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1、钢结构课程设计学生姓名：冯俊青学 号：20094023206指导教师： 所在学院：工程学院专 业：土木工程中国大庆2012 年 4 月钢屋盖设计任务书（梯形屋架）一、 设计资料某车间（或厂房）跨度L，长度96m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i = 1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.50kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm400mm。其他设计资料如下：A、跨度编号A1A2A3A4L（m）18212430B、永久荷载编号B1B2B3屋面永久荷载标准值（kN/m2）0.20.4
2、0.6注：表中给出的永久荷载尚未包含屋架和支撑自重。C、雪荷载编号C1C2C3C4C5雪荷载标准值（kN/m2）0.300.550.600.650.70D、积灰荷载编号D1D2D3D4厂房类别水泥厂烘干房（屋面无挡风板）锰、铬铁合金车间（屋面无挡风板）水泥厂机修间（屋面无挡风板）水泥厂机修间（屋面有挡风板）二、题目分配 雪荷载跨度C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5C1C2C3C4C5A1159131721252933374145495357A22610141822263034384246505458A33711151923273135394347515559A44812162024283
3、236404448525660跨度 永久荷载B1B2B3注：土木09-1班执行D1组合；土木09-2班执行D2组合；土木09-3班执行D3组合；土木09专升本执行D4组合。各班学生在题目分配表中按自己学号所对应的设计资料并结合各自班级的D组合进行设计。三、设计要求计算书：内容应详尽，主要内容应包括：设计任务书，材料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑布置，荷载汇集，杆件内力计算及组合，杆件截面选择，典型节点设计（屋脊、跨中拼接节点，上下弦节点）等。图纸：应符合制图规范及要求，表达应完整；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必要的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特殊零件的大样图；在图的左上
4、角绘制屋架简图，并注明杆件几何长度（左半跨）及杆件内力设计值（右半跨），图面右侧应绘制材料表及编写有关文字说明，如钢材型号、附加说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等。（注：采用A1图纸594mm841mm）四、主要参考资料1、戴国欣主编钢结构（第三版）武汉：武汉理工大学出版社，20072、夏志斌，姚谏钢结构原理与设计北京：中国建筑工业出版社，20043、张耀春主编钢结构设计原理北京：高等教育出版社，20044、汪一骏等钢结构设计手册（第三版）北京：中国建筑工业出版社，20045、建筑结构荷载规范（GB500092001 ）6、钢结构设计规范（GB500172003）7、建筑结构制图标准（GB/
5、T501052001）目录1. 设计资料- 4 -2. 屋架形式、尺寸、材料选择- 4 -3荷载和内力计算- 4 -31 荷载计算- 4 -3.2 荷载组合- 5 -3.3内力计算- 5 -3.4 屋盖支撑系统布置图- 6 -4. 杆件截面选择- 6 -4.1 上弦- 7 -4.2 下弦- 7 -4.3斜腹杆B-a- 8 -4.4 斜腹杆B-b- 8 -4.5 斜腹杆D-b- 9 -4.7 斜腹杆F-c- 10 -4.8 斜腹杆F-d- 10 -4.9 斜腹杆H-d- 11 -4.10腹杆G-d- 11 -4.11杆H-e- 11 -5 节点设计- 14 -5.1 下弦节点b,如图6- 14
6、-5.2 上弦节点B,如图7- 15 -5.3 屋脊节点H, 如图8- 16 -5.4 支座节点，如图9- 17 -5.5 下弦拼接节点，如图9- 19 -6 主要参考资料- 20 -1. 设计资料本设计对应任务书第6号方案,车间跨度A1为，长度,柱距，采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距，屋面坡度，屋面永久荷载标准值B1为0.2 kN/m2，屋面活荷载标准值为0.5 kN/m2，当地雪荷载标准值C2为0.55 kN/m2，积灰荷载（锰铬铁车间）标准值D2为0.75 kN/m2，基本风压0.55 kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm400mm，混凝土标号为。2
7、. 屋架形式、尺寸、材料选择屋架的计算跨度L=21000-2150=20700mm,端部高度，中部高度H=3040mm，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材采用。焊条采用型，手工焊。图1屋架尺寸及内力3荷载和内力计算31 荷载计算屋面永久荷载标准值 0.2 /屋架及支撑自重 0.12+0.011L=0.12+0.01121=0.35 /恒荷载总和 0.55 /屋面活荷载标准值（不与雪荷载同时考虑） 0.5 /雪荷载 0.55/积灰荷载 0.75 /3.2 荷载组合计算节点荷载设计值按可变荷载效应控制的组合：=（1.20.55+1.40.55+1.40.90.75）1.56
8、=21.4kN其中，永久荷载荷载分项系数；屋面活荷载或雪荷载荷载分项系数；组合值系数，雪荷载；积灰荷载，。按永久荷载效应控制的组合：=（1.350.55+1.40.550.7+1.40.90.75）1.56=20.0kN其中，永久荷载荷载分项系数=1.35；活荷载分项系数。故节点荷载取为21.4kN,支座反力为=7=149.8kN，其内力设计值见图1。3.3内力计算屋架在上述荷载组合下作用的计算简图如图2。由图解法得F=21.4kN时屋架各杆的内力系数（F=21.4kN作用于全跨），然后求出各种杆件的内力。计算结果如图1所示。图2 屋架内力图3.4 屋盖支撑系统布置图根据车间长度、屋架跨度和荷
9、载情况，设置上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，见图3、图4和图5。图3上弦平面图4下弦平面图5垂直支撑4. 杆件截面选择腹杆最大内力-164.6kN（压）,由屋架节点板厚度参考表可知支座支节点板厚度取，节点板取10mm。4.1 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算=-260.7kN =150.8cm =150.8cm设=85 查表=0.655 18.51cm cm cm选用2L100636（短肢相并）,A=19.24cm =1.79cm =4.85cm 取 填板每个节间放一块，4.2 下弦整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算。Nmax=+256.0kN =300cm =1050cm选用
10、2L75506（短肢相并） A=12.26cm =1.43cm =3.68cm 填板每个节间放一块， 4.3斜腹杆B-aN= -164.6 kN =253.0 cm 设=90 查表=0.621 A=11.13 cmcm选用2L100806（长肢相并）， A=21.2cm =3.17cm =3.38cm 故由按b类表附表4.2得填板放2块， 4.4 斜腹杆B-bN=124.3kN 按受压杆考虑（跨中腹杆在半跨和在半跨荷载作用下，内力变号）=0.8=0.8261.3=209.4cm =261.3cm选用2L635查表得，A=12.28cm =1.94cm =2.89cm 由按b类表查得0.505填
11、板每个节间放2块4.5 斜腹杆D-bN= -94.4kN =0.8=0.8286.4=229.1cm =286.4cm选2L635 A=12.28cm =1.94cm =2.89cm， 由按b类表查得0.447填板放2块， 4.6 斜腹杆D-cN=+59.9kN =0.8=0.8286.4=229.1cm =286.4cm选2L505 A=9.6cm =1.53cm =2.38cm， 由按b类表查得0.308填板放2块， 4.7 斜腹杆F-cN= -33.6kN =0.8=0.8312.4=250cm =312.4cm选2L565 A=10.84cm =1.72cm =2.61cm， 填板放3
12、块， 4.8 斜腹杆F-dN=7.06kN =0.8=0.8312.4=250cm =312.4cm选2L565 A=10.84cm =1.72cm =2.61cm， 填板放2块， 4.9 斜腹杆H-dN=16.9kN =0.8=0.8339=271.2cm =339.0cm选2L635 A=12.28cm =1.94cm =2.89cm， 填板放2块， 4.10腹杆G-dN=-21.4kN =0.8=0.8289.0=231.2cm =289.0cm内力较小，按选择截面cm cm选2L505 A=9.6cm =1.53cm =2.53cm填板放3块， 略小于4.11杆H-e选2L635 =0
13、.9304.0=273.6cm =1.25cm填板放5块 其余杆件截面选择见表1。表1 屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值KN计算长度(cm)所用截面截面面积A()计算应力容许长细 比杆件端部的角钢肢背和肢间焊缝填板数上弦杆GF-260.7150.8150.82L10063619.24205.41501下弦杆cd25630010502L7550512.26208.83501腹杆Aa-10.7200.52L5059.629.11502Ba-164.62532L10080621.2124.21506-1006-602Bb124.3209.4261.32L63512.282001506-80
14、6-502Cb-21.4183.22292L5059.6731502Db-94.4229.1286.42L63512.28172150 6-60 5-402Dc59.9229.1286.42L5059.62031505-505-402Ec-21.4207.22592L5059.690150 3Fc-33.6250312.42L56510.8496.3.1505-405-402Fd7.06250312.42L56510.84201505-405-402Gd-21.4231.22892L5059.6108150 3Hd16.9271.23392L63512.2831.91505-405-402He
15、0273.62L63512.2801505各腹杆杆端的角钢肢背和肢尖焊缝钢，焊条，故,各杆件最小焊缝长度不应小于或40mm。施焊时，焊脚尺寸与板厚关系应满组如图5所示条件：图 5杆件B-a：N= -164.6kN 肢背焊缝：，取=6mm 取=100mm肢尖焊缝：，取= 取=60mm杆件B-b：N=124.3kN 肢背焊缝：，取=6mm 取=80mm肢尖焊缝：，取=5mm 取=50mm杆件D-b：N= -94.4kN 肢背焊缝：，取=6mm 取=60mm肢尖焊缝：，取=5mm 取=40mm杆件D-c：N=59.9kN 肢背焊缝：，取=6mm 取=50mm肢尖焊缝：，取=5mm 取=40mm杆件F
16、-c：N=-33.6kN 肢背焊缝：，取=5mm 取=40mm肢尖焊缝：，取=5mm 取=40mm杆件F-d和H-d内力小于杆F-c，焊缝尺寸同杆件F-c5 节点设计5.1 下弦节点b,如图6图6下弦节点 ”b”下弦内力差，量得实际节点板长度为24cm。角焊缝计算长度，采用。肢背焊缝应力为： 5.2 上弦节点B,如图7图7上弦节点B腹杆B-b,B-a的杆端焊缝计算从略。验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进, 7mm肢背采用塞焊缝，承受节点荷载肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距.，偏心力矩，采用，则对: 对: 则焊缝强度为:节点板尺寸方法同前，在施工图上确定。5.3 屋脊节点H, 如图8图8屋脊节
17、点H腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，可不计算。只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面，除倒棱处，竖肢需切去，并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度。共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：拼接角钢总长度为： 取拼接角钢总长度为。5.4 支座节点，如图9 图9 支座节点a底板计算支反力，混凝土强度C30，所需底板净面积：锚栓直径取,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积：，按构造要求采用底板面积为:，垫板采，孔径.实际底板净面积为：cm底板实际应力：，表4.8得，则： 所需底板厚度： 用，底板尺寸为加劲肋与节点板连接焊缝计
18、算：一个加劲肋的连接焊缝所受的内力取为，加劲肋高度、厚度与中间节点板相同（即），采用，验算焊缝应力： 对V： 对M： 节点板、加劲肋与底板连接焊缝采用，实际焊缝总长度：5.5 下弦拼接节点，如图9 图9 下弦拼接节点拼接角钢 取 每条焊缝实际长度： 取拼接角钢长度为400mm6 主要参考资料a. 戴国欣主编钢结构（第三版）武汉：武汉理工大学出版社，2007b. 夏志斌，姚谏钢结构原理与设计北京：中国建筑工业出版社，2004c. 张耀春主编钢结构设计原理北京：高等教育出版社，2004d. 汪一骏等钢结构设计手册（第三版）北京：中国建筑工业出版社，2004e. 建筑结构荷载规范（GB500092001 ）f. 钢结构设计规范（GB500172003）g. 建筑结构制图标准（GB/T501052001）
