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课程设计说明书（**）
课程名称： 钢结构课程设计
设计题目： 钢屋架设计
院系： 土木工程学院
班级： 土木二班。
设计者： 麦浩。
学号： 1093310208
指导教师： 张文元。
设计时间：2011-12-7——2011-12-16
哈尔滨工业大学。
1. 设计资料。
哈尔滨一金工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形钢屋架，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，上铺珍珠岩制品保温层（容重为4kn/，厚度），采用封闭结合。卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级c20（抗压设计强度=10n/）.
车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m。
2.荷载计算。
桁架计算长度：
跨中及端部高度：
桁架的中间高度。
在的两端高度。
在轴线处端部高度。
桁架跨中起拱。
荷载计算。屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影分布的荷载。
桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度的单位为。
标准永久荷载：
预应力混凝土大型屋面板。
二毡三油防水层。
找平层。厚珍珠岩保温层。
桁架和支撑自重。
管道荷载 合计
标准可变荷载：
屋面活荷载
积灰荷载 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（按永久荷载控制的组合）
全跨节点荷载设计值：
2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载。
全跨节点永久荷载设计值：
对结构不利时：
（按永久荷载控制的组合）
(按可变荷载控制的组合)
对结构有利时：
半跨节点可变荷载设计值：
按永久荷载为主的组合）
（按可变荷载控制的组合）
3） 全跨桁包括支撑+半跨面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载控制组合）
全跨节点桁架自重设计值，对结构有利时，对结构不利时，半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：
1）、（2）为使阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
3.内力计算。
表一桁架杆件内力组合表。
4．杆件设计。
4.1上弦杆。
整个上弦杆采用等截面，按hi,ij杆件之最大设计内力设计。
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，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆最大内力为，查表9.6.4.节点板厚度选用，支座节点板厚度用。
设，查附录4得。
需要的截面面积：
需要的回转半径：
根据需要的、、查角钢规格表（附录8）。选用，、，上弦截面。
按所选角钢进行计算：
因为。所以。
截面在平面皆属b类，由于，只需求。查表得。
由于。所需截面合适。
4.2下弦杆。
整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算。
所需截面面积为：
因为，故用不等肢角钢，短肢相并。选用，考虑下弦有的铨孔削弱，下弦净截面面积：
下弦截面。4.3端斜杆ab
杆件轴力：计算长度。因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。选用，，，
端斜杆截面。
因为。所以。
因，只求。查表得。
所需截面合适。
4.4腹杆设计。
4.4.1腹杆df—fj
此杆在f节点处不断开，采用通长杆件。
最大拉力： 另一段。
最大压力：另一段。
在分式桁架的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距：
在桁架平面外的计算长度计算如下：
选用，，，因为。
所以。查表得：
拉应力：4.4.2腹杆bb
bb杆内力：
计算长度：由于杆bb只受拉力作用，查型钢表，选用，
满足需要。4.4.3腹杆bd
腹杆bd内力：
计算长度：选用，，，
因为。所以。
因，只求。查表得，满足需求。
4.4.4腹杆dc
腹杆dc内力：
由于杆dc只受拉力作用，查型钢表，选用，，
满足需要。4.4.5腹杆eg
腹杆eg内力：
由于杆ee只受拉力作用，查型钢表，选用，，
满足需要。4.4.6腹杆cg
此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。
最大压力：另一段。
在分式桁架的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距：
在桁架平面外的计算长度计算如下：
选用，，，因为。
所以。查表得：
满足需要。4.4.7腹杆gf
腹杆gf内力：
计算长度：内力较小，按选择，需要的回转半径为：
查型钢表，选用，因为。
所以。因，只求。查表得，满足需要。
4.4.8腹杆gd
腹杆gd内力：
计算长度：选用，因为。
所以。因，只求。查表得，拉应力：
满足需要。4.4.9腹杆hf
腹杆hf的内力：
选用用，满足需要。
4.4.10腹杆fi
腹杆fi的内力：
计算长度：内力较小，按选择，需要的回转半径为：
查型钢表，选用，因为。
所以。因，只求。查表得，满足需要。
4.5竖杆hd
竖杆hd内力：
计算长度：内力较小，按选择，需要的回转半径为：
查型钢表，选用，因为。
所以。因，只求。查表得，屋架杆件截面选用表。
5.节点设计。
5.1下弦节点设计。
5.1.1下弦节点“b”
用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都为，则所需的焊缝长度为：
肢背：加后取。
肢尖：加后取。
设“bd”杆的肢背和肢尖焊缝都为，则所需的焊缝长度为：
肢背：加后取。
肢尖：加后取。
cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。
根据上面求的的焊缝长度，并考虑杆件之间有空隙以及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为：
下弦与节点板连接的焊缝长度为，。焊缝所受的力维左右两下弦杆的内力差，受力较大的制备处焊缝应力为：
焊缝满足强度要求。
下弦节点“b”
5.2上弦节点“b”
bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。
ab”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算：
肢背： 加上后取。
肢尖： 加上后取。
为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，焊缝强度设计值应乘以0.
8的折减系数。计算时可略去上弦坡度的影响，而假定集中荷载与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：
上弦与节点板间焊缝长度为。
上弦肢尖角焊缝的剪应力为：
上弦节点“b”
5.3屋脊节点“j”
弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。
设焊缝，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：
拼接角钢的长度取。
上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的计算。设肢尖焊缝，节点板长度为，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为：，焊缝应力为：
因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。
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