钢结构18m梯形屋架设计课程设计任务书.docx

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钢结构18m梯形屋架设计课程设计任务书

钢结构18m梯形屋架设计-课程设计任务书

课程设计任务书

课程名称钢结构课程设计

实践时间一周

班级A1012

姓名易倩倩

学号01

指导教师陈子娟

7>2013年4月12日

钢结构课程设计任务书

一题目　

某厂房总长度90m跨度为18m屋盖体系为无檩屋盖纵向柱距6m

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iL10L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

屋架形式及荷载屋架形式几何尺寸及内力系数节点荷载P10作用下杆件的内力如附图所示屋架采用的钢材焊条为Q345钢焊条为E50型

3屋盖结构及荷载

1无檩体系采用15×60m预应力混凝土屋板考虑屋面板起系杆作用

荷　　载①屋架及支撑自重按经验公式q0120011LL为屋架跨度以m为单位q为屋架及支撑自重以kNm2为单位

②屋面活荷载施工活荷载标准值为07kNm2雪荷载的基本雪压标准　值为S0035kNm2施工活荷载与雪荷载不同时考虑而是取两者的较大值积灰荷载为07kNm2

③屋面各构造层的荷载标准值

三毡四油上铺绿豆砂防水层045kNm2

水泥砂浆找平层07kNm2

保温层04kNm2按附表取

预应力混凝土屋面板145kNm2

附图

a18米跨屋架

b18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值

c18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

设计内容

1屋架形式尺寸材料选择及支撑布置

根据车间长度屋架跨度和荷载情况设置上下弦横向水平支撑垂直

支撑和系杆见下图因连接孔和连接零件上有区别图中给出W1W2和W3三

种编号

a上弦横向水平支撑布置图

b屋架下弦水平支撑布置图

1-12-2剖面图

2荷载计算

三毡四油防水层045kNm2

水泥砂浆找平层07kNm2

保温层04kNm2

预应力混凝土屋面板145kNm2

屋架及支撑自重0120011L0318kNm2

恒荷载总和3318kNm2

活荷载07kNm2

积灰荷载07kNm2

可变荷载总和14kNm2

屋面坡度不大对荷载影响小未予以考虑风荷载对屋面为吸力重屋面可不考虑

3荷载组合

1全跨永久荷载全跨可变荷载

可变荷载效应控制的组合

F12×331814×0714×09×07×15×65259kN

永久荷载效应控制的组合

F135×331814×07×0714×09×07×15×65443kN

故F5443KN

2全跨永久荷载半跨可变荷载

全跨永久荷载设计值

F1135×3318×15×64031kN

半跨可变荷载设计值

F214×0714×09×07×15×61676kN

屋架杆件内力组合表

杆件名称杆件编号单位内力作用时的内力系数组合1组合2计算内里全跨A左半跨B右半跨CF×AF1×AF2×CF1×AF2×B

上弦

AB000000000000000000000BCCD-6221-4317-185-33861-28177-32312-33812DEEF-8993-5636-3357-48949-41715-34523-48949FG-9102-4551-4551-49542-44318-44318-49542下弦ac34702537093318887155511821718887ce79625325263743337365144102043337eg92795312396750506441644630750506

斜腹杆aB-6502-1754-1748-35390-29139-29149-35390Bc47393158158125794217532439625794cD-3382-1862-1520-18408-16180-16754-18408De188405401344102329847899910232eF-06900615-1305-3747-4969-1751-4969Fg-0462-16321170-2509099-4598-4598

竖杆Aa-05-05000-2716-2016-2854-2854Cc-10-01000-5443-4031-5707-5707Ee-10-01000-5443-4031-5707-5707Gg0812040604064420395439544420

4截面选择

按腹杆最大内力N-3539kN查表选用中间节点板厚度t10mm荷载支座节点板厚度t12mm

1上弦

整个上弦不改变截面按最大内里计算

假定λ60对于双角T形钢当绕xy轴失稳时属于类b截面由附表查得

ψx0735需要的截面几何量

ANψminf495420735×3102174cm2

ixloxλ1507590251cm

iyloyλ3009050cm

由附表选用2L80×10A3026cm2ix242cmiy374cm

λxloxix1507522662290

λyloyiy3003548021[λ]150

双角T钢型截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz

bt80058loyb2175故按下式计算

λyzλy10475bloy2t281194λy

故由λλyz8194按b类查附表得ψ0553

σNψA495420632×302629606Nmm2f310Nmm2

因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局部

稳定填板每个节间放一块满足l1范围内不少于两块la7538cm40i40

×242968cm

2下弦

下弦不改变截面按最大内力计算

N50506kNlox300cmloy900cm连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘

的距离约为100cmeg节间可不考虑螺栓孔削弱需要的截面几何量

ANf505063101629cm2ixlox[λ]300350086cm

iyloy[λ]1500350257cm

由附表选用2L75×7A2026cm2ix230cmiy347cm

λxloxix30023013043[λ]350

λyloyiy90034725937[λ]350

σNA24929Nmm2f310Nmm2

填板每个节间放一块l1150cm80i80×230184cm

3斜腹杆

1杆件aBN-35390kNloxloy2530cm

假设λ80对于双角T形钢当绕xy轴失稳时属于类b截面由附表

查得ψx0574需要的截面几何量

ANψminf353900574×3101982cm2

ixloxλ253080316cm

iyloyλ316cm

由附表选用2L100×6A2386cm2ix310cmiy444cm

λxloxix25303108161[λ]150

λyloyiy25304445698

双角T钢型截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz

bt167058loyb1467故按下式计算

λyz39×b1loy2×t2186bt7120λx

故由λλx8161按b类查附表得ψ0563

σNψA353900563×238626345Nmm2f310Nmm2

因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局

部稳定填板放两块la8430cm40i40×31124cm

2杆件BcN25794kNlox08l108×261320904cmloy2613cm

需要的截面几何量

ANf25794310832cm2

ixloxλ20904350060cm

iyloyλ2613350075cm

由附表选用2L63×4A996cm2ix196miy294cm

λxloxix2090419610665[λ]350

λyloyiy26132948888[λ]350

σNA25898Nmm2f310Nmm2

填板放两块l1871cm80i80×1961568cm

3杆件EeN-5007kNlox08l108×259020720cmloy2590cm内里较小

可按[λ]选择截面需要的截面几何量

ixlox[λ]20720150138cm

iyloy[λ]2590150173cm

由附表选用2L50×6A1138cm2ix151cmiy248cm

λxloxix2072015113722[λ]150

λyloyiy259022110444[λ]150

双角T钢型截面绕对称轴y轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz

bt833058loyb2993故按下式计算

λyzλy10475bloy2t210572λx

故由λλx13722按b类查附表得ψ0260

σNψA50070260×113816604Nmm2f310Nmm2

因截面无孔眼削弱可不验算强度又因轧制钢翼缘和腹板可不验算局

部稳定填板放四块la518cm40i40×151552cm

其余杆件截面选择见表注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面其斜

平面计算长度lo09l其他腹杆除Aa外lox08l

物价杆件截面选用表

杆件名称杆件号内里设计值kN计算长度cm所用截面截面积cm2

计算应力Nmm2容许长细比[λ]杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝填板数loxloy上弦FG-4954215075300002L80×10282627435150

_____

每节间1下弦eg5050630000150002L75×7202624929350_____

每节间1

斜腹杆aB-35390253025302L100×62386263451506-160

4-1202Bc2579420904261302L63×4996258983504-170

4-902cD-1840822912286402L90×62128169281506-90

4-703De1023222912286402L30×4456224363504-70

4-403eF-496924992312402L56×81674130761506-40

4-304Fg-459824992312402L56×8167412101506-40

4-304

竖杆Aa-2854199019902L45×61016121081506-40

4-303Cc-5707183222902L45×61016209591506-40

4-303Ee-57072072025902L50×61138166041506-40

4-304Gg4420289×092601╇36×567665382006-40

4-303

5节点设计

1下弦节点设计c

先算腹杆与节点板的连接焊缝Bc杆肢背及肢尖的焊缝的焊脚尺寸取

hf1hf24mm则所需的焊缝长度考虑起灭弧缺陷

肢背lw12579403×07×4×2002×416154mm用170mm

肢尖lw22579406×07×4×2002×48477mm用90mm

腹杆Cc和cD的杆端焊缝同理计算其次验算下弦杆与节点板连接焊缝

内力差ΔNNce-Nac43337-188872445kN＞7576kN由斜腹杆焊缝决

定的节点板量得节点板长度是520cm角焊缝计算长度lw520-12508cm

采用hf6mm肢背焊缝应力为

τ12445003×07×6×5083820Nmm2ff200Nmm2

下线节点c

2上线节点B

腹板aBBc的杆端焊缝计算同上这里验算上线与节点板的连接焊缝节点

板缩进8mm肢背采用塞焊缝承受节点荷载

Q5443kNhft25mmlw1lw2480-10470cm

σ544302×07×5×4701655Nmm2βff122×200244Nmm2

肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔNNAB-NBC33812-033812kN＞7431kN偏

心距e8-2555cm偏心力矩MΔNe33812×551860kN·m采用

hf10mm则

对ΔNτ3381202×07×10×5084754Nmm2

对Mσf6M2×he×lw26×186000002×07×10×50823089Nmm2

则焊缝强度为√αfβf2＋τf25386Nmm2ff200Nmm

上弦节点B

3屋脊节点G

腹杆杆端焊缝计算从略弦杆与节点板连接焊缝受力不大按构造要求决定

焊缝尺寸可不计算这里只进行拼接计算拼接角钢采用与上弦杆相同截

面2L80×10除倒棱外竖肢需切去Δthf51010525mm按上线坡

度热弯拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度设hf10mm

∑lwN07hf×ff35387mm

共四条焊缝认为平均受力每条焊缝实际长度

lw3538742010847mm

拼接角钢总长度为

l2lw2023694mm＜600mm

取拼接角钢长度为600mm

屋脊节点a

支座节点a

支座节点a

杆端焊缝计算从略以下给出底板等的计算

①底板计算

支反力Rd32718kN混凝土强度C30fc143Nmm2所需底板净面积

An3271801432287972mm222880cm2

锚栓直径取d25mm锚栓孔直径为50mm则所需底板毛面积

AAnAo228802×4×5314×524258043cm2

按构造要求采用地板面积为a×b28×28784cm228043cm2垫板采用-100

×100×12孔径26mm实际底板净面积为

An784-2×4×5-314×5247244cm2

底板实际应力

q327187244452Nmm2

a1√14-05214-0621892cm

b1135×1341892945cm

b1a19451892050查表得β0056则

Mβqa20056×452×18922906085N·mm

所需底板厚度

t≥√6Mf√6×9060852051628mm

用t18mm底板尺寸为－280×280×18

②加劲肋与节点板连接焊缝计算

一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为VR43271848180kN

MVe8180×66554397kN·cm加劲肋高度厚度与中间节点板相同

即-378×140×10采用hf6mm验算焊缝应力

对Vτf818002×07×6×4832016Nmm2

对Mσf6×54397002×07×6×48321666Nmm2

√αfβf2τ2√16661222201622435Nmm2

③节点板加劲肋与底板连接焊缝计算采用hf8mm实际焊缝总长度

∑lw2×28118×2-12×08936cm

焊缝设计应力

σf32718007×8×9366220Nmm2βfff122×200244Nmm2

5下弦中央节点g

腹杆杆端焊缝计算从略弦杆与节点板连接焊缝受力不大按构造要求决定

焊缝尺寸可不计算这里只进行拼接计算拼接角钢采用与上弦杆相同

截面2L75×7除倒棱外竖肢需切去Δthf578520mm拼接角钢

与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度设hf8mm

∑lwN07hf×ff45095mm

共四条焊缝认为平均受力每条焊缝实际长度

lw4509541611374mm

拼接角钢总长度为

l2lw1624347mm＜600mm

取拼接角钢长度为600mm

下弦中央节点g

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