.35 kN/积灰荷载 0.9 kN/由可变荷载效应控制的组合：=1.23.5841.40.71.40.90.9=6.415 kN/由永久荷载效应控制的组合：=1.353.5841.40.70.71.40.90.9=6.658 kN/所以本设计按可变荷载效应控制设计.荷载组合：（1） 组合1全跨永久荷载、全跨可变荷载：P= 6.415 kN/1.5 m6 m=57.74 kN（2） 组合2全跨永久荷载、半跨可变荷载：=1.353.584kN/1.5 m6 m=43.55kN=（1.40.70.71.40.9

5、0.9）kN/1.5 m6 m=16.38 kN（3） 组合3全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板重和半跨施工荷载：屋架和支撑重：=1.20.3841.56=4.15kN屋面板重和活荷载： =（1.21.45+1.40.7）1.56=24.48kN2、内力汇总表屋架腹杆布置情况图： 四、杆件截面设计腹杆最大内力N= -450.37kN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=728KN（压杆）计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 屋架平面外根据支撑 ，截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并，如下图上弦截面

6、设，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，需要截面积需要回转半径，根据计算需要的、 查角钢型钢表不等边角钢组，初选 2 L ，A=5060， ， 。按所选角钢进行验算由于则：由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表， 所选截面合适。2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=713.67kN （拉杆）计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 屋架平面外根据支撑布置取计算需要净截面面积 选用 2 L 且短肢相并，如下图A=3600，。按所选角钢进行截面验算，取 所选截面满足要求。3. 端斜杆（3）已知N-450.37kN，故采用等肢角钢设，查b类截面轴心受压构件的稳定系数表，需要截面积需要回

7、转半径 ，查表，初选用 2 L 11010，A=4260， ，。按所选角钢进行验算：,由于所以， 则，只需求出，查轴心受力稳定系数表， 所选截面合适。垫板放置个数,： ，所以放置垫板的个数为2个.4. 竖杆19：已知杆件内力N=-59.93kN，Q235钢f=215N/mm；压杆=150；计算长度：屋架平面内： 屋架平面外：因杆件内力较小，取，查轴心受力稳定系数表，则： ， 根据需要（A、）查角钢规格表，选用2L634，A=996，。验算： ， 由于所以， 由于 ，只需求出，查轴心受力稳定系数表， ，所选截面合适。5、中竖杆22：已知N0，中间竖杆选用2 L756的角钢，并采用十字形截面，如下

8、图：A=1776, ，所选截面满足求垫板放置个数的确定：所以放置垫板的个数为3个各杆件计算长度见表： 杆件名称 计算长度 杆件名称 计算长度上弦杆226145001120682585下弦杆450075001222882860120002000152880360032058.42573172880360052058.42573192428303571828228521271835218228828602225483185其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表：杆件名称内力设计值N（KN）选用截面截面积A（）回转半径（mm）计算应力（N/）填板(块)上弦杆-7282L16010010506

9、028.57791.261500.807177.41下弦杆713.672L140908360025.967.2173.7350-198.113-450.372L11010426033.849.376.11500.713148.2825380.512L11010426033.849.376.11500.713124.3728-254.632L11010426033.849.384.61500.65790.33212161.092L11010426033.849.384.61500.65757.16215-105.482L11010426033.849.3106.51500.51446.99217

10、36.102L11010426033.849.3106.51500.51417.5722169.402L11010426033.849.3104.171500.52831.7321-29.972L63499619.629.481.631500.67743.3527-59.932L63499619.629.468.731500.65989.06211-59.932L63499619.629.4105.51500.520112.86319-59.932L63499619.629.4123.81500.478123.253五、节点设计用E43型焊条进行节点焊接，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 。

11、最小焊缝长度不应小于和40mm。1、下弦节点4如图： 下弦节点4（1） 斜杆（5）与节点的连接焊缝计算：N=380.51kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为：肢背：，取肢尖：，取（2）斜杆（8）与节点的连接焊缝计算：N=254.63kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背：，取肢尖：，取（3）竖杆（7）与节点板连接焊缝计算：N = 59.93kN ，因其内力值很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸焊缝长度，取。（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 N=563.54-249.44314.1kN，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为

12、8mm，则所需焊缝长度为：肢背：，取肢尖：，取（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如下图示：节点板4尺寸2 .上弦节点3 ：（1）斜杆（5）与节点板连接焊缝计算，与下弦节点4中（5）杆计算相同。肢背：,肢尖：（2）斜杆（3）与节点板连接焊缝计算：N=450.37kN。设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为8mm和6mm。所需焊缝长度为肢背：，取肢尖：，取（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：上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，计算时假定集中荷载P与上弦垂直。

13、假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=57.74kN，焊脚尺寸为5mm所需槽焊缝长度为: ,取上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N=434.20434.2kN =10025=75mm ，设肢尖焊脚尺寸8mm，设需焊缝长度为380mm，则节点板尺寸： 节点板3尺寸3 .屋脊节点12：（1） 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可按弦杆内力计算。N=727.52KN，设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为，取拼接角钢长度取2240+505

14、30mm（2） 弦杆与节点板的连接焊缝计算：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。N=727.5215%109.1kN，设焊脚尺寸为8mm，弦杆一侧焊缝长度为200 mm， （3）中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0kN此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸焊缝长度，取（4）斜杆21与节点板连接焊缝的计算N=69.39KN，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背：，取肢尖：，取焊缝长度（5）节点板尺寸：节点板16尺寸4 .下弦跨中节点13（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递

15、内力N=704.43kN设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm，则需焊缝长度为：，取拼接角钢长度不小于2220+50=490mm（2） 弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算，设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为肢背：，取肢尖：按构造要求，取焊缝长度，取（3） 节点板尺寸： 节点板17尺寸5 .端部支座节点1：（1）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，故可取为160mm。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相同，厚度同端部节点板为12mm。支座底板计算：支座反力取加劲肋的宽度为100mm，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺

16、寸为280mm 400mm，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)底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,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，每块板的单位宽度的最大弯矩为： 式中：-底板下的平均应力，-两边支承对角线长，-系数， b1为两边支承的焦点到线a1的垂直距离。由相似三角形的关系，得 ：，查表得底板厚度 取t=18mm(2)加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力: 设焊缝尺寸为6mm，焊缝长度200mm， 加劲肋高度不小于200mm，取加劲肋的高度为300mm（3）节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=404.18kN节点板、加劲肋与底板连接焊缝总长度:设焊缝尺寸8mm，验算焊缝应力，满足要求（4）下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算：竖杆与节点板的连接焊缝计算： N=-29.97KN，焊缝尺寸可按构造确定，焊脚尺寸，焊缝长度，取斜杆3与节点板连接焊缝计算：N=-450.37kN，设焊缝尺寸8mm，需要焊缝长度为肢背：，取肢尖：，取 下弦杆与节点板连接焊缝计算：N=249.44KN，设焊缝尺寸8mm，需要焊缝长度为肢背：，取肢尖：，取支座处节点板尺寸如图：