完整钢结构课程设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流完整钢结构课程设计.精品文档.1.设计资料:32.结构形式与布置33.荷载计算64.内力计算7附件:设计资料1、设计题目:单层工业厂房屋盖结构梯形钢屋架设计2、设计任务及参数:第五组:某地一机械加工车间,长60m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m3),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m2),找平层2cm厚(0.3
2、KN/m2),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400400mm。钢材选用Q235B,焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2,积灰荷载标准值0.6KN/m2,雪荷载及风荷载见下表,7位同学依次按序号进行选取。活载KN/m21234567基本雪压0.300.750.100.200.450.500.35基本风压0.350.600.250.550.300.500.453、设计任务分解学生按照下表分派的条件,完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。表-34、设计成果要求在教师指导下,能根据设计任务书的要求,搜集有关资料,熟
3、悉并应用有关规范、标准和图集,独立完成课程设计任务书(指导书)规定的全部内容。1)需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。2)梯形钢屋架设计要求:经济合理,技术先进,施工方便。3)设计计算书要求:计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂,统一用A4纸书写(打印)。A、按步骤设计计算,各设计计算步骤应表达清楚,写出计算表达式及必要的计算过程,对数据的选取应写明判断依据。B、计算过程中,必须配以相应的计算简图。C、对计算结果进行复核后,为保证施工质量且方便施工,应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。4)梯形钢屋架施工图共两张,图纸绘制的要求:布图合理,版面整齐,图线
4、清晰,标注规范,符合规范/图集要求。单层工业厂房屋盖结构梯形钢屋架设计1.设计资料:(1)某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m3),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m2),找平层2cm厚(0.3KN/m2),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400400mm。钢材选用Q235B,焊条采
5、用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2,积灰荷载标准值0.6KN/m2,雪荷载及风荷载见下表。活载KN/m21234567基本雪压0.300.750.100.200.450.500.35基本风压0.350.600.250.550.300.500.45(2)屋架计算跨度(3)跨中及端部高度:设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,端部高度中部高度(为),屋架跨中起拱考虑,取48m.2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示:图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸根据厂房长度(102m60m)、跨度及荷载情况,设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水
6、平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示: 屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图3.荷载计算屋面和荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/进行计算。屋面风荷载 迎风面 背风面 由于屋面坡度较小,对荷载影响小,未予考虑。风荷载对屋面为吸力,重屋架不考虑。表 1 荷 载 计 算 表荷载名称标准值(kN/)设计值(kN/)预应力混凝土
7、大型屋面板1.41.41.351.89三毡四油防水层(上铺绿豆沙)0.40.41.350.54找平层(厚2cm)0.30.31.350.40510cm厚泡沫混凝土保温层10.10.10.11.350.35屋架和支撑自重0.12+0.01124=0.3840.3841.350.5184永久荷载总和2.6843.6234屋面活荷载0.70.71.40.98积灰荷载0.60.61.40.84可变荷载总和1.31.82设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合:3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载:3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载:半跨节点可变荷载:3.3.全
8、跨屋架(包括支撑)自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架自重:半跨节点屋面板自重及活荷载:1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况。4.内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示:屋架计算简图由图解法或数解法解得F1的屋架各杆件的内力系数(F1作用于全跨、左半跨和右半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表2屋 架 构 件 内 力 组 合 表杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F第二种组合第三种组合计算杆件内力(KN)全跨左半跨右半跨+上弦ABBC、CDDE、EFFGGH、HI0-9.08-14.02-15.75-16.290-6.83-9.96-
9、10.26-10.800-2.90-5.24-7.08-7.080-444.81-686.83-771.55-797.890-407.96-620.28-681.65-707.980-332.75-523.42-603.05-620.600-200.99-296.66-311.79-326.770-94.83-160.18-201.49-204.020-444.81-686.83-771.55-797.89下弦Abbccdde4.9411.9715.1415.123.808.7710.358.521.474.126.188.52242.18586.45741.86740.81223.52534
10、.05663.36632.62179.77442.52571.94600.78111.42259.58311.05268.3749.63130.47182.43224.58242.18586.45741.86740.81斜腹杆aBBbbDDccFFddRRIRG-8.986.93-5.453.68-2.421.070.791.560.70-6.915.07-3.672.11-0.90-0.292.433.200.70-2.672.40-2.302.02-1.961.75-2.12-2.120-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.4938.6876.4134.1
11、3-406.16306.07-238.00154.62-93.7130.2565.60103.3334.11-326.66256.41-206.98145.62-103.7857.07-1.0424.0722.73-202.47150.06-110.6966.22-27.80-1.6460.1981.6619.40-90.1975.79-67.0853.77-46.7836.65-34.63-31.033.28-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.49,-1.6465.60,-34.63103.33,-31.0334.13竖杆AaCb、EcGdHRIe-0.5
12、0-1.00-1.50-1.000-0.50-1.00-1.49-1.00000000-24.50-48.92-73.47-48.990-24.50-48.80-73.46-48.990-16.31-32.56-48.91-32.610-13.95-27.86-41.81-27.890-2.34-4.64-7.02-4.670-24.50-48.92-73.47-48.9905.杆件设计(1)上弦杆整个上弦采用等截面,按GH,HI杆件的最大内力设计,即上弦杆计算长度:在屋架平面内,为节间轴线长度,即在屋架平面外,本屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况
13、,取为支撑点间的距离,即根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦杆截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。如下图所示。腹杆最大内力,由屋架节点板厚度参考可知:中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。设,查Q235钢的稳定系数表,可得(由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类),则需要的截面积为需要回转半径:根据需要A,查角钢规格表,选用,肢背间距a=10mm,则: ,按所选角钢进行验算: =150, (b类)双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比则=69.52,故所选截面满足要求。填板每个节间放一块(满足范围内不少于两块),尺寸取60mmx130mmx10mm则 间距,取80
14、cm。(2)下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算。N ,(因跨中有通长系杆),所需截面积为:选用,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图。350,350故所选截面满足要求。填板每个节间放一块,尺寸取60mm130mm10mm,则 间距,取150cm。(3)斜腹杆端斜杆aB: 杆件轴力 计算长度 因,故采用不等肢角钢,长肢相并,使。选用,肢背间距a=10mm,则: ,按所选角钢进行验算: =150双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比则=(1+)=73.07(1+故由,b类,故所选截面满足要求。填板放两块,尺寸取60mm145mm10mm,则 间距,取90cm。杆件dR-
15、RI此杆在R节点处不断开,采用通长杆件。最大拉力: ,最大压力: ,再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面内的计算长度取节点中心间距,在桁架平面外的计算长度:选用,查角钢规格表得因,只需求。查表得,则拉应力: 所选截面满足要求。填板放两块,尺寸取60mm83mm10mm,则 间距,取75cm。 杆件Bb杆件轴力 计算长度 0.82534=2027.2mm, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放两块,尺寸取60mm95mm10mm,则 间距,取80cm。杆件bD杆件轴力 计算长度 0.82798=2238.4mm, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放三块,尺寸取60mm95mm10m
16、m,则 间距,取70cm。杆件Dc杆件轴力 计算长度 0.82778=2222.4m, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放两块,尺寸取60mm95mm10mm,则 间距,取100cm。杆件cF杆件轴力 计算长度 0.83055=2444m, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放三块,尺寸取60mm95mm10mm,则 间距,取。杆件Fd杆件轴力 计算长度 0.83035=2444m, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求填板放两块,尺寸取60mm83mm10mm,则 间距,取110cm。杆件RG杆件轴力 计算长度 0.81952=1561.6m, 选用,查角钢规格表得所选截面
17、满足要求填板放两块,尺寸取60mm83mm10mm,则 间距,取70cm。 (4)竖杆杆件Aa杆件轴力 计算长度 0.81900=1520m, 由于杆件内力较小,按选择,需要回转半径为选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放两块,尺寸取60mm76mm12mm,则 间距,取65cm。杆件HR杆件轴力 计算长度 0.81406=1124.8m, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放三块,尺寸取60mm76mm10mm,则 间距,取50cm。杆件Cb杆件轴力 计算长度 0.82200=1760m, 选用,查角钢规格表得所选截面满足要求。填板放三块,尺寸取60mm76mm10mm,则 间
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