完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237.docx

资源描述

完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237.docx

《完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237.docx（66页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237.docx

完整word版钢结构课程设计27m跨工业厂房普通钢屋架设计0814125237

尊

UniversityofSci/ineaaniI&chriotogy日心爭旳

钢结构课程设计

――27m跨工业厂房普通钢屋架设计

学院：

土木与环境工程学院

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

北京科技大学2014年07月

1.设计任务书错误！

未定义书签

设计内容错误！

未定义书签

设计目的错误！

未定义书签

设计任务及要求错误!

未定义书签

2.设计计算书错误！

未定义书签

设计资料错误！

未定义书签

设计依据错误！

未定义书签

屋架形式及主要尺寸确定错误！

未定义书签

支撑布置错误！

未定义书签

屋架的内力计算错误！

未定义书签

计算的基本假定错误！

未定义书签

荷载计算错误!

未定义书签

荷载组合错误!

未定义书签

内力计算错误!

未定义书签

杆件截面设计错误!

未定义书签

上弦杆错误!

未定义书签

下弦杆错误!

未定义书签

端斜杆aB错误!

未定义书签

腹杆错误!

未定义书签

竖杆Hd错误!

未定义书签

节点设计错误!

未定义书签

上弦节点错误!

未定义书签

屋脊节点“J”错误!

未定义书签

端部支座节点“a”错误!

未定义书签

下弦节点错误!

未定义书签

其他节点错误!

未定义书签

节点板计算

错误!

未定义书签

1.设计任务书

设计内容

27m跨工业厂房普通钢屋架设计

设计目的

通过课程设计，进一步了工业厂房钢结构的结构型式、总体布置、受力特点和构造要求等；培养和锻炼学生综合运用钢结构材料、连接和基本构件设计原理进行钢屋架设计计算和解决实际工程问题的能力。

设计任务及要求

（1）完成设计计算书一份，设计计算书内容应包括以下内容：

1设计基本资料、设计依据

2选择钢屋架的材料，并明确提出对保证项目的要求；

3确定屋架形式及几何尺寸，屋架及支撑布置（SC上弦支撑，X下弦支撑，CC垂直支撑，GG刚性系杆，LG柔性支撑）；

4进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面；

5节点设计：

设计下弦节点、上弦节点、再分式腹杆节点、支座

节点、屋脊节点及下弦中央节点等。

6填板设置；⑦材料统计

（2）绘制钢屋架施工图一张（A3）

1屋架几何尺寸和内力简图（1:

100）；

2构件详图：

屋架正立面图[轴线图比例1:

20（1:

30）,节点及杆件比例1:

10（1:

15）]，上、下弦平面图，端部侧面图、跨中及中间部位剖面图；

3零件或节点大样图（1:

5）；④材料表；设计说明。

所绘图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB50001—2010）》

和《建筑结构制图标准（GB-T50105-2010）》的要求。

2.设计计算书

设计资料

某机械厂成品组装车间跨度为27m厂房总长度90m柱距

6m车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车。

厂房平面图、剖面

图及屋架结构形式见图2-1（以长度90m为例）。

⑧

GLhlI」

l：

ioo

平面图

1二1剖面1JQ0

■^—（150'■'[iso

I24000^30000

150150

2700033000

屋架形式

图2-1厂房平面、剖面及屋架形式示意图

1.车间柱网布置：

长度90m柱距6m;跨度27m

2.屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。

3.屋面材料：

预应力大型屋面板

4.柱的混凝土强度等级为C25,屋面坡度i=1/10;

5.厂房工作温度高于-20C,无侵蚀性介质，地震设防烈度为6

度，屋架下标高为12.5m;采用X6m预应力混凝土大型屋面板，H级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢柱上。

6.屋面活荷载标准值为kN/m2，雪荷载标准值为kN/m2，基本风

压kN/m3，基本雪压（不与活荷载同时考虑）kN/m2

设计依据

1.《钢结构课程设计指导》张志国张庆芳武汉理工大学出版社

2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003,北京：

中国计划出版社

3.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012,北京：

中国建筑工业出版社

4.《钢结构基本原理》何若全中国建筑工业出版社

5.《房屋建筑制图统一标准》（GB50001-2010

6.《建筑结构制图标准》（GB-T50105-2010）

屋架形式及主要尺寸确定

屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架，屋面坡度i二i/io。

屋架计算宽度5二L一2X0*15二27-2X0.15二26-7m，中间高度取

Pt，在27m轴线处端部高度丨-二"门，在"的两端高度为：

丨'八汀宀计。

屋架跨中起拱高度按丨’小计算，取「严。

钢材选用Q235B钢，焊条为-「型，手工焊。

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。

5A0

5Z?

033

2850300045003000

4KQ

12850]

3000

4500

13000

150

'13500

图2-2屋架形式

支撑布置

根据厂房长度（90m>60）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。

屋架支撑布置见图2-3所示：

GG?

瘙、、

LG?

屮i-E

-L

J™）

L3?

」oLG?

GG?

GO?

LEE

LQ2

图2-3（b）垂直支撑1-1

匚匚2GG2

GG?

匚匚4QG8

□CC?

目

LG?

LG2LG2LG2

图2-3（c）垂直支撑2-2

符号说明：

GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：

XC-（下弦支撑）；CC-（垂直支撑）;GG-（刚性系杆）;LG-（柔性系杆）

备注：

某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备，不必进行有关这些的计算。

屋架的内力计算

计算的基本假定

节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同一平面内，且同心交汇于节点；荷载均作用于节点。

荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取较大的荷载标准值进行计

算，故屋面活荷载取m进行计算；荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，起卸载作用，对重屋盖可不考虑。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式

乱=0.12+0.011lkN/m2计算。

荷载计算如表2-1所示:

表2-1荷载计算表

荷载名称

标准值（kN/m2）

设计值（kN/m2）

预应力混凝土大型屋面板（包括

灌缝）

改性沥青防水层

20厚1:

水泥砂浆找平层

150厚加气混凝土保温层

悬挂管道

屋架和支撑自重

+X27=

永久何载总和

屋面活荷载

可变荷载总和

荷载组合

设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况：

（1）第一种荷载组合：

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：

F=（4.16+0.98）X1.5X6=47.664kN

（2）第二种荷载组合：

全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

R=4.316X1.5X6=38.844kN

半跨节点可变荷载：

|F2=0.98XL5X6=8.82kN

（3）第三种荷载组合：

全跨屋架（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:

F3-0.563X1.5X6-5.067kN

半跨节点屋面板自重及活荷载：

R=（1.89+0.98）X1.5X6=25.830KN

备注：

上述三种荷载组合，其中

（1）、

（2）种组合为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

内力计算

屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如图2-4所示。

用电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）：

2850b3000c

4500d|

3000e3000

4500

300012850

26700

（a）全跨永久荷载+全跨可变荷载计算简图

F2J

f2rf

F2rd

LL2ILC2\

abcde

（b）全跨永久荷载+半跨可变荷载计算简图

-\\

一\

RRJ

RR—g

RRH

RRG

Rrff

Rre

Rrd

RRc

一

Rrb

R2F3J

abcde

（c）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载计算简图

图2-4屋架计算简图

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果详细见表2-2:

表2-2屋架构件内力组合表

内力系数（F=1）

内力组合值

全跨

左半跨

右半跨

第一

第二种组合

第三种组合

杆件

名称

计算内

力

①

②

③

种组

合Fx

①

Fix①+

F2X②

Fix①+

F2X③

F3X①+

F4X②

F3X①

+F4X

③

上

弦

下

弦

斜

腹

杆

竖

杆

杆件截面设计

上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大设计内力的HI、IG杆设计，根

据表2-2，有N二-910一38kNfl在屋架平面内计算长度为

I—Iq—1.507nid

本屋架为无檁体系，可以认为大型屋面板只起到刚性系杆作用。

根据支撑布置和内力变化情况，取在屋架平面外计算长度.为支撑

点间的距离，即：

lOy=3X1.507二4.521m

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图2-5所示。

.亠

2L180^1H0*10

图2-5上弦杆截面图

腹杆最大内力N二-47&55kN,查单臂式桁架节点板厚度选用表

可知，中间节点板厚度选用10mm支座节点板厚度选用12mm设=60,

查Q235钢稳定系数表可知二

需要截面积

910.38X1O3

0.807X215

—5247.Oninri^

需要回转半径

1507

~60~

二25.1mm

loy4521

i~=

yX60

75.4mm

根据需要的*、4、4,查角钢型钢表，初选2L180

即A二567牯，"©Hmm,.=87.1mm

按所选角钢进行验算:

1507

31?

二4&15<[X|=150

X二』二篇二55<|X|=150

由于入丫＞入’，只需求出Gy,查轴心受力稳定系数表,

则：

©*二0.847

910.38X103

0.847X5674

二189.43MPa<215MPa

所以所选用的截面:

-JII■■■•.门符合上弦杆的要求。

上弦截面

如图2-5所示。

下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd杆计算，根据

表2-2有\又有：

屋架平面内取节点间轴线长度1^二I。

二MOOOm

屋架平面外根据支撑布置取

lOy二26700/2二k3350m

所需截面面积为:

A^=866-5^1°\4030.37^

选用2L160X100X10，因为心》心，故用不等肢角钢,

短肢相并，如图2-6所示：

图2-6下弦杆截面图

该截面特征如下:

A二5064rnr2>4030.37rnn2（符合要求）

ix-28.5mm,i$二77.8mm

长细比计算:

3000,,

入厂「

：

厉§二105^26〈1人丨二350

入”二』二=171.59

N866.53X103

―厂5064"7"耐55徵

对丫轴换算长细比:

160.561335047

150

160

1716

所以选用截面满足要求，下弦杆截面如图2-6所示

端斜杆aB

杆件轴力N二「478.55kN，bG二2539mm。

因为|血二％，

故采用不等肢角钢，长肢相并，使'x'y，选用角钢

2L140X90X10,a=12mm，其截面特性为：

A二4452mm，

-44.7mm

iy=37.0mm

对该截面验算如下:

2539

44?

150

入厂』二黑二6&62〈I入丨二150

因为

岂二薯二9<048』=0.48X弓弟二13.54

t10b290

所以可取

<150

1.09醐

68.62X1

1.09X904\

25393X102/

二76.23

由于g〉X,只需求O”，查轴心受压杆稳定系数表，

①典二0.733x，于是有：

146.65MPa<215MPa

N_478.55X1O3%A_0.733X4452

满足要求。

填板每个节间放两块，填板间距:

L=84,6cm<40i=40X4.47二178.8cm

斜端杆aB截面如下图2-7所示

图2-7斜端杆aB杆截面图

腹杆

（1）腹杆cf-fG

此杆在f节点处不断开，采用通长杆件。

Ncf二-166.82kN,NfC=-128.69kN

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I厥二2086mm，在桁架平面外的计算长度：

N2128.69

l0y11（0.750.25-）4172（0.750.25）3934mm

y166.82

选用2L110X10,a=12mm查角钢规格表得

A=cm,ix3.38cm,iy5.00cm

2086

33.8

61.72150,

3934

78.68150

50.0

由于

只需求X。

查表X=，则:

N166820

7A0.699__4252

56.13N/mm215N/mrh

再分腹杆截面如图2-8所示:

…|_--匕

■I

图2-8再分腹杆cf-fG截面图

（2）腹杆dg-gJ

此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。

Ndg二54.34kN,NgJ=89.60kN

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10<=224Smm，在桁架平面外的计算长度：

N5434

l0yl,（0.750.25-）4496（0.750.25）4054mm

0yN,89.60

选用2L63X5,a=12mm查角钢规格表得

A=cm,ix1.94cm,iy3.04cm

1ox

丽115・88150,

1oy

4054

133.36150

30.4

斜腹杆受拉则：

N89600

A1229

72.9N/mm215N/mrfi

满足要求。

再分腹杆截面如图2-9所示:

图2-9再分腹杆dg-gJ截面图

（3）斜腹杆bD

杆件轴力：

N=-307.91kN

计算长度：

1山二0.8X2873=2298mm,I叶二2873mm

因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使•1■■o

设60，查Q235钢的稳定系数表，可得0.807，则需要的

截面积为

=1774,65rmi2

N_307.91X103

"0,807X215

需要的回转半径:

IOx2298

根据需要的A、J、匚，查角钢型钢表，初选2L110X

J二33.8mm,

iy-50.Omm

按所选角钢进行验算:

X二电二曙二6&0<[K]二150

Ilwww«V

2873

50”0

57.5

150

740

由于入K＞入y,只需求出eK,查轴心受力稳定系数表，=°-

则：

=97.86MPa<215MPa

307.91X10J

0^740X4252

2-10

所以所选用的截面「二符合要求。

斜腹杆bD截面如图所示。

图2-10斜腹杆bD截面图

（4）斜腹杆Bb

试取Bb杆的截面分bD相同，即腹杆Bb截面为.I.；,并

对两杆进行强度和刚度验算：

强度验算：

N37&45XW3

-==89.OMPa<215MPa

A4252

满足强度要求。

刚度验算:

计算长度:

2098

33”8

62.1

Qy_2622

匚"50~0

二5Z4〈［入］二150

lOx二0.8X2622二2098mm,lOy二2622mm

满足刚度要求。

（5）腹杆De

试取De杆的截面与Cf相同，即腹杆De截面为江―:

并对杆进行强度和刚度验算:

强度验算:

N219,73X1疋

4252^t68MPa<215MPa

满足强度要求。

刚度验算:

计算长度：

氐二0.8X2873二2298mm,lOv二2873mm

2298

3^8

X]=150

2873

50.0

=57.5<[X]=150

满足刚度要求。

竖杆Hd

由于杆件内力较小，按[]

150选择，需要的回转半径为:

杆件轴力：

N--71,50kN

计算长度：

10）（-0.8X3050=2440mm,1伽二3050mm

Iqx

2440

i二：

—

16.3mm

X[人]

150

loy

3050

1二:

Z—

20.3mni

y[X]

150

查型钢表，选截面的5和J较上述计算的J和S略大些。

选用

2L63X5,其截面特性为：

A二*=19以伽，=30.4mm

对该截面验算如下:

3050

30?

二100.46<|k|=150

'Ok

2440,,

=19>4=125.77<|X|=150

则:

N_71.501X103

0A~0.406X1229

二143.29MPa<215MPa

所以所选用的截面.山：

「工符合要求。

竖杆截面如图2-11所

示：

图2-11竖杆截面图

表2-3屋架杆件截面选择表

名

称

杆件

编号

内力

/kN

计算长度

/cm

截面规格

截面

面积

/cm2

回转半径

/cm

长细比

容许

长细

比

稳定系数

计算应力九

（Nmm2）

l0x

上

弦

HI、

「l180x110X10

150

下

弦

300

1335

-nM60x100X10

150

腹

—il140X90X10

150

杆

nriiox10

展开阅读全文