【2022精编】[学士]某24米跨钢结构厂房课程设计.docx
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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第36页 共36页一、设计资料 1.结构形式某厂房跨度为24m,总长120m,柱距6m,采用梯形钢屋架、1.56.0m预应力混凝土大型屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400400,混凝土强度等级为C20,屋面坡度为i=1:10。2.屋架形式及选材屋架跨度为24m,屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用钢材及焊条为:钢材选用Q345钢,焊条采用E50型。3.荷载标准值(水平投影面计)永久荷载: 二毡三油防水层 0.4KN/m2 保温层 1.0KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 预应力混凝土大型屋面板
2、1.4KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式q=0.12+0.011L计算) 0.384KN/m2 悬挂管道 0.1KN/m2可变荷载 屋面活荷载标准值 0.5KN/m2 雪荷载标准值 0.7KN/m2 积灰荷载标准值 0.3KN/m24.屋架的计算跨度:Lo=240002150=23700mm,端部高度:h=2005mm(轴线处),h=2990mm(计算跨度处)。起拱h=50mm二、结构形式与布置图 屋架支撑布置图如下图所示图一:24m跨屋架(几何尺寸)图二:24m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆的内力值图三:24m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆的内力值三、荷载与内力计算1.荷载计算永久荷载标准值
3、: 二毡三油(上铺绿豆砂)防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层 1.0KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式q=0.12+0.011L计算) 0.384KN/m2 悬挂管道 0.1KN/m2_ 总计:3.684KN/m2可变荷载标准值:笔下文学 雪荷载0.7KN/m2 大于屋面活荷载标准值0.5KN/m2, 取0.7KN/m2 积灰荷载标准值 0.3KN/m2_ 总计1.0KN/m2永久荷载设计值:1.353.6844.973KN/m2可变荷载设计值:1.41.01.4KN/m22.荷载组合设计屋架时,应考虑如下三种荷载组
4、合:(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载F=(4.973+1.4)1.56=57.361KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载F1=4.9731.56=44.757KN F2=1.41.56=12.6KN(3)全跨屋架和支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载F3=0.3841.351.56=4.667KN F4=(1.41.35+1.40.7)1.56=25.83KN 3.内力计算 本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数。表一:屋架杆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
5、半全跨右半全跨F1+F2F1+F2F3+F4F3+F4AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.000上弦BCD-8.72-6.25-4.27-500.19-469.031-444.08-202.13-150.93-500.188DEF-13.53-9.04-4.49-776.09-719.466-662.136-296.65-179.03776.094FGH-15.26-9.17-6.09-875.33-798.534-759.726-308.08-228.42-875.329HI-14.71-7.38-7.38-843.78-751.363-751.363-2
6、59.28-259.17-843.78下弦AC4.733.841.25271.318260.0846227.450121.26254.3293271.317CE11.5383.53661.372616.8482560.526260.451144.91661.372EG14.659.345.31840.339773.3741722.596309.624205.426840.338GI15.178.446.73870.166785.3077763.7617288.804244.528870.166斜腹杆AB-8.87-6.53-2.34-508.79-479.273-426.47-210.07-1
7、01.78-508.792BC6.884.762.12394.644367.9042334.640155.0686.8204394.644CD-5.44-3.14-2.3-312.04-283.042-272.45-106.49-84.759-312.044DE3.71.91.8212.236189.5409188.28066.344963.736212.236EF-2.46-0.71-1.75-141.11-119.048-132.15-29.82-56.666-141.108FG1.11-0.451.5663.670744.0102769.3362-6.443145.467469.336
8、-6.443GH0.021.55-1.531.1472220.42514-18.38240.1298-39.42740.13-39.426HI-1.08-2.471.69-61.95-79.4596-27.043-68.8438.6199-79.5638.62竖杆AA-0.5-0.50-28.681-28.6785-22.378-15.249-2.33-28.68CC-1-10-57.361-57.357-44.757-30.497-4.66-57.36EE-1-10-57.361-57.357-44.757-30.497-4.66-57.36GG-1-10-57.361-57.357-44.
9、757-30.497-4.66-57.36II1.940.970.9771.28111.2871.2857.32-48.45111.28四、杆件截面设计腹杆最大内力-508.79kN,查表得,中间节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度选用12mm。1.上弦杆(FGH杆)整个上弦不改变截面,按最大内力-875.329KN(受压)计算。上弦杆件计算长度:在屋架平面内,为节间轴线长度lox1508mm;在屋架平面外,根据支撑布置(上弦支撑点设在坚杆上端点)和内力变化情况取loy215083016mm,因为loy2lox,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。假定60,按Q345钢,轴心受压构件属于b
10、类截面,查附表4.2得0.734需要截面面积A875.329/(0.734310)3831.26mm2 需要的回转半径为:ix1508/6025.13mm iy3016/6075.4mm根据A、ix、iy查不等肢角钢规格表,选用2L1409010,A4460mm2, 25.6mm,75.4mm.按所选角钢进行验算:x1508/25.658.91 150 y3016/75.460 150(满足要求)由于xy,只需求查附表4.2用内插法得0.743875.329/(0.7434460)=280.2N/mm2310N/mm2 故满足要求。2.下弦杆整个下弦也不改变截面,按最大内力870.16KN(受
11、拉)计算。按下弦支撑布置(支撑点在两端坚杆和中轴坚杆下端点)情况:Lox3000mm,Loy12000mm计算下弦截面净面积:An=870.16/3102806.87mm2 需要的回转半径为:ix=3000/25012mm iy=12000/25048mm,选用2L1006310(短肢相并)A3100mm2, ix17.5mm iy50.2mm.x3000/17.5=171.4=250;y12000/50.2=239.0=250. 870.16/3100=297.8N/ mm2310N/mm2 满足要求。3.端斜杆(aB)杆件轴力N=508.79KN(受压),计算长度=2535mm,采用不等肢
12、角钢,长肢相并。选2L1409010,A=4460mm2,ix25.6mm iy67.7mm。x2535/25.6=99=150,min=x=0.437=508.79/(0.4374460)=261.12N/ mm2310N/mm2,故满足要求。4.斜腹杆杆Hi1. 杆件内力:N=-79.56或38.62选择内力大值进行计算。计算长度=0.8=0.83370=2696mm,=3370mm,按=150选,需要的回转半径为:ix2696/15018.0mm iy3370/15022.5mm,选2L635,A=1228mm2,ix19.4mm iy29.6mmx2696/19.4=139.0=150
13、,y3370/29.6=113.9=150min=x=0.253,=79.56/(0.2531228)=256.08N/ mm2310N/ mm2(满足要求)杆gH杆件内力:Ngh =40.13或-39.426选择较大内力计算计算长度=0.8=0.83396=2716.8mm,=3396mm,按=150选,需要的回转半径为:ix2716.8/15018.1mm iy3396/15022.6mm,选2L635,A=1228mm2,ix19.4mm iy29.6mm。x2716.8/19.4=140.0=150,y3396/29.6=114.7=150min=x=0.250,=39.43/(0.2
14、501228)=131.1N/ mm2310N/ mm2(满足要求)5.中竖杆(Gg)竖杆不改变截面尺寸,N57.36kN(压),l0x0.80.828902312mm,l0y2890mm内力较小,按=150选,需要的回转半径为:ix2312/15015.4mm iy2890/15019.3mm,选2L565,A=1084mm2,ix17.2mm iy26.9mm。x2312/17.2=134.4=150,y2890/26.9=107.4=150min=x=0.267,=57.36/(0.2671084)=198.18N/ mm2310N/ mm2其余杆件的截面选择计算过程不一一列出,计算结果
15、如下表二:杆件截面选择表。杆轴力(KN)选用型钢截面积计算长度(cm)回转半径(cm)应力上弦-928.572L140901044.60 150.80 301.60 2.56 6.77 58.91 150.00 0.743 280.31 下弦923.092L100631031.00 300.00 1200.00 1.75 5.02 239.04 250.00 297.77 aB-539.742L140901044.60 253.50 253.50 2.56 6.77 99.02 150.00 0.437 276.87 Bc394.6442L70513.76 208.64 260.80 2.16
16、 3.24 96.59 250.00 294.25 cD-312.0442L751028.26 228.72 285.90 2.26 3.54 101.20 150.00 0.423 266.99 De212.2362L4057.58 228.72 285.90 1.21 2.06 189.02 250.00 287.03 eF-141.1082L70514.82 250.32 312.90 2.32 3.43 107.90 150.00 0.384 259.99 Fg69.3362L3656.76 249.52 311.90 1.08 1.91 231.04 250.00 108.01 -6
17、.443gH-39.432L63512.28 271.68 339.60 1.94 2.96 140.04 150.00 0.250 109.23 40.13Hi-79.562L70513.76 269.60 337.00 2.16 3.24 124.81 150.00 0.303 212.79 38.62Aa-28.682L4057.58 159.20 199.00 1.21 2.06 131.57 150.00 0.278 134.54 Cc-57.362L70513.76 183.20 229.00 2.16 3.24 84.81 150.00 0.537 76.29 Ee-57.362
18、L70513.76 207.20 259.00 2.16 3.24 95.93 150.00 0.457 87.80 Gg-57.362L56510.84 231.20 289.00 1.72 2.69 134.42 150.00 0.267 199.93 Ii111.282L4057.58 255.20 319.00 1.21 2.06 210.91 250.00 146.74 说明:表中上弦杆和下弦杆截面为短肢相并,端斜杆aB为长肢相并,其余杆为T形截面。五、结点计算本设计采用Q345钢、E50焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值=200 N/mm2,各杆件内力由表一查得,最小焊缝长度
19、应小于8hf。在确定节点板的形状和尺寸时,需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为:角钢肢背所需焊缝长度,角钢肢尖所需焊缝长度表三:腹杆杆端焊缝尺寸(表中1l、12为取整后数值)杆件 名称肢背焊缝肢尖焊缝l1(mm)hf1(mm)l2(mm)hf2(mm)aB25051405Bc2105905cD1705805De1205605eF905505Fg505405gH405405Hi605405Aa55Cc405305Ee405305Gg405305Ii551. 上弦节点B点(1) 斜杆Bc与节点板连接焊缝计算,与下弦节点c中的cB杆计算相同。(2) 斜杆B
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