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1、word目录1 任务书32 选择钢屋架的材料63 确定屋架形式与几何尺寸64 屋盖与支撑的布置65 钢屋架的结构设计76 绘制钢屋架施工图201 任务书设计题目某厂房钢屋架设计。设计目的课程设计是本课程教学的实践教学环节之一，通过设计使学生进一步掌握钢屋架的设计原理、方法、步骤，提高综合分析、解决问题的能力。设计条件某厂房总长度90m，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距6m 。1.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C30，屋面坡度i=L/10；L21m)为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦
2、标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t中级工作制。2.屋架形式与荷载：屋架形式、几何尺寸与内力系数节点荷载作用下杆件的内力如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：学号为单号的同学用Q235钢，焊条为E43型；双号的同学用Q345钢，焊条为E50型。3.屋盖结构与荷载1永久荷载： 三毡四油上铺绿豆砂防水层 kN/m2 水泥砂浆找平层 kN/m2 保温层 0. 5 kN/m2 一毡二油隔气层 kN/m2 水泥砂浆找平层 kN/m2预应力混凝土大型屋面板 kN/m2屋架与支撑自重：按经验公式计算： KN/m2悬挂管道： 0.15 kN/m22可变荷载：2雪荷载标准值： 0.35kN/m2积灰荷
3、载标准值： kN/m21.4设计内容1. 确定屋盖结构与支撑的布置图；2. 选择钢材与焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；3. 对钢屋架进展内力、杆件截面尺寸的计算；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点与下弦中央节点；4.屋架施工图1手工绘制运送单元的施工图，用铅笔绘制白纸图。设计的节点应尺寸齐备、书写规X、满足构造要求；2施工图内容屋架简图比例1100，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以与超拱度。屋架正面图，上、下弦平面图有二个比例。侧面图，剖面图与零件详图。注明全部零件的编号，规格与尺寸包括加工尺寸和定位尺寸孔洞位置，孔洞与螺栓直径，焊缝尺寸以与对工厂加工和工
4、地施工的要求。材料表。说明。1.5设计要求1.设计内容完整、计算准确、保证经济；图纸整洁、布图合理；2.计算书须用打印并装订A4，插图应按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合；3.图纸应符合房屋建筑制图统一标准GB/T 500012001和建筑结构制图标准GB/T 501052001的要求；4. 屋架跨度、保温层与积灰荷载取值见分组附表所示。请将自己的取值填入设计任务书中；1.6设计进度与考核：1.进度设计时间一周；2.考核根据设计内容的完整性、结构合理性、计算准确性以与图纸的质量、口试、考勤等方面为评分标准；1.7参考资料1 夏志斌钢结构原理与设计M：，2008.7.2 X声扬钢结构原理与设
5、计M：，2008.7.3 夏志斌，姚谏.钢结构设计M：.2005.9.4 GB50017-2002钢结构设计规XS：中国计划.2002.5 GB50009-2012建筑结构荷载规X S:.2012.1.8附 图a. 21米跨屋架几何尺寸 b. 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值c. 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2 选择钢屋架的材料根据荷载性质，钢材可采用Q345，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验与碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用E50型，手工焊。3 确定屋架形式与几何尺寸钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=
6、L/10；L21米为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t中级工作制。如如如下图：4 屋盖与支撑的布置根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以与吊车设置情况，布置下弦横向水平支撑和系杆，屋架下弦沿跨中通长设两道柔性系杆。上弦支撑布置下弦支撑布置5 钢屋架的结构设计屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进展计算。屋架沿水平投影面积分布的自重包括支撑可按经验公式计算。 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，
7、对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载： 三毡四油上铺绿豆砂防水层 kN/m2 水泥砂浆找平层 kN/m2 保温层 0. 5 kN/m2 一毡二油隔气层 kN/m2 水泥砂浆找平层 kN/m2预应力混凝土大型屋面板 kN/m2屋架与支撑自重：按经验公式计算： KN/m2 悬挂管道： 0.15 kN/m2m2 可变荷载：2雪荷载标准值： 0.35kN/m2 积灰荷载标准值： kN/m2m2设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载端点荷载取半（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 永久荷载作用屋架上弦节点相处的荷载： 可变荷载作用屋
8、架上弦节点相处的荷载：（3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载: 作用于半跨的屋面板与活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 计算结果如下表：杆件名称内力系数全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨屋架支撑+半跨可屋面载+半跨可变荷载计算内力/kNP=1左半跨右半跨全跨上弦杆AB000000000BC/CDDE/EFFG/GH下弦杆acceeggh斜腹杆aBBccDDeeFFg (-23.63)gH (-26.03)竖杆Aa0Cc0Ee0Gg0 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨与半跨
9、各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力取其中不利内力正、负最大值作为设计屋架的依据。跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。如果按照正确的施工方法，屋面板采用对称吊装，就不会出现杆件内力的变号。由于屋架跨度不大于30m，上弦、下弦可不改变截面，按最大内力设计。上弦杆计算长度，在屋梁平面内，为节间轴线长度。在屋梁平面外，根据支撑布置和内力变化情况按大型屋面板与屋梁保证三点焊，故取两块屋面板宽度，其计算长度大于屋架平面内计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。节点板厚度需按腹杆的最大内力选用。轴心拉杆，可按强度要求选择截面。对轴心压杆，可先假定长细比弦杆
10、=80100，腹杆100120选择截面再进展验算。屋架所有的杆件还应满足长细比限值的要求。 按腹杆最大内力，查表7-5，选中间节点板厚度为，支座节点板厚度为。 整个上弦杆采用等截面，按最大受压杆件FG、GH内力设计，。， 。因为，截面选取两不等肢角钢，短肢相并。假定，查附表1.20得，如此 ，由附表H中型钢表，选用2 L，短肢相并拼如右图)，。 验算：，满足长细比的要求。由于只需求出，查轴心受压构件的稳定性系数表，所选截面适合。整个下弦杆采用等截面，按最大内力计算。，因，选用不等边角钢，短肢相拼，如如下图： 所需截面 由附录H中型钢表选用2 L，。 验算：满足长细比的要求。，满足要求。 杆：，
11、。假定， 查附录D，选用2 ，长肢相 并，如图： 查附表H，满足长细比的要求。查附录D2，得,，满足要求。杆：，。，选用2 ，查附录H，. 验算： ，满足长细比的要求。，满足要求。杆：，。 假定， 查附表1.20，选用2 ，查附录H，。 验算 ：，满足长细比的要求。 故由，查附录D2，得满足要求。 杆：，。，选用，如此，cm，. 验算：，满足长细比的要求。，满足要求. 杆：， 假定， 查附录D2，选用2 ，查附录H，cm，.验算：，满足长细比的要求。故由，查附录D2，得，满足要求。 杆：， 将杆按的拉杆设计，选用屋架需采用的最小角钢2都可满足要求。但考虑该杆在其他荷载组合时可能产生内力变形，故
12、宜按压杆的容许长细比进展控制，现选用2 ，查附录H，cm，.验算：，满足长细比的要求。，满足要求。杆：， 同理，亦按压杆容许长细比进展控制，选用，查附录H，cm，.验算： ，满足长细比的要求。，满足要求。4竖杆：，,其内力值大小一样，选用长细比拟大的竖杆进展设计，如此可保证其它竖杆的安全可靠性。,，.因内力较小，选用，如此，cm，.验算： ，满足长细比的要求。故由，查附录D02得：，满足要求.各杆件截面选择如下表：屋架杆件一览表杆件名称内力KN计算长度cm截面规格均为2个拼接截面面积cm回转半径cm长细比上弦FG 14090105945150下弦eg3001035 110708350斜腹杆aB
13、253253 125808150Bc 705150cD 756150De 504350eF250 634150Fg50.14 250 634150gH79.16 339 634150竖杆aA199199 565150Cc229 565150Ee259 565150Gg289 565150角焊缝的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，.设杆的肢背和肢尖焊缝为和.所需焊缝长度为： 肢背 取 肢尖 ，取. 设杆的肢背与肢尖的焊缝为和.肢背 ，取 肢尖 ，取。 cC杆件内力很小，焊缝尺寸可以按照构造要求确定，取。肢背 ，取 肢尖 ，取根据以上焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以与制作和装配等误差，按照比例会出节点详
14、图如如如下图，确定节点板尺寸为。 下弦与节点板连接的焊缝长度为，焊缝所受的力为左右下弦杆的内力差,受力较大的肢背处焊缝应力为所以，焊缝强度满足要求。上弦节点B如如如下图。杆与节点板的焊缝尺寸为和节点c一样，杆与节点板的焊缝尺寸为和.。 肢背 ，取 肢尖 ，取为了便于搁置屋面板，上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背，用塞焊缝把上弦角钢与节点连接起来。塞焊缝作为两条焊缝计算，设计强度乘以0.8的折减系数。考虑到屋面坡度较小，可假设集中荷载P与上弦垂直。肢背和肢尖焊缝和，上弦与节点板间焊缝长度为。上弦肢背塞焊缝应力：上弦肢尖塞焊缝应力：焊缝满足要求。弦杆的拼接，一般都采用同号角钢作为拼接角钢，为了使拼接角
15、钢在拼接处能紧贴被连接的弦杆并便于施焊，将角钢的尖角削去。设焊缝，拼接角钢与弦杆的连接焊缝的最大内力，每条焊缝长度为：拼接角钢的总长度为：，取。上弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊缝，应取上弦内力的15%进展计算，即：，其产生的偏心弯矩 节点板尺寸如图： 设肢尖焊脚尺寸，如此焊缝计算长度。验算肢尖焊缝强度：，焊缝满足要求。为便于施焊，底板上外表至下弦角钢净距离为125mm,如如下图：支座节点图 底板计算支座反力根据构造需要，取底板尺寸为。锚栓采用2M24，并用U形缺口，柱采用C25混凝土，其轴心抗压强度设计值。作用与地板的压应力为： 满足 底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板，最大弯矩：，查表得如此底板单位宽度上的最大弯矩取按厚取值如此需要底板厚度：，取 加劲肋计算 对加劲肋和节点板间的两条竖直焊缝进展验算。 设，焊缝长度取焊缝最大计算长度，焊缝应力为 焊缝满足要求。加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算假设焊缝传递全部支座反力R，每块加劲肋传递，节点板传递。，取8mm。 每块加劲肋与底板的连接焊缝的总计算长度： 满足。节点板与底板的连接焊缝长度 满足。26 / 26
