钢结构课程设计任务书(附施工图).pdf

《钢结构课程设计任务书(附施工图).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构课程设计任务书(附施工图).pdf（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、.钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书班级：土木工程学号：姓名：一、设计资料某厂房总长度 90m，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距 6m。1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度 i=L/10；L 为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为 18m。2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0 作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：同学用 Q235 钢，焊条为 E43 型；或用 Q345 钢，焊条为 E50 型。二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置：

2、所选跨度为 24m，积灰荷载 1.2，保温层 0.65 KN/m2钢材采用 Q235。其设计强度为 215KN/,焊条采用 E43 型，手工焊接。屋架的计算跨度 L。=24000-2150=23700，端部高度：h=1990mm(轴线处)，h=2140(计算跨度处)。屋架形式及几何尺寸见图一所示：2890339622902859259031293190I351509A1508150880518051DBC081508150815IHGFa1501350ce15008=12000g起拱5033199028193126087025图一59.三、荷载与内力计算：1、荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出

3、现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2水泥砂浆找平层 0.4KN/m2保温层 0.65 KN/m2一毡二油隔气层 0.05KN/m2水泥砂浆找平层 0.3KN/m2预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2总计：3.25 KN/可变荷载标准值：施工活荷载标准值为 0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 S0=0.35KN/m2雪荷载屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/积灰荷载 1.2KN/（学号 700）总计：1.9 KN/永久荷载设计值 1.23.25 KN/=3.9KN/可变荷载设计值 1.41.9 KN/=2.66KN/屋面坡度不大

4、，对荷载影响较小，未予考虑。风荷载对屋面为吸引力，重屋盖可不考虑。2、荷载组合：一般考虑全夸荷载，对跨中的部分细杆可以考虑半跨荷载，因为本设计在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜复杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦荷载 P=(3.9KN/+2.66KN/)1.56=59.04KN3、内力计算：内力设计值如下图所示：屋架杆件内力组合表杆件名称全跨系数计算内力 P*1(KN)上弦AB0.0000BCD-8.72-514.8DEF-13.53-798.81FGH-15.26-900.95HI-14.71-868.

5、48下弦ac+4.73+279.26ce+11.53680.73eg+14.65864.94gf+15.17895.64腹杆Aa-0.5-29.52aB-8.87-523.68Bc+6.88406.20.cCcDDeeEeFFggGgHHI1.001.01.D53-13.1.0E01.-1.0-5.44+3.70-1.0-2.46+1.11-1.0+0.02-1.081.001.1.0-59.04-321.18218.45-59.04-145.2465.53-59.041.18-63.760.5A0-1.-2.46-1.0+040.000.02CB-8.72GF-15.26IH71-14.71

6、-14.0-1.+3+10-1.-5.4-0.5-8.87+4.73c53+11.e+14.65g17+15.ah.24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、杆件截面设计：腹杆最大内力 N=-523.68KN，由钢结构教科书 P189 表 7.4 可知：中间节点板厚度可取 12mm,支座节点板厚可取 14mm。1、上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-900.95KN。计算长度：屋架平面内取节点轴线长度 lox=150.8cm。屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节点长度 loy=300cm。因：2lox=loy 选用 2L140*

7、12，需要截面积A*=N=65cm.f需要回转半径 ix=4.31cm需要回转半径 iy=6.23cm按所选角钢进行验算：xl0 x150.8/4.31 35ixyl0yiy 300/6.23 48.2150,y 0.87(b类)由于b1/t=14/1.2=11.7y30021.22l0ytmaxyz 55,按照b类表查4.2,得=0.833N900.95102=166.4f=215N/mmA0.833651023填 板 每 个 节 间 放 一 块（满 足la=75.4cm40i=40*4.31=172.4cmL1范 围 内 不 少 于 两 块），2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计

8、算，N=895.64KN。计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=1500mm。屋架平面外根据支撑布置，取 loy=12000mm。895.64103N 4166mm2计算需要净截面面积A=215.f*选用 2L1258012(短肢相并)，A=4680mm2,ix=2.24cm,iy=6.15cm按所选角钢进行验算：取An=A(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于 100mm，则不计截面削弱影响)N895.64103191.4N/mm2 215N/mm2An4680 xlox150 69.2 250ix2.24yloyiy1200195.123506.153、端斜杆 Ba已知 N=-523.

9、6KNlox loy 253.5cm因为lox loy故采用等肢角钢，使ix=iyA=3860mm2,ix=3.05cm,iy=4.52cm。.截面刚度和稳定验算：xlox253.581.3150ix3.05yloyiy253.554.81504.52由于 b/t=10/1.0=10 0.58247.9/10 14.380.475b40.475104yzy(122)554.8(1)59.04loyt247.921.02minx=0.6792473.09103180.5N/mm2 215N/mm2所选截面合适。XA0.67923860填板放两块，la 82.6cm 40ix 403.05cm 1

10、22.0cm4、斜杆 Bc已知：N=406.2KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=0.8l 0.82608 2086.4mm屋架平面外根据支撑布置，取 loy=2608mm。A=1880mm2,ix=2.47cm,iy=3.65cm。N382.04103 203.2N/mm2 215N/mm2A1880lox198.32 80.3 350ix2.47Nxyloyiy247.9 67.9 3503.65填板放两块，la 82.6cm 80ix 802.47cm 197.6cm5、斜杆 Dc已知：N=-321.18KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=0.8l 210.4

11、cm屋架平面外根据支撑布置，取 loy=263cm。A=1374mm2,ix=2.16cm,iy=3.24cm。.N139.36103174.2N/mm2 215N/mm2A1374lox210.4 97.4 350ix2.16xyloyiy263 81.2 3503.24填板放两块，la 87.6cm 80ix 802.16cm 172.8cm6、中竖杆 Je已知：N=0KNl00.9l 0.9280 252mm中竖杆选用 2L705 的角钢，并采用十字形截面，见图 10：A 13.47cm2,ix0 2.16cmx0l0252116.7 150ix02.16满足要求。填板放五块，la 50

12、.4cm 40ix0 402.16cm 86.4cm其余各杆截面选择过程不一一列出，计算结果见表二：杆件名称内力设计值 N(KN)计算长度(cm)选用截面截面积A（cm）短肢相并2L1409012下弦杆905.343991185短肢相并2L1258012-23.47Aa-473.09Ba382.04Bb-46.93Cb-318.68Db239.36Dc210.4263210.4263174.2217.8198.3247.9247.9247.9201.5201.5T 型截面2L505T 型截面2L10010T 型截面2L806T 型截面2L505T 型截面2L10010T 型截面2L70513.

13、742.163.2497.4350/174.2238.63.054.5269.01500.757-109.129.61.532.45113.91500.4705-103.9218.82.473.6580.3350/203.4238.63.054.5281.31500.6792-180.529.61.532.45131.71500.3795-64.4246.82.246.15192.7350/193.5252.82回转半径（cm）计算应力填板2max52.6150min0.844lox150.8loy300ix2.54iy6.81N/mm-185块2上弦杆-900.95.-73.69Ec32.3

14、8E1-46.93F1c1G1-192.43-157.7023.04-137.05229.1286.4147.2388.394.2117.894.1117.6188.5235.6T 型截面2L705T 型截面2L505T 型截面2L505T 型截面2L806T 型截面2L806209.8262.2T 型截面2L70513.742.163.2497.118.82.473.65106.1150250150/0.60240.575712.26-121.0022218.82.473.65110.21500.4918-208.129.61.532.4561.51500.7995-61.119.61.53

15、2.4561.5350/33.7113.742.163.2487.31500.6392-83.92 GdHdH2I2J2-d2Je00144.8181T 型截面2L5059.61.532.4594.61500.5904020104.9T 型截面2L5059.61.532.4568.61500.75940153.50-40.190154.8387T 型截面2L70513.742.163.24126.0350150/0.406/38.9-72.40222252252十字型截面2L70513.74imin2.16imin2.16116.7150五、节点设计用 E43 焊条时，角焊缝的抗拉，抗压和抗剪

16、强度设计值ffw160N/mm2各杆件内力由表二查得，最小焊缝长度不应小于 8hf和 40mm。1、下弦节点 b 见图 11.(1)斜杆 Bb 与节点的连接焊缝计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm，所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw2382.04103 2hf312 201.5mm取lw=200mm20.761601382.04103 2hf310 133.7mm取lw=150mm20.75160肢尖：lw（2）斜杆 Db 与节点的连接焊缝计算：N=318.68KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm，所

17、需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw2318.68103 2hf312 170.1mm取lw=180mm20.761601318.68103 2hf310 104.8mm取lw=120mm20.75160肢尖：lw（3）斜杆 Cb 与节点的连接焊缝计算：N=46.93KN因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸hf 5mm焊缝长度lw40mm取lw=60mm。（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=621.27-254.58=369.29KN;设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm，所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hff

18、fwk2N20.7hfffw2367.29103 2hf312 194.2mm取lw=200mm20.761601367.29103 2hf310 103.2mm取lw=120mm20.76160肢尖：lw.（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，按比例做出构造详图，从而定出节点尺寸，如图 12 所示：1、上弦节点 B 见图 13.（1）斜杆 Bb 与节点板连接焊缝的计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm，所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw2382.04103 2hf312

19、201.5mm取lw=200mm20.761601382.04103 2hf310 133.7mm取lw=150mm20.75160肢尖：lw（2）斜杆 Ba 与节点板连接焊缝的计算：N=473.09KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 10mm 和 6mm，所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw2473.09103 2hf3 20 160.8mm取lw=180mm20.7101601473.09103 2hf312 129.3mm取lw=150mm20.76160肢尖：lw（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘的上

20、肢背可缩进 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，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P 与上弦垂直。假定集中荷载 P 由槽焊缝承受，P=46.9332KN，焊角尺寸为 5mm。所需槽焊缝长度为：P46.9332103lw 2hf10 51.9mm取lw=60mmw20.7516020.7hfff上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差：N=473.09-0=473.09KN偏心距 e=90-21.9=68.1mm设肢尖焊角尺寸为 8mm，设所需焊缝长度为 400mm，则：N473.09103f110.0N/mm220.7hflw20.78(40016)M6

21、N e6473.0910368.12f117.1N/mm22WF20.7hf(lw)20.78(40016)()2(f)21.22.f(117.12)(110.0)2146.0N/mm2160N/mm21.22.（4）节点板尺寸：如图 14 所示：1、屋脊节点 J 见图 15.（1）弦杆与角钢连接焊缝计算：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，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来计算。N=825.09KN设肢尖、肢背焊角尺寸为 8mm，N825.09103lw 2hf16 246.2mm取l

22、w=300mmw40.7816040.7hfff拼接角钢长度取 2300+50=650mm。（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=825.0915=123.8KN。设肢尖焊角尺寸为 8mm，弦杆一侧焊缝长度为 200mm。N123.8103f 60.1N/mm220.7hflw20.78(20016)M6N e6123.810368.1f133.4N/mm222WF20.7hf(lw)20.78(20016)()2(f)21.22f(133.42)(60.1)

23、2124.8N/mm2160N/mm21.22（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，取焊角尺寸hf 5mm焊缝长度lw40mm 取lw=60mm。（4）斜杆 J2 与节点板的连接焊缝计算：N=53.5KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm，所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw253.5103 2hf312 43.8mm取lw=60mm20.76160153.5103 2hf310 25.9mm取lw=60mm20.75160肢尖：lw.（5）节点板尺寸如图 16 所示：4、下弦跨中节点 e 见图 1

24、7.（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，传递内力N=905.34KN设肢尖、肢背焊角尺寸为 8mm，则需焊缝长度为：N905.34103lw 2hf16 268.6mm取lw=300mm40.7816040.7hfffw拼接角钢长度取 2300+20=620mm。（2）弦杆与节点板连接焊缝计算,其内力按下弦杆内力的 15计算:N=905.3415=135.8KN设肢背与肢尖的焊角尺寸为 6mm，弦杆一侧所需焊缝长度为：肢背：lwk1N20.7hfffwk2N20.7hfffw2135.8103 2hf312 79.4mm取lw=90mm20.761601135.8103

25、 2hf312 45.6mm取lw=60mm20.76160肢尖：lw（3）节点板尺寸，如图 18 所示：.5、端部支座节点 a 见图 19：(1)为了便于施焊，下弦角钢水平肢的地面与支座地板的距离一般不小于下弦伸出肢的长度，故可取 160mm，在节点板中心线左侧设置加劲肋，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：R=473.09sin57.4+23.4=422.03KN。取加劲肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造需求取地板尺寸为240mm360mm,偏安全地取有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为：An 240(2180 12)412

26、80mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：R422.0310310.2N/mm2 fc11.9N/mm2满足要求。An41280地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，每块板为两边支撑而另两边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：2M 2式中-地板下的平均应力，10.2 N/mm2.2-两边支撑对角长度，(12012/2)2802139.3mm-系数 由b2/2决定，b2为两边支撑的焦点到对角线2的垂直距离，由三角形面积关系得b2=12080 68.9mm139.3b2/2=0.50 查表得=0.0602M 0.060210.6139.3212382.4N mm地板厚度

27、6M/f 612382.4/215 18.5取 t=20mm（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：422.03103V 105.5103N4M V e 105.510347.5 5.01106N mm设肢焊缝尺寸为 6mm，设所需焊缝长度为 170mm，则：N105.5103f 79.5N/mm220.7hflw20.76(17012)M6N e65.011062f143.4N/mm22WF20.7hf(lw)20.76(17012)()2(f)21.22f(143.42)(79.5)2141.9N/mm2160N/mm21.22所以

28、加劲肋高度不小于 170mm 即可。（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=422.03KN设焊缝尺寸为 8mm节点板、加劲肋与底板连接焊缝总长度：lw 2(2402hf)4(802hf20)624mmR422.03103f 99.0N/mm2160N/mm2满足要1.22helw1.220.78624求（4）下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算:1 竖杆与节点板的连接焊缝计算:N=26.33KN.此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸hf 5mm焊缝长度lw40mm 取lw=60mm。2 下弦杆与节点板连接焊缝计算：N=254.85KN设焊缝尺寸为

29、6mm，侧所需焊缝长度为：肢 背：lwlw=150mmk1N20.7hfffw2254.85103 2hf312 138.4mm取20.76160肢尖：lwk2N20.7hfffw1254.85103 2hf312 75.2mm取lw=80mm20.761603 斜杆 Ba 与节点板连接焊缝的计算：N=473.09KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 10mm 和 6mm，所需焊缝长度为：肢 背：lwlw=180mmk1N20.7hfffw2473.09103 2hf3 20 160.8mm取20.710160肢 尖：lwlw=150mmk2N20.7hfffw1473.09103 2hf312 129.3mm取20.76160六、施工图（详见施工图纸）(参照钢结构教材，附图在文档之后).