钢结构课程设计钢屋架设计书.docx

2016届钢结构课程设计钢屋架设计书姓名：周亚男学号：3041212234学院：水建院专业：土木工程指导教师：吴英总分：塔里木大学教务处制目录一、设计资料二、屋架尺寸及结构形式与选型2三、荷载计算31.永久荷载32 .可变荷载33 .内力计算44 .荷载组合629、*文61.上弦杆85 .下弦杆96 .斜腹杆9六、节点设计131«G.137 .下弦节点C148 .上弦节点B159 .支座节点A1610 参考资料1811 致谢19附录：钢屋架施工图梯形钢屋架课程设计计算书一、设计资料1.屋面坡度：1：102,星车间柱网布置：长度90«:柱距6m：跨度18«3、面材料：颈应力大型层密板4.荷装1）永久有我：屋面SBC防水层0.4KNm,水泥砂浆找平层0.4KNb2保遑层0.45KNbj一色二油隔气层0.05KNm1水泥砂浆找平层O.3KN三j预应力大型屋面板1.45KNm2屋架及支撑自生O.318KNm,2）可变荷较：枳灰荷致标准值1.3KNr层面活转战标准值O.7KNm23）村质：02354«,焊条E43型，手工焊5、基本要求1）据给定要求设计华挎厂房铜屋生。设计时间规定为一,周.设计内容包括支撑布置、屋架设计就，要有完整的设计计算书一份（A4纸打印）、和屋架法工图一半（Ao图纸打印。2单跨厂房铜屋/具体谀计内容要求层架形式：梯形层案.层架跨18a.层架间变6三,厂房长度90m.3）其他资料屋架支撑于钢筋湿凝土柱上.铜防混凝土强度等级为C30。梯形展架采用1.5×6m地区计算温度高于-2O'C.无侵位性介质,地蕉设1.烈度为8度.屋架下弦标高为18m：厂房内格式吊车为2台150/3Ot（中££工作制.星黑路度为每靠支座中我缩进150nun,则屋架的计算跨度0=-3（X）=IS（XX）-3（X）=17700mm.二、结构形式与选型a. 18米跨屋架几何尺寸b. 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值c.18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力系数屋架各杆件的几何尺寸全跨荷载作用下屋架各杆件内力组合值杆件内力系数(F=I)内力值(KN)左半跨右半跨左芈跨右半脖AB0.0000.0000.0000.000上BC-6.221-6.221-380.91-380.91CD-6.221-6.221-380.91-380.912DE-8.993-8.993-559.64-559.64J幺EF-8.993-8.993-559.64-559.64FG-9.102-9.102-557.32-557.32下ac*3.470*3.470+212.47+212.47CG÷7.962*7.962+487.51+487.51弦eg+.2799.279+568.15+568.15斜aB-6.502-6.502-398.12-398.12Bc+4,739+4,739+290.17+290.17腹CD-3.382-3.382-207.08-207.08杆De*1.8811.884+115.36+115.36T1.eF-0.690-0.690-42.25-42.25Fg-0.162-0.462-28.29-28.29竖aA-0.500-0.500-30.62-30.62Cc-1.000-1.000-61.23-61.23杆Ec-1.000-1.000-61.23-61.23Gg+0.812+49.72+49.72三.支撑布置厂房长,变为90m.故仅在房屋西端部开间设置上.下弦横向水平支撑和昆架西愣反跨中三处谀置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上.下弦设置三道系杆,其中星洋和两支座处为刚性系杆，其奈为柔性系忏.上玄支撑布置图下玄支律布置图屋架垂直支撑图CC2CG2×1.g6CC4XXCG21.G6CC2><HCCICC1.Mtm-ICC3CC1.CC1.X1.1.g4IXIXI1.G4MtiE-2四.屋架节点荷载屋面坂度较小,故对所有荷皎均按水平投影面计算（风花我为风吸力,且本设计为汝玄,故不考由）1）永久荷坡：星克SBC防水层O.4KN/V水泥砂找找平层0.1KNj保温星0.45KN1一毡二油隔气层0.05KNm2水泥砂浆找平层0.3KN三j多页应力大型屋面板1.45KN1.一一和支一自0.12*0,011X18=0.3KNn2合计3.368AM/2）可变荷钱：积灰荷我标准值1.3KNm1屋面活荷载标准值0.7KNmj合计2.QkNn3）特伐的组合费城俎合按全跨永久荷裁和全跨可变有毂计算。对跨中部分斜腹杆因半冷有城可能产生的内力变号，采取将跨度中央每侧各两静腹杆（图中Fg、gH、Hi杆）均按压杆控制长细比，故不再考虐半跨我城作用的组合。由可变荷我效应控制的内力组合计算：永久苻蚊：yc=1.2屋西活荷毂：yQ1=1.4屋密税灰荷武：y,=1.4,=0.9节点荷技谀计值：F=(1.2×3.368+1.4×0.7+1.4×0.9×1.3)×1.5×6=59.4(K,由永久苻裁效应控制的内力组合计算：取永久荷我：=1.35屋面活荷我：Yqi=I4、1.=0.7屋堂见灰荷莫：Kw=I4、,=Q9节反荷嵌设计值为：F=(1.35x3.368+1.4xO.7xO.7+1.4xO.9x1.3)x1.5x6=61.23A:/V故应取节点荷我设计值F=61.2弘N用力学求解器求得各杆件力学系数五.杆件截面选择按旗杆最大内力N/=61.23X(-6.502)=-398J2AN.查表7.6钢，选中间节点板厚度为1Omm，支座节点板岸度为12mm,1）上弦杆2TOoX63X10上弦长面整个上弦杆采用等我面，按最大内力Ne=61.23x（-9.102）=557.32*N计算.0,=150.75<w.0t=301.5cm.假定7=50,查附表1.2,e=0.856cm,一N557.32×10jM则Ana=r=21.00cm,f0.856X3IOx1.O2a,5O.75FTF=3.025由附表】O选用2UIOX70X8,短股相并.A=2×13.94=21.SScm',/=1.9Sc11./_=5.34<?/?。假百脍算：4=生=MF=76.1<b=150满足tx1.98=1.=56.46<z1.=150满足z,5.34双比钢T形截百货时称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算换算长细比%biHOn7.0-56ov0.56x301.5t8b1.11,故取4ux=4=76.1，Sffi1.2,=0.69«N557.32x10'*A0.698XMMX1.o2=286.4()<=31().VnM2满足2）下弦杆下弦截面整个下弦杆采用等裁面，按最大内力N”=61.23x（+9.279）=+568.1.5&N计算.If)X=3(Xk11.Itty=y=885<7z.N568.15×IO5f310IO2=18.33c由附表10选用21.110X70X6,短肢相并。A=2×10.64=21.2Sctn2,ix=2.01cm,i1.=5.36cm满足1.=迎.=149.3<©=350r2.011J=165<i=35O满足满足N568.15x1»'q：=r-=26699<=310NmmAft21.28×102'3）腹杆aB杆;Nm=61.23X(-6.502)=-398.2kN,1.01.=I1.)V=253.0cn.脩定4=100,安附表1.2,0=O.555AN=.398上XUJ4卅<0.555x310XIO2由附表K）通用21.125×8O×8长肢相并.A=2×1.5.99=31.98<n-.it=2.28cm.i,=3.20cm4=A急TyM5。满足%*=m=79<团=150满足故由4=111.丧附表1.2,得。=0.487N398.12x10'0A048773i987107=255.63<f=31。Njmm2满足BC杆：N1.k=61.23X(+4.739)=+29()A1.kN,Inx=0.8/=0.8×261.3=209.4ch.4k=I=261.3Cm.A*=29OmK)：/310X1.O-=9.4<7z选用21.635.登附表9.A11=2×6.14=12.28cnr.i*=1.94cm.iy=2.91cm.t=IO7.8<=35O满足iA194金=型U=88<b=350满足it2.971.j满足N29O.I7×1O,、=236.3<f=30N/11mAn12.28XIO2CD杆：Nm=61.23×(-3.3K2)=207.VSAkN.I0,=0.8/=O.K×286.4=229.kn,=I=2864?。慢定N=I(X),查附表1.2.0=0.555=12.04c?207.08x10-f0.555×310×10-选用21.63×8,叠附表9A=2×9.52=I9.O4cw2,it=1.90cn,v=3.()2<w4=3=果=121<才=15°湎是zt1.9()4=£=当=95<因=150满足Iy3.02故由Ha=4=121,交附表1.2,用e=0432N207.08Xnr-0.432×23.32×IO2=2O5.55N/mm2<=3IOV三r满足De杆:Nne=61.32×(+1.884)=115.36kN.I01.=0.8/=O.K×286.4=229.kn,A=/=2864?.A>N=11536x1.Of310×IO2=3.1cm2选用21_565,R'A=IO.84cn,ix=1.72cm,iy=2.69=¼-=1.=133.2<=35O满足JA1724='=W需=065<R=350满足=1.1.536x1.0-=106.42</=30NZnttii2满足A10.84x10-CF杆：N1.ir=61.32×(-0.696)=-42.62KN1.0,=0.8/=0.8×32.4=250tw,0v=31.2.4cm保定4=I(X),查附表1.2,*=0.555N42.62×IO3=fO.555×31OXIO2-2.5cm选用21.63×5,登附表9.Ab=2×6.14=12.28cm,i1=1.94cm,it=2.91cm-750a=I28.9<=15O满足194=1.=O5,6<U1.=150满足ri,2.971.J故由4n1.=4=128.9.查阳表1.2.得夕=0.392=88.54fMiw-<f=3()Nnun2满足N42.62XIOi-().392×12.28×IO2gG杆NR=61.32X(+0.812)=-49.72KN=0.9/=0.9289=26().Icm选用21.635十字相连，查附耒9,/X11=26.14=12.28cn,%=2.45o,=4:=型=106.2<川=350满足,(2.45=-=-72芈,40.49/mm2<f=3()N/mrrr满足Ah12.28x1O1JcC.CE杯：N,c=TVrr=61.23X(-1.0)=-61.23AN,其内力值大小相同，也用长维比较大的嬖杆进行设计，则可保证其它经杆的安金可靠性.N<e=W1WNin,=0.8/=0.8×259=207.2zm.i,v=/=259内力较小，用2J56x5,则A=Io.84Cmt入=1.72cm,iy=2.69.t=i-=y=120.5<=150满足S=当=96.3<同=150满足，if2.69iJ故由4n1.=4=120.5.查阳表1.2,得9=0.437N62.53×10'f1.j.j.=179</=310,Imm满足*0.322X10.84XIO2aA杆N,ft=61.23×(-0.5)=-30.62处V根抠布置螺栓的要求，端竖杆强小应当选用21_63x5的角的，采用十字行就无,A=12.28m11,i,=2A5cm.斯竖杆aA：=0.9×199=179.kwzo=121.1=73.<j=15()满足1.2.45故几x=4o=731.,查附表12,祥>=°.732N30.26×10,>czj*q,=S4.06<f=30Nmn鼎足0.732X12.28XIO2六.节点设计1)屋脊节点婪杆RG杆提焊缝按沟道取1.和1.为5mm和80mm,上弦与节点板的连接缝,用钢肢青呆用塞焊缝.并假定仅承受星百枚传来的集中有些.一般可不作计算。角铜陵尖焊统应取上弦内力的15%进行计算,即AN=O.15N=0.15x557.32=83.6(MN.其产生的偏心矩M=83.6()×IO,7O=5852OOON】r现取节点板尺寸如图所示.设肢尖塔脚尺寸/2=6则理建计算长度=200-2x6-5=183险算股尖厚统强度：/(.幽.一尸V/Jf×2×OJhfiI1.22×0.7×ziC2满足I16×58520(83.601.0,"F1.22x2x0.7x6x1832+2×O.7×6×I83=115.87jVzm</；=200Nm"/拼接角钏采用与上弦相同我面.热弯成型.拼接龙钢一恻的焊堤长度按弦杆所爻内力计算.设角岸城岸辨尺寸=r-2=IO2=8叫则接头一董需要的碑震计算长度：1.=AJ”=宵2：1B】24.4Omm4X0.7rz4×0.7×8×200拼接角钢的总长度：I=2(u+2h,)+a=2×(124.40+2×8)+(10+2××90)=308.8/«/»,9.1=35Omm拼拄角钢竖肢密切去的高度：=，+/)+5=10+8+5=23。，¾=25/m/m,即坚我余留高度为45InnU2)下弦拼接节点拼接南钢紧用与下弦相同的戢面,拼接南钢一例的焊线长庾按与杆件等强设计。设角焊缝焊脚尺寸即=t=6mm.则接头一侧密要的焊缝计算长度为=196.3"H21.281.()231.04×0.7f;4X0.7×6200拼接角料的总长度：I=2(1+2J+u=2×(i96.3+2×6)+10=426.(v>un取/=43(切”，拼接角的水平胶较宽，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加坤境长度。水平掖上的安笠螺栓孔,待屋架拼笠先后可用于连接屋架下弦横前水平支撵，登肢因切战后余团高度较小.不设安亲螺拴。拼接用钢竖肢甭切去的高度：A=t+h(+5=6+6+5=17取A=20mm,即足肢余团高度为50mm。取为斜腹杆杆焙至节点中心距离为23(h三.竖杆杆端至节点中心的距褥为90nm.节点板按布置腹杆杆端焊缝需要,果用-330x12x380.3>上弦节点-Bw为便于放大型展面板,弦杆与节点板差接焊线骁算内缩7xn.被塞焊缝,此时,=i=-=5mw.承受桀中力F=61.23KN,则所需塞埠最长度为：'222×0.7z;+2，/61.23O52x0.7x5x160+2×IO=74.6711m弦杆枝尖与节点板的连接焊线计算：承担弦杆内力差AN=(3I8J4-O)KN=3I814KN及偏心弯矩M=Vc=31.8.1.40Q3=19.09KNmm.取分，=Imm.则:NV318.14x1(/一，-=8634Nnnr2×0.7v22×0.7×7×(39()-14)6.W69.091.06z2×O.77,=2×O.773762=8267Nmmj团+（亦/尸+86.34?=109.76Nmn<£60Nmm24）支座节点根据玷料忏和下弦杆杆若俘嫌，节点板采用-380x14x440.为便于施坪，取底板上表面至下荥轴竣的距离为160wn.且在支座中规处设加劲助一90X10,高度与节点板相亦为-V1.Onnio底板计算支座反力?=6F=6×61.23=367.31.V根据构造要求，取底板尺寸为28OmmX38Omn1.锚性采用2M24,并用图示U形缺口。柱条用C30昆凝土./=43Nmno作用于板底的压应力为：P=死7,0X°-=6.83N/112<f,=14AN!nun:满足19()×28()底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板.a1-J(4O-y)2+9O2-161.42nm90>1-4()161.42=78.06mmb,二78.06161.42=0.48交表得夕=0.057则底板单住宽度上的最大尊矩M=pay=0.057X6.83×161.42=10144.02V>vn取f30Nnt(按厚度I>1640mm取值一.“na丽6×10144.02,n一.i则济要底极厚,变：t=I=JJJG=14.01,取,=16加劲肋计算时加劭的和节点板间的两条竖直埠经进行验算。设h,.=6mm,取埠it景大计算长度1.=60%=60×6=360三<425mm其际炸城长度>V=B=93.8kN44M=V?=93.8X52.5=4924.5kNmmI6f2V,×2×0.7z,/;?+2×O.7×j7,2=38.2N/"1尸</；=20()N""164924.50,;93.8×IO,Y1.22x2x0.7x6x360'2x0.7x6x360满足加劲助，节点板与底板的连接埠堤计算h1.BIM=1.S1.7=1.5×T6=6mtuWjfmi1.=8"焊建的总计算长度：X1.,=2a+2(b1.-t-2c)-2J1.=2×280+2×f1.92-12-2×15；-12×8=76三=RH.=375.2>d()_=7,S8V三<2</；=2(×)Nnu满足/7,-×0.71,i.22×0.7×8×764其余节点珞7参考资料口夏志就.钢结构原理与设计M.北京：中国建筑工业出版社，2008.7.2刘声扬.铜结构原理与设计M.北京：中国箧筑工业出版社，2008.7.3夏志斌，姚谏.钢结构设计M北京:中国夏筑工业出版社.2005.9.4GR50017-2002钢结构设计规范S.北京：中国计划出版社.2002.GB50009-2001建筑结构荷我规范S.北京：中国延筑工业出版社,2002.致谢在这次设计中，吴老师在此次没计中给予了很多帮助和指点，近有同学也提供了部分帮册.故在此向他们表示由衷的感谢。另外设计过程中运卷考了一些规范、标准.在此特向有关作者致正。