钢结构课程设11.docx

1、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）

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400mm400mm，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(

3、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

4、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400mm400mm，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

5、）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 1=-1.40.61.250.50=-0.525KN/背风面 2=-1.40.51.250.50=-0.4375KN/1和2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

6、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=(1.20.551+1.40.55)4.512=77.28KN5)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14、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=

7、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TM1953001016，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TW125250914，。 3）斜腹杆。杆件a-2： N=+266.555kN,。选用275506(长肢相并)，。填放板放两块，。杆件b-2: N=-305.676kN, ，。选用2907，。 因为: 所以: 填板放两块，。杆件b-3： N=+166.105,，。 选用2505，。 填板放两块

8、，。杆件c-3： N=-183.406,，。 选用2805，。 填板放两块，。杆件c-4： N=+55.368,，。 选用2635，。 填板放两块，。杆件d-4： N=-61.135,，。 选用2635，。 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-203.874.5224.522TM195300101668.37压杆89.962.9(27.2)0.55519

9、1.94150-2b-c-553.37c-d-728.11下弦杆1-204.52215.00TW12525091446.09拉杆151238.5-167.45250-12-3422.313-4684.434-5771.80斜腹杆a-2266.562.7592.759 7550614.52拉杆123134-183.582506-1305-1002b-2-305.680.8X3.164=2.5313.164 90724.60压杆91.177.7(87.3)0.578214.981506-1805-1002b-3166.110.8X2.866=2.2932.866 5059.60拉杆150129-1

10、732506-905-602c-3-183.410.8X3.164=2.5313.164 80515.82压杆10287.10.502115.91506-1105-603c-455.3680.8X2.866=2.2932.866 63512.28拉杆11996.82-45.091506-605-303d-4-61.140.8X3.164=2.5313.164 63512.28压村130106.90.35249.801506-505-303竖腹杆d-5153.590.9X2000=1.80050509.60拉杆93.8-149.72006-1005-6045、节点设计由于上弦杆腹板厚度10mm，

11、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）

12、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