钢结构课程设计正文

发布 2022-10-03 20:27:28 阅读 8930

专业: 土建系

班级: 08级建工(2)班

姓名: 邵文凡。

目录。一设计资料3)

二结构形式与布置3)

三荷载计算4)

四内力计算5)

五杆件设计6)

六节点设计14)

一、设计资料。

1、根据任务书的已知条件:梯形钢屋架跨度27m,长度90m,柱距6m。该车间内设有两台20/5 t中级工作制吊车 ,两端铰支于钢筋混凝土阶梯柱上,上柱采用截面为400 mm×400 mm,混凝土标号为c30。

屋面采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板,板面以上依次为:三毡四油防水层、20mm厚水泥砂浆找平层、80mm厚泡沫混凝土保温层,卷材屋面,屋面坡度i=1/10。

屋面活荷载标准值为0.5 kn/m2,雪荷载标准值为0.4 kn/m2,积灰荷载标准值为0.

3 kn/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,上柱钢材采用q235b级,焊条采用e43型。

2、屋架计算跨度:lo=27-2×0.15=26.7m。

3、跨中及端部高度:本次设计为无檩体系屋盖,采用缓坡梯形屋架,取屋架在27m轴线处的端部高度h’o=2000mm,屋架的中间高度h=2844mm,屋架在26.7m处,两端高度为ho= 2005m。

屋架跨中起拱按lo/500考虑,取53mm。

二、结构形式与布置。

屋架型式及几何尺寸如图1-1所示。

图1-1梯形屋架的形状和几何尺寸。

根据厂房长度(90m>60m)、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。在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆,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。梯形钢屋架支撑布置如图1-2所示。

垂直支撑1-1

垂直支撑2-2

桁架上弦支撑布置图。

桁架下弦支撑布置图。

图1-2 梯形屋架支撑布置。

三、荷载计算。

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。因此,取屋面活荷载0.3kn/m2进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式gk=(0.12+0.011×l)kn/m2计算。

荷载计算见表1-3:

设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合,在组合时,偏于安全不考虑屋面活荷载的组合值系数。

表1-3荷载计算。

全跨节点永久荷载+全跨可变荷载。全跨节点永久荷载及全跨可变荷载为。

f=(4.613+0.7) ×1.5×6=47.817kn

1) 全跨节点永久荷载+半跨节点可变荷载。

全跨节点永久荷载为。

f1=4.613×1.5×6=41.517kn

半跨节点可变荷载为。

f2=0.7×1.5×6=6.3kn

2) 全跨节点屋架(包括支撑)自重+半跨节点屋面板自重+半跨屋面活荷载。

全跨节点屋架自重为。

f3=0.563×1.5×6=5.067 kn

半跨节点屋面板自重及活荷载为。

f4=(1.89+0.7)×1.5×6= 23.31kn

上面的计算中,(1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。

四、内力计算。

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图1-4所示。a)b)

c) 图1-4 屋架计算简图。

由**法或数解法得f=1的屋架各杆件的内力系数(f=1作用于全跨、左半跨),然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果如表1-5所示。

五、杆件设计。

1.上弦杆。整个上弦杆采用等截面,按(21)、(22)杆件的最大设计内力设计,即n=-1019.066kn。

上弦杆计算长度计算如下。

在屋架平面内:为节间轴线长度,即 lox=l0=1.503cm

在屋架平面外:本屋架为无檩体系,并且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loy为支撑点间的距离,即 loy=3×1.503=4.509m

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1-6图所示。(注:腹杆最大内力n=-482.

369kn,中间板厚度选用10mm,支座节点板选用12mm。)

设λ=60,钢材采用q235,查附表12-2稳定系数表,可得φ=0.807(由双角钢组。

2l160x100 x12

图1-6 上弦杆截面。

表1-5成的t形和十字形截面均属于b类),则需要的截面积为。

mm需要的回转半径为。

根据需要的a、ix、iy查附录14、附录15,选用 2l160x100 x12 ,肢背间距a=10mm则由附录14查的ix =28.2mm;由附录15查的a=6011mm2,iy=77.5mm。

按所选角钢进行验算:

由于》,由查附表12-2得,则。

mpa<215mpa

所以所选截面合适。

2.下弦杆。整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的(4)杆计算,则n=1009.15kn。

l0x=3000mm,l0y=26700/2=13350mm(因跨中有通长系杆),所需截面面积为。

a=n/=1009195/215=4693.93mm2

选用2l160×100×10,如图1-7所示。查附录14、附录15可得a=5063 mm2>4693.93mm2,ix=2.846cm,iy=7.7cm。

2l160×100×10

图1-7 下弦杆截面。

按所选的角钢进行验算:

因此,所选截面合适。

3.端斜杆(31)。杆件轴力为n=482.369kn,计算长度l0x=l0y=2496mm。

因为l0x=l0y,故采用不等边角钢,长肢相并,使ix≈iy。选用2l125×80×10,如图1-8所示。则查附录14、附录15可得a=3942mm2,ix=3.

98cm,iy=3.31cm。

2l125×80×10

图1-8 端斜杆截面。

按所选角钢进行验算:

因》,则由查附表12-2得,则。

mpa<215mpa

因此,所选截面合适。

4.腹杆(40)。最大拉力:n=9.101kn

最大压力:n=-61.715kn

计算长度l0x=0.8l=0.8×3056=2444.8mm,l0y=3056mm

选用2l63×4,如图1-9所示,查附录13可得a=996mm2,ix=1.96cm,iy=2.94cm。

按所选角钢进行验算:

因<,则由查附表12-2得,则。

mpa<215mpa

因此,所选截面合适。

2l63×4

图1-9 腹杆截面。

5.竖杆(42)。杆件轴力为:n=-47.664kn

计算长度l0x=0.8l=0.8×2750=2200mm,l0y=2750mm

选用2l56×4,如图1-10所示,查附录13可得a=878mm2,ix=1.73cm,iy=2.67cm。

按所选角钢进行验算:

因<,则由查附表12-2得,则。

mpa<215mpa

因此,所选截面合适。

2l56×4

图1-10 竖杆截面。

在此,其他各杆件的截面选择计算过程不再一一列出,现将计算结果列于表1-11。

表1-11表1-11

表1-11六、节点设计。

1)下弦节点“4”(见图1-12)。各杆件的内力由表1-5查的。

设计步骤:由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸,即hf和lw,然后根据l=lw+2hf的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸,最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。采用e43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160mpa。

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