钢结构课程设11.docx
《钢结构课程设11.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构课程设11.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
钢结构课程设11
钢结构课程设计
设计题目：
m跨简支人字形屋架设计
学院：
明德学院
专业：
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
简支人字形屋架设计
一、设计题目
设计普通人字形钢屋架，熟练掌握普通人字开钢屋架的设计步骤和施工图的绘制方法。
二、设计内容
1、屋盖结构体系；
2、檩条和屋盖支撑的布置；
3、屋架的形式和主要尺寸；
4、钢材及焊条的选用；
5、荷载、内力计算和内力组合；
6、杆件截面选择；
7、节点设计；
8、钢屋盖施工图的绘制。
三、设计资料
1、长尺压型钢板屋面，焊接工字钢檀条（间距5m）；
2、屋架间距（柱距）为12m；
3、屋面离地面高度约为20m。
4、荷载
（1）压型钢板：
0.15KN/㎡；
（2）檩条：
0.10KN/㎡；
（3）屋架及支撑自重：
gk=（0.12+0.10L）KN/㎡，L为屋架的标志跨度（m）；
（4）风荷载为0.2KN/㎡和雪荷载为0.55KN/㎡，屋面活荷载标准值为0.5KN/㎡。
5、材料
（1）钢材采用Q235-B，焊条采用E43型；
（2）屋架支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C25。
四、设计要求
1、计算书
（1）支撑布置体系及檩条设计（有檩屋盖）；
（2）屋架设计详细步骤。
计算书完整包括：
设计资料、结构形式与布置、荷载计算、内力计算、杆件设计和节点设计。
2、施工图
（1）绘制支撑布置图；
（2）绘制钢屋架施工详图。
图纸内容包括以下几项：
1）屋架简图（一般布置在图面的左上角）；
2）屋架正立面图；
3）上、下弦杆俯视图，必要的剖面；
4）屋架支撑详图及零件详图；
5）材料表；
6）施工图说明；
7）标题栏
绘制要求：
采用钢笔或CAD绘制，图面布置合理，文字规范，线条清楚并符合制图标准，达到施工图要求。
五、参考资料
（1）《钢结构》（第二版），魏明钟主编，武汉理工大学出版社，2002；
（2）《钢结构原理与设计》，王国周，瞿履谦主编，清华大学出版社，1993；
（3）《钢结构》卢铁鹰主编，西南师范大学出版社，1993；
（4）《钢结构》陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，1994；
（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003），中国计划出版社，2003。
六、人字形钢屋架课程设计实例
1、设计资料
已知条件是人字形钢屋架跨度27m，地点在北京，屋面坡度为1：
10，屋架间距为12m，厂房长度为96m，屋架支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C25。
车间跨度27m，柱距为12m，屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为4.5m,基本风压为0.2KN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.55KN/㎡。
钢材采用Q235-B焊条为E43型。
2、屋架尺寸，支撑布置
LO=L-300=2700-300-2400mm，端部及中部高度均取作2000mm。
屋架杆件几何长度及支撑布置见下图。
3、荷载、内力计算及内力组合
1）永久荷载（水平投影面）
压型钢板自重
0.15×
=0.151/㎡
檩条自重（约为0.5KN/m）
0.5KN/㎡
屋架及支撑自重
0.01L=0.30KN/㎡
以上三项自重合计为0.551KN/㎡
2）因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.30KN/㎡，小于雪荷载，这里雪荷载取0.55KN/㎡。
3）风荷载高度变化系数为1.25,屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为
迎风面ω1=-1.4×0.6×1.25×0.50=-0.525KN/㎡
背风面ω2=-1.4×0.5×1.25×0.50=-0.4375KN/㎡
ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。
4）上弦节点集中荷载的设计值由
可变荷载效应控制的组合为:
Q=（1.2×0.551+1.4×0.55）×4.5×12=77.28KN
5）内力计算。
跨度中央每侧各两根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力，见图1
4、杆件截面选择
腹杆最大内力N=-305.676KN，因本屋架最大内力所在节点无竖腹杆又无加劲肋加强，应将最大压力乘以1.25（等于382KN），查《单壁式屋架节点板厚度选用表》,选用中间节点板厚度t=10mm。
1）上弦。
整个上弦不改变截面，按最大内力计算。
Nmax=-728.113kN，
=
=452.2cm。
选用TM195×300×10×16，A=68.35㎡，
=5.03cm，
=7.26cm，
=3.4cm。
=
=
=89.9﹤
=150
=
=
=62.9﹤
=150
=
其中：
（㎡）
（㎡）
由
查得
2）下弦。
下弦也不改变截面，按最大内力计算。
。
选用TW125×250×9×14，
，
。
3）斜腹杆。
杆件a-2：
N=+266.555kN,
。
选用2∟75×50×6（长肢相并），
，
。
填放板放两块，
。
杆件b-2:
N=-305.676kN,
，
。
选用2∟90×7，
，
。
因为:
所以:
填板放两块，
。
杆件b-3：
N=+166.105,
，
。
选用2∟50×5，
，
。
填板放两块，
。
杆件c-3：
N=-183.406,
，
。
选用2∟80×5，
，
。
填板放两块，
。
杆件c-4：
N=+55.368,
，
。
选用2∟63×5，
，
。
填板放两块，
。
杆件d-4：
N=-61.135,
，
。
选用2∟63×5，
，
。
填板放两块，
。
具体杆件截面见下表。
连接垂直支撑中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度
。
屋架杆件截面
杆件
名称
杆
件
号
内力
设计值
（kN）
计算长度（m）
选用
截面
截面
面积
A（㎡）
杆件
受力
类型
长细比
计算
应力（mpa）
容许长
细比
杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝（mm）
填板数（每节间）
上
弦
杆
a-b
-203.87
4.522
4.522
TM195×300×10×16
68.37
压杆
89.9
62.9
（27.2）
0.555
191.94
150
---
2
b-c
-553.37
c-d
-728.11
下弦杆
1-2
0
4.522
15.00
TW125×250×9×14
46.09
拉杆
151
238.5
---
167.45
250
---
1
2-3
422.31
3-4
684.43
4-5
771.80
斜腹杆
a-2
266.56
2.759
2.759
┐┌75×50×6
14.52
拉杆
123
134
---
183.58
250
6-130
5-100
2
b-2
-305.68
0.8X3.164
=2.531
3.164
┐┌90×7
24.60
压杆
91.1
77.7
（87.3）
0.578
214.98
150
6-180
5-100
2
b-3
166.11
0.8X2.866
=2.293
2.866
┐┌50×5
9.60
拉杆
150
129
---
173
250
6-90
5-60
2
c-3
-183.41
0.8X3.164
=2.531
3.164
┐┌80×5
15.82
压杆
102
87.1
0.502
115.9
150
6-110
5-60
3
c-4
55.368
0.8X2.866
=2.293
2.866
┐┌63×5
12.28
拉杆
119
96.82
---
45.09
150
6-60
5-30
3
d-4
-61.14
0.8X3.164
=2.531
3.164
┐┌63×5
12.28
压村
130
106.9
0.352
49.80
150
6-50
5-30
3
竖腹杆
d-5
153.59
0.9X2000=1.800
┽50×50
9.60
拉杆
93.8
---
149.7
200
6-100
5-60
4
5、节点设计
由于上弦杆腹板厚度10mm，下弦杆腹板厚度9mm，故支座节点和中间节点的节点板厚度均取用10mm。
（1）下弦节点“2”如图（3）
腹杆与节点的连接焊缝，a-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下:
肢背
，取130mm
肢尖
，取100mm
腹杆b-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）。
肢背
，取150mm
肢尖
，取100mm
验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差
，由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是50.0cm，对接焊缝长度50.0cm（加引弧板施焊），厚度9mm。
此对接焊缝承受剪力V=422kN,弯矩
。
剪应力
弯曲应力
（满足要求）
（2）上弦节点“b”如图（4）
腹杆b-2杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）。
肢背
，取180mm
肢尖
，取100mm
腹杆b-3杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）。
肢背
，取100mm
肢尖
，取60mm
由于上弦杆腹板较宽，经用大样图核实，此节点可以将腹杆直接焊在腹板上，面不必另加节点板如图（4）
腹杆c-3杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）.
肢背
，取110mm
肢尖
，取60mm
腹杆c-4杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）.
肢背
，取60mm
肢尖
，取30mm
（3）屋脊节点“d”（拼接节点）如图（5）
腹杆d-4杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）.
肢背
，取50mm
肢尖
，取30mm
腹杆d-5杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取
，则所需焊缝长度如下（注意：
此杆选用的截面为等边角钢）.
肢背
，取100mm
肢尖
，取60mm
弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接，水平盖板（宽340mm，厚16mm）和竖向拼接板（宽120mm，厚10mm）与T字钢弦杆的翼缘和腹板等强度连接，计算如下。
翼缘焊缝（采用
）
水平盖板长:
腹板焊缝（采用
）
竖向拼接板
升级会员 