钢结构课程设计

发布 2022-10-01 19:42:28 阅读 2588

目录。1 设计资料 2

2 结构形式与支撑布置 2

2.1桁架尺寸及几何尺寸布置 2

2.2桁架支撑布置 3

3 荷载计算 5

3.1荷载统计 5

3.2内力组合 5

4 内力计算 6

4.1荷载组合计算简图 6

4.2内力计算 7

5 截面设计 10

6 节点设计 14

7 参考资料 23

1、唐山市某单层单跨工业厂房机加工车间柱网布置(见表1)。

2、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c25,地区计算温度高于-200c,无侵蚀性介质,设防烈度为8度(0.

2g),屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台120/30t(中级工作制)。

3、屋面材料:1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板。

4、屋面坡度i=1/10。

5、钢屋架采用的钢材、焊条为:序号为双号的同学用q235钢,焊条为e43型;单号的同学用q345钢,焊条为e50型,手工焊。

6、荷载(标准值):

三毡四油防水层0.4kn/m2

20mm水泥砂浆(20kn/m3): 0.40kn/m2

保温层0.40kn/m2

1.5×6m大型屋面板1.4kn/m2

屋架和支撑重q=0.12+0.011l

悬挂管道0.1kn/m2

屋面活荷载标准值0.50kn/m2

雪荷载标值0.40kn/m2

屋面积灰荷载1.2kn/m2

表1 钢屋架、柱距、跨度的取值(m)

考虑到厂房内桥式吊车为2台120/30t(中级工作制),布置支撑如下。

屋面活荷载与雪荷载不同时出现,屋面活荷载大于雪荷载,故取屋面活荷载计算。屋面坡度不大,对荷载影响较小,不给予考虑,风荷载对屋面为吸力重无盖可不考虑。

(1)标准永久荷载值:

三毡四油防水层0.4kn/m2

20mm水泥砂浆(20kn/m30.40kn/m2

保温层0.4kn/m2

1.5×6m大型屋面板1.4kn/m2

屋架和支撑重: kn/m2

悬挂管道0.1kn/m2

共计3.15kn/m2

(2)标准永久荷载值。

屋面活荷载标准值0.50kn/m2

屋面积灰荷载1.2kn/m2

共计1.7kn/m2

设计桁架时应考虑以下三种荷载组合:

1 全跨永久荷载+全跨可变荷载。

2 全跨永久荷载+半跨可变荷载。

3 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。

1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载效应控制的组合)

全跨节点荷载设计值:

2)全跨永久荷载+半跨可变荷载。

全跨永久荷载设计值:

对结构不利时:

按永久荷载效应控制的组合)

按可变荷载效应控制的组合)

对结构有利时:

半跨可变荷载设计值:

按永久荷载效应控制的组合)

按可变荷载效应控制的组合)

3)全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载效应控制的组合)

全跨节点桁架自重设计值:

对结构不利时:

对结构有利时:

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:

荷载组合(1)计算简图如图4.1,荷载组合(2)计算简图如图4.2,荷载组合(3)计算简图如图4.3。

桁架各杆件的内力系数(f=1作用于全跨、走半跨和右半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表1

1)上弦杆。

整个上弦杆采用等截面,按fg、gh杆件的最大设计内力设计。

n=788.27kn=788270n

上弦杆计算长度:

在桁架平面内,为节间轴线长度:

在桁架平面外,根据支撑布置和内力变化情况,取:

因为=3,故宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。

腹杆最大内力n=470.35kn节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度用12mm

设=60,选用角钢,为b类截面,查表得。

需要截面积:

需要的回转半径:

根据需要的a、、查角钢规格表,选用2∟140×90×10,2.85cm, =7.70cm,,按所选角钢进行验算:

截面和界面都为b类截面,由于>,只需要求。查表的=0.806。

故所选截面合适。

2)下弦杆。

整个下弦杆采用同一截面,按最大内力设计值设计。

n=779070n

平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为:

所需截面面积:

选用2∟,,2.56cm, =6.77cm,由于,故用不等肢角钢短肢相并。

考虑到下弦有的栓孔削弱,下弦净截面面积:

所选截面合适。

3)端斜杆ab

杆件轴力n=470.35kn=470350n

计算长度,因为,故采用不等值角钢长肢相并。使设=60,查表得。

选用2∟,,按所选角钢进行验算:

截面和界面都为b类截面,由于>,只需要求。查表的=0.683。

故所选截面合适。

4)腹杆he

最大拉力21.46kn

最大压力97.75kn

按最大压力进行计算,设计计算值为97.75kn。

由于节点板的嵌固作用,桁架平面内的计算长度取节点板在桁架平面外的刚度很小,故桁架平面外的计算长度仍取节间距离,即。

设=60,查表得,选用等肢角钢,2∟,,按所选角钢进行验算:

截面和界面都为b类截面,由于>,只需要求。查表的=0.433。

由于腹杆压力大于拉力,故可不比验算拉应力。

故所选截面合适。

5)腹杆bb

腹杆拉力设计值为n=357.85kn

选用2∟组成t形截面,,,按所选截面进行验算:

平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为,,,

故所选截面合适。

6)竖杆ie

竖杆拉力设计值n=144.39kn

选用2∟组成十字形截面,,,按所选截面进行验算:

平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为,,,

故所选截面合适。

其他腹杆:竖杆aa、cb、ec、gd选用2∟组成的十字形截面,腹杆db选用2∟短肢相并,腹杆dc、fd、hd选用2∟组成的t形截面,腹杆fc选用2∟组成的t形截面。经验算,所选截面都能满足要求。

各杆件的截面的选择见附表1

1)下弦节点“b”

有e43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值。设“bb”杆的肢背和肢尖焊缝,则所需的焊缝长度为:

肢背:,加后取16cm

肢尖:,加后取10cm

设“db”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为,所需的焊缝长度为:

肢背:,加后取14cm

肢尖:,加后取7cm

cb”杆的内力很小,只需要按构造确定焊缝,取。

根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装备等误差,按比例绘出节点详图,从而确定节点板的尺寸为310mm400mm。

下弦与节点板的连接的焊缝长度为400mm,。焊缝所受的左右两下弦杆的内力差为,肢背的力最大,取肢背进行计算,则肢背处的焊缝应力为:

焊缝强度满足要求。

2)上弦节点b

bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。

ba”杆的肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为,所需的焊缝长度为:

肢背:,加后取16cm

肢尖:,加后取11cm

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