钢结构课程设计钢屋架设计书.docx
钢结构课程设计-钢屋架设计书1、钢屋架设计书姓名：周亚男学号：3041212234学院：水建院 专业：土木工程指导教师：吴英总分：2021届钢结构课程设计塔里 木大学教务处制名目一、设计资料.1二、屋架尺寸及结构形式与选 型.2三、荷载计算31.永久荷载.32.可变荷载.33.内力计算.43.荷载 组合.6四、节点荷载.6五、杆件设计.61.上弦杆.82.下弦杆.93.斜 腹杆.9六、节点设计131.屋脊节点G.132.下弦节点C.143.上弦节点 B.154.支座节点A.165.参考资料186.致谢19附录：钢屋架施工图第 0页梯形钢屋架课程设计计算书一、设计资料1、屋面坡度：1 ： 102、 屋车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m32、面材料：预应力大型屋面板4、荷载1永久荷载：屋面SBC 防水层0. 4KN/m水泥砂浆找平层0. 4KN/m保温层0. 45KN/m 一毡二油 隔气层0. 05KN/m水泥砂浆找平层 0. 3KN/m预应力大型屋面板 1. 45KN/m屋架及支撑自重0.318KN/m2）可变荷载：积灰荷载标准值 1. 3KN/m2屋面活荷载标准值0.7KN/m3材质：Q235钢，焊条E43型， 手工焊5、基本要求1据给定要求设计单跨厂房钢屋盖。设计时间 规定为一周，设计内容包括支撑布置、屋架设计就。要有完好的设计 计算书一份A4纸打印、和屋架施工图一张A0图纸打印。2单 跨厂房钢屋盖具体设计内容要求屋架形式:梯形屋架,屋架跨13、8m,屋架间距6m,厂房长度90m.3其他资料屋架支撑于钢筋 混凝土柱上，钢筋混凝土强度等级为C30。梯形屋架采纳1. 56m地区 计算温度高于-200C,无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下第11页 底板计算支座反力kNFR38.36723.6166?依据构造要求，取底板尺 寸为。锚栓采纳，并用图示U形缺280nlm380mm?2M24 口。柱采纳C30 混凝土，。2314mm/N. fc?作用于板底的压应力为：满足 223/3.14/83. 628019026、1038.367PmmNfmmNARc?底板被节点板和加劲肋分成4 块 两 相 邻 边 支 承 板， 22112a(140)90161. 42mm2?190140b78. 06mml61. 42?llb78. 060. 48al61. 42?查表得0570.?则底板单位宽度上的最大弯矩 mmNpaM?02, 1014442. 16183. 6057. 0221?取按厚度取值 2/310mmNf?tl640mm?则需要底板厚度：，取 01. 1431002. 1014466?fMtl6?t加劲肋计算第16页对加劲肋和节 点板间的两条竖直焊缝进行验算。设，取焊缝最大计算长度4 2 5 m m实际焊缝mnif627、h?mmhlfw36066060? 长 度 kNR8. 9342. 3754V?mmkNVeM?5. 49245. 528. 93222322322222222 /200/2. 38) 36067. 02108. 93 () 36067. 0222. 1105. 49246 () 7. 02 ()7. 02 6(mmNfmmNlhVlhMwfwfwff?满足加劲肋、节点板 与底板的连接焊缝计算mmhmmthff8,6165.15.1minmin?取焊缝的 总计算长度：mm)(h)ctb(alfw7648满足 228第20页23/200/88. 7176487. 022. 1102. 3757. OmmNfmmNlhRwfwff?其余节点略第17页7参考资料山夏志斌.钢结构原理与设计 M .北京：中国建筑工业出版社，2021.7.刘声扬.钢结构原理 与设计M.北京：中国建筑工业出版社，2021.7.夏志斌，姚谏.钢结构设计M .北京：中国建筑工业出版 社.2021.9.4GB50017-2021钢结构设计规范S .北京：中国打算 出版社.2021.5GB50009-2021建筑结构荷载规范S.北京:中国建 筑工业出版社.2021.第18页致谢致谢在这次设计中，吴老师在此次 设29、计中给予了许多关心和指教，还有同学也提供了部分关心， 故在此向他们表示由衷的感谢。另外设计过程中还参考了一些规范、 标准，在此特向有关致谢。第21页弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t中级工作制。屋架 跨度为每端支座中线缩进150,则屋架的计算跨度mm, mmni7700300180003000?第1页二、结构形式与选型a. 18米跨 屋架几何尺寸5150 7.51507.51507.51507. 5150AacegBCDFGb4、.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 Aa+3. 4700. 000-6. 221-8. 993-9. 102-9. 102-6. 502-3. 382-0. 690-0. 4 62+4. 739+1. 884-0. 462-1. 0-1. 0+0. 812-0. 5+7. 962+9. 279+9. 279ceg BCDEFGO. 51. 01. 01. 01. 01. 01. 0第2页c. O米跨屋架半跨单位荷载 作 用 下 各 杆 件 的内 力 系 数Aacegeca+2. 5370. 000-4. 371-5. 636-4. 551-3. 357-1. 8500. 00-4. 754 -1. 862+0. 615+1. 170+1. 344+1. 581+3. 158+0. 540-1. 65、32-1. 305-1. 520-1. 748-1. 0-1. 0+0. 4060. 000. 00-0. 5+5. 325+5. 312+ 3. 967+2. 637+0. 933BCDEFGFEDCBA0. 51. 01. 01. 01. 01. 01. 0 屋架各杆 件的几何尺寸5150 7. 51507. 51507. 51507. 5150AacegBCDFG 第 3 页全跨荷载作用下屋架 各杆件内力组合值内力系数 中=1内力值KN杆件左半跨右半跨 左半跨右半跨 AB0. 0000. 0000. 0000. 000BC-6. 221-6. 221-38第12页0. 91-380. 91CD-6. 221-6. 221-380. 91-380. 91DE-8. 993-8. 993-559. 64-559.64EF-8. 993-8. 993-559. 64-559. 64上弦FG-9. 102-9. 102-557. 32-557. 32ac+3. 470+3. 470+212. 47+212. 47ce+ 7.962+7.962+487.51+487.51下弦eg+9. 279+9. 279+568. 15+568. 15aB-6. 502-6. 502-398. 12-398. 12Bc+ 4. 739+4. 739+290. 17+290. 17cD-3. 382-3. 382-207. 08-207. 08De+l. 87、84+1.884+115.36+115.36eF-0.690-0.690-42.25-42.25 斜腹杆Fg-0. 462-0. 462-28. 29-28. 29aA-0. 500-0. 500-30. 62-30. 62CcT. 00 0-1. 000-61. 23-61. 23Ee-l. 000-1. 000-61. 23-61. 23 竖 杆 Gg+0. 812+49. 72+49. 72三.支撑布置厂房长度为，故仅在房屋两端部 开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及90nl跨中三处设置垂直 支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中 屋脊和两支座处为刚性系杆，其余为柔性系杆。第4页上玄支撑布置 图下玄支撑布置图第5页屋架8、垂直支撑图四.屋架节点荷载屋面坡度较小，故对全部荷载均 按水平投影面计算风荷载为风吸力，且本设计为屋盖，故不考虑 1永久荷载：屋面SBC防水层0. 4KN/m水泥砂浆找平层0. 4KN/m保 温层0. 45KN/m一毡二油隔气层0. 05KN/m水泥砂浆找平层0. 3KN/m预 应力大型屋面板L 45KN/m屋架和支撑自重0. 12+0. 01118=0* 3KN/m合 计23683mkN.2）可变荷载：积灰荷载标准值1. 3KN/m2屋面活荷载标 准值0. 7KN/m合计202mkN.3荷载的组合荷载组合按全跨永久荷载第13页 和全跨可变荷载计算。对跨中部分斜腹杆因半跨荷载可能产生的内力 变号，实行将跨度中央每侧各两斜腹杆图中9、杆均按压杆掌握ggHHiF、第6页长细比，故不再考虑半 跨荷载作用的组合。由可变荷载效应掌握的内力组合计算：永久荷载： G1.2?二屋面活荷载：Q1L4? 二屋面积灰荷载：Q2L40.9?2二、二节 点荷载设计值：由永久 荷载效应掌握的内力组合计算：取永久荷载：G1.35? 二屋面活荷载： Q111.40.7?=.屋面积灰荷载：Q21.40.9?2二、二节点荷载设计 值为：故应取节点荷 载设计值kNF23.61?用力学求解器求得各杆件力学10系数Aa+3. 4700. 000-6. 221-8. 993-9. 102-9. 102-6. 502-3. 382-0. 690-0. 4 五.杆件截面选择按腹杆最大内力， 查表钢,选中间节点板kNNaB12. 398）502.6（23. 61?7. 6厚度为, 支座节点板厚度为。mml0mml2第7页1上弦杆整个上弦杆采纳等截 面，按最大内力 计算。kNNFG32. 557） 102.9（23. 61? cmlx75. 1500?cmly5. 311、010?假定， 查附表 1.2 , , 50?cm856.0?则 cmfNArpqOO. 2110310856. 01032. 55723?cmli xxreq02. 35075. 1 500?cmliyyreq03.6505.3010?由附表 10 选用 2L110708,短肢 相并。,o 288.2794.132Acm?cmix98.1?cmiy34.5?截面验算：满第14页?150L 7698. 175. 1500?xxxil、一H-酒、一H-酒足?15046.5634.55.3010?yyyil 双角钢 T 形截面绕对称轴y 轴应按弯扭屈曲计算换算长细比yz?,则34. 15115.30156.12、056.075.138110101 ?bltbyxyyz?故取，查附表 1.2,1. 76max?x?698.0?满足13、1.23000?xxxil 满足?35016536.58850?yyyil 满足 223/31099.2661028.211015.568NmmNfAn?3腹杆杆： aB,。kNNaB12.398)502.6(23.61?cmlHyx0.25300?假定，查附 表 1.2, 100?555.0?22314.2310310555.01012.398cmfNA?S 附表10选用2L125808长肢相并。第9页， 298.3199. 152Acm?cmix28. 2?cmiy20. 3?满JE? 15011128.22530?xxxil 满14、足？1507920.32530?yyyil 故由，查附表 1.2,得 111?x?487.0?满足223/31063. 2551098. 31487. 01012. 398ANnmiNf?杆：Be , kNNBcl7. 290)739. 4(23. 61?o第15页 cmllcmllyx3. 261, 4. 2093. 2618. 08. 000?2234. 9103101017. 290 cmfNA?选用 2l_,查附表 9, , 563?2nA26. 1412. 28cm?, o xil. 94cm?cmiy97. 2?满足?3508. 10794. 14. 2090?xxxil 满 足?35088915、7.23.2610?yyyil 满 足223/3103.2361028. 121017.290NmmNfAn? 杆： cD , kNNcD08. 207) 382. 3 (23. 61?,ocmllxl.2294. 2868. 08. 00?cmHy4. 2860?假定,查附表 1.2, 100?555.0?22304.1210310555.01008.207cmfNA?M 10 页选 用 2L638,查附表 9, , 204.1952.92Acm?cmix90.1?cmiy02.3?满 足?？ 15012190.11.2290?xxxil 满足?？ 116、0?yyyil 故由，查附表 1.2,得 121max?x?432. 0? 满足2223/310/55.2051032.23432.01008.207ANmmNfmmN?杆： De , kNNDe36. 115)884.1 (32.61?, ocmllxl. 2294. 2868. 08. 00?cmlly4. 2860?2237. 3103101036. 115c mfNA?选用 l_ ,贝( , 2565?2A10.84cm?xil.72cm?cmiy69.2?满足 350 2.13372. 11. 2290?xxxil满足350 5.10669. 24. 2860?17、yyyil 223/31042.1061084.101036.115ANmmNf?ff ： eFkNNDe62. 42)696. 0(32. 61?,cmllx2504. 3128. 08. 00?cmlly4. 3120?假定,查附表 1.2 , 100?555.0?2235.210310555.01062.42cmfNA?® 11 页选用第16页2L,查附表 9, 563?, , o 2nA26.1412.28cm?xil.94cm?cmiy97.2?满足150 9.12894. 1250?x满足?1506.10597.24.3120?yyyil 故由，查附表 1. 218得 9.128max?x?392.0? 满 足2223/310/54. 881028. 12392. 01062. 42ANmmNfmmN?gG 杆kNNDe72.49)812.0(32.61 ?cmll 1.2602899.09.00?ft21_ 十字相连，查附表 9, , 563?2nA26. 1412. 28cm?cmix45. 20?满足3502.10645.21. 260000?xxil满足2223/310/49.401028.121072.49NmmNfmmNAn?s 杆：cCeE淇 内力值大小相同，选用长细比较kNNNeEcC23. 61)0. 1(23.19、61?大的竖杆进行设计，则可保证其它竖杆的安全可靠 性。，内力较kNNeE23.61?cmHcnillyx259, 2. 2072598. 08. 000? 小， 用 1_ , 则，。2565?2A10.84cm?xil. 72cln?69.2?yi 满足?1505. 12072. 12. 2070?xxxil满足？1503. 9669. 22590?yyyil 故由，查附表 L 2 , 得5. 120max?x?437.0? 第 12 页 满 足223/3101791084. 10322. 01053. 62ANmmNf?aA杆kNNaB62.30)5.0(23.61?依据布置20、螺栓的要求，端竖杆最小应当选用I-的角钢，采纳十字行截面，2635?, 。2A12.28mm?cmix45.20?端竖杆：aAcmlxl.1791999.00?满 足 150 1. 7345. 21. 179?xooxoil 故，查附表 1.2 ,得 1.730max?x?732.0?满足第17页223/31006.341028.12732.01026.30ANmmNf?A .节点设计 1 屋脊节点竖杆gG杆端焊缝按构造取和为和。上弦与节点板的连接缝， 角钢肢背fhwl5mm80mm采纳塞焊缝，并假定仅承受屋面板传来的集中 荷载，一般可不作计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力的进行计算，即。 15%kN21、 60. 8332. 55715. 0N15. ON?其产生 的偏心 矩 mmNNe?5852000701060. 83M3现取节点板尺寸如下图。第13页 设肢尖焊脚尺寸则焊缝计算长度验算肢尖焊 mmhf62?mmlwl835622021? 缝 强 度 ： 满 足 22232222222222/200/87,115) 18367. 021060. 83 () 18367. 0222. 15852 0006()7. 02()7. 026(mmNfmmNlhNlhMwfwfwff? 拼接角钢采纳与上弦相同截面，热弯成型。拼接角钢一侧的焊缝长度 按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸mmthf22、82102?则接头一侧需要的焊缝计算长度： mmfhNlwffw40.12420217.041032.5577.043?拼接角钢的总长 度：，取mmahllfw8.308)90101210()8240.124(2)2(2?mml350?拼 接角钢竖肢需切去的高度：,取，即坚nrnhtf2358105?mm25? 肢余留高度为45mm。2下弦拼接节点拼接角钢采纳与下弦相同的截 面，拼接角钢一侧的焊缝长度按与杆件等强设计。设角焊缝焊脚尺寸， 则接头一侧需要的焊缝计算长度为mmthf6?第14页 mmfhflwffw3. 19620217. 04310102第18页23、 8.217.04A2?拼接角钢的总长度： mmahllfw6.42610)623.196(2)2(2?取。拼接角钢水平肢较宽， 故采纳斜切，不但便于焊接，且可增加焊缝长mml430?度。水平肢上 的安装螺栓孔，待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。 竖肢因切肢后余留高度较小，不设安装螺栓。拼接角钢竖肢需切去的 高度：mmhtf175665?取，即坚肢余留高度为50mm。mm2。?取 两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm,竖杆杆端至节点中心的距 离为90mmo节点板按布置腹杆杆端焊缝需要，采纳。38012330-?3 上弦节点“B”为便于放大型屋面板24、，弦杆与节点板连接焊缝验算内缩7mm，做塞焊缝，此时， 承受集中力F=61.23KN ,则所需塞焊缝长度为： ?弦杆枝尖与节点板的连接焊缝计算：承当弦杆内力差及偏心弯 矩 取， 则： ) (. . Lh. NWff =? 第 15 页25、h. MWff=二支座节点依据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采 纳。为便于施焊，取底板上44014380-?外表至下弦轴线的距离为 160mmo且在支座中线处设加劲肋一9010,高度与节点板相亦为440mm。第19页
