钢屋架课程设计讲稿12-13(1)

1、钢结构课程设计钢结构课程设计一、设计资料一、设计资料 本设计针对某厂加工车间的屋盖，主要进行屋盖中钢屋架本设计针对某厂加工车间的屋盖，主要进行屋盖中钢屋架的设计。设计条件为：冬季计算温度高于的设计。设计条件为：冬季计算温度高于20 ，房屋内无，房屋内无吊车，车间总长吊车，车间总长60m 。屋架铰支于钢筋混凝土柱。屋架铰支于钢筋混凝土柱，且柱网采，且柱网采用封闭结合用封闭结合 ；柱距：；柱距：6米；米； 混凝土强度：混凝土强度：C20；上柱截面尺寸；上柱截面尺寸400 mm400mm。 屋面做法屋面做法：（按设计任务书填写）：（按设计任务书填写） 二、屋架外形二、屋架外形 根据所给资料，选屋架，

2、其外形如下图所示。根据所给资料，选屋架，其外形如下图所示。 150135028501800030003000端高根据任务书中端高、屋面坡度计算各杆件几何长度。根据任务书中端高、屋面坡度计算各杆件几何长度。三、材料选择三、材料选择 钢材：钢材：Q235B焊条：焊条：E43型，手工焊型，手工焊四、支撑布置四、支撑布置 1、上弦横向支撑、上弦横向支撑2、下弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑 3、下弦纵向水平支撑、下弦纵向水平支撑 4、垂直、垂直(竖向竖向)支撑支撑 5、系杆、系杆 1. 1.上弦横向水平支撑上弦横向水平支撑（必需设置必需设置） 设置位置：设置位置：在房屋的两端，一般设在第一个在房屋的两

3、端，一般设在第一个柱间或设在第二个柱间，间距柱间或设在第二个柱间，间距L L0 060m60m。注意注意：（1 1）支撑连接点一定在上弦杆节点上，禁止位于杆件上。）支撑连接点一定在上弦杆节点上，禁止位于杆件上。（2 2）支撑杆件与上弦杆件夹角：）支撑杆件与上弦杆件夹角：35356565。（3 3）设置在第二柱间时，第一柱间必须设置相应的刚性系杆。）设置在第二柱间时，第一柱间必须设置相应的刚性系杆。 2.2.下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑以下情况必设置以下情况必设置：（1 1）当跨度当跨度L L18m18m；（2 2）设有悬挂式吊车起重量大于）设有悬挂式吊车起重量大于5 5吨；吨；（3 3）厂

4、房内设有较大的振动设备。）厂房内设有较大的振动设备。设置位置：设置位置：与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。注意事项与同上弦横向水平支撑注意事项与同上弦横向水平支撑 3. 3.纵向水平支撑纵向水平支撑为节省钢材，在下列情况设置：为节省钢材，在下列情况设置：（1 1）厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；）厂房内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车；（2 2）有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；）有壁行吊车，或有锻锤等大型振动设备；（3 3）当房屋较高，跨度较大，）当房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高空间刚度要求高。设置位置：屋架

5、下弦端节间。设置位置：屋架下弦端节间。注意：可不设置。注意：可不设置。 4.4.垂直支撑垂直支撑（必需设置）设置位置：（1）跨度中央、两端还应各设置一道。（2）垂直支撑与横向水平支撑布置在同一柱间。注意：（1）可设置成“V”“W”“X”等。见下页图。（2）支撑杆件与水平线夹角：30306060为宜。为宜。 5. 5.系杆系杆 设置位置：设置位置：（1 1）在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆。）在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆。（2 2）屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆。）屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆。（3 3）当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚）当

6、屋架横向支撑设在端部第二柱间时，第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。性系杆。（4 4）本设计采用无檩体系，上弦屋脊处设置刚性系杆，两端设置柔性系）本设计采用无檩体系，上弦屋脊处设置刚性系杆，两端设置柔性系杆。杆。（5 5）下弦屋脊处设置柔性系杆，两端支座处设置刚性系杆。）下弦屋脊处设置柔性系杆，两端支座处设置刚性系杆。五、杆件内力五、杆件内力 1.1.节点荷载计算节点荷载计算荷载计算时注意：荷载计算时注意：（1 1）将沿屋面坡度分布的均布）将沿屋面坡度分布的均布荷载转换为沿水平分布的荷载；荷载转换为沿水平分布的荷载；水平方向均布荷载水平方向均布荷载= =屋面均布荷载屋面均布荷载/cos/cos（2

7、 2）雪荷载和活荷载取较大值。）雪荷载和活荷载取较大值。节点荷载节点荷载2.2.内力系数计算内力系数计算荷载组合：荷载组合： 永久荷载永久荷载+ +可变荷载可变荷载 永久荷载永久荷载+ +半跨可变荷载半跨可变荷载（跨中附近腹杆）（跨中附近腹杆） 屋架、支撑和天窗架自重屋架、支撑和天窗架自重+ +半跨屋面板重半跨屋面板重+ +半半跨屋面活荷载跨屋面活荷载3.3.杆件内力计算杆件内力计算注：上表只是示意，可根据情况适当增减行、列。六、杆件设计六、杆件设计1.1.杆件计算长度杆件计算长度项次项次弯弯 曲曲 方方 向向弦杆弦杆腹杆腹杆 支座斜杆和支座支座斜杆和支座竖杆竖杆其他腹其他腹杆杆 123在桁架

8、平面内在桁架平面内 在桁架平面外在桁架平面外 斜平面斜平面 LL1-LLL0.8LL0.9L2.2.杆件截面形式杆件截面形式上、下弦杆端斜杆竖杆、其他斜腹杆中竖杆 根据腹杆最大内力，查下表确定支座节点板厚度，中间节点板厚比根据腹杆最大内力，查下表确定支座节点板厚度，中间节点板厚比中间节点板厚中间节点板厚2mm。3.3.屋架节点板厚度屋架节点板厚度腹杆最大内力（腹杆最大内力（KNKN）2002013203215205217807811170支座节点板支座节点板厚度（厚度（mmmm）810121416 作用：保证两角钢共同工作。作用：保证两角钢共同工作。 间距：压杆间距：压杆 拉杆拉杆 数量：不小

9、于数量：不小于2 2个。个。ilz40ilz804.4.屋架杆件中的填板屋架杆件中的填板（1 1）上弦杆）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大内力计算。整个上弦杆采用等截面，按最大内力计算。1）计算长度：）计算长度： ，2）假定）假定 ，初选截面，两不等边角钢短肢相并。，初选截面，两不等边角钢短肢相并。3）截面验算。）截面验算。注意注意y轴的换算长细比，具体方法见下页。轴的换算长细比，具体方法见下页。 4）垫板设置：间距）垫板设置：间距40i llx0lly20（两块屋面板宽度）80,70,60,505.5.各杆件计算各杆件计算T形截面绕对称轴换算长细比形截面绕对称轴换算长细比yz教材P132：

10、 ： 其他情况：10156. 0bltbyyyz4122017 .5217 . 3btltbyyz（2 2）下弦杆）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力计算。整个下弦杆采用等截面，按最大内力计算。1）计算长度：）计算长度： ，2）假定）假定 ，初选截面，两不等边角钢短肢相并。，初选截面，两不等边角钢短肢相并。3）截面验算）截面验算 强度强度 长细比长细比 4）垫板设置：间距）垫板设置：间距80i llx010lly120,100（下弦侧向支撑间距）（3 3）端斜杆）端斜杆1 1）计算长度：）计算长度：截面形式选不等边角钢长边相并截面形式选不等边角钢长边相并其它步骤同上弦杆其它步骤同上弦杆ll

11、lyx00（4 4）一般斜腹杆）一般斜腹杆1 1）计算长度：）计算长度： ，截面形式选等边角钢并成截面形式选等边角钢并成T形截面形截面其它步骤压力同上弦杆，拉力同下弦杆。其它步骤压力同上弦杆，拉力同下弦杆。llx8 . 00lly0（5 5）一般竖杆）一般竖杆1 1）计算长度：）计算长度： ，截面形式选等边角钢并成截面形式选等边角钢并成T形截面形截面其它步骤压力同上弦杆，拉力同下弦杆。其它步骤压力同上弦杆，拉力同下弦杆。llx8 . 00lly0（6 6）中竖杆）中竖杆1 1）计算长度：）计算长度： 截面形式选等边角钢并成十字形截面截面形式选等边角钢并成十字形截面其它步骤压力同上弦杆，拉力同下

12、弦杆。其它步骤压力同上弦杆，拉力同下弦杆。ll9 . 00（7 7）其它杆件）其它杆件列屋架杆件截面选择表，见下页。列屋架杆件截面选择表，见下页。注意截面选择的原则：注意截面选择的原则：1.1.角钢规格不应多于角钢规格不应多于5 5种。种。2.2.最小角钢最小角钢L4L454,5654,5636364 4屋架杆件截面选择表屋架杆件截面选择表杆件杆件名称名称内力内力（KNKN）截面形式截面形式计算长度计算长度长细比长细比稳定系数稳定系数minmin应力应力l l0 x0 xl l0y0y0 x0 x0y0y七、节点设计七、节点设计 1.上弦中央拼接节点上弦中央拼接节点2.下弦中央拼接节点下弦中央

13、拼接节点3.一般节点一般节点4.端支座节点端支座节点1.1.上弦跨中拼接节点上弦跨中拼接节点（1 1）塞焊缝，荷载：屋面板集中荷载，可不做计算）塞焊缝，荷载：屋面板集中荷载，可不做计算（2 2）肢尖焊缝：荷载：）肢尖焊缝：荷载：N=0.15NN=0.15N上弦上弦；M=NM=Ne e（查附型钢表）（查附型钢表）（3 3）求）求l lw w(4)(4)节点板尺寸：节点板尺寸：wfwfwffflhNlhM2227 . 027 . 0261022fwhll（5 5）拼接角钢焊缝长度）拼接角钢焊缝长度（6 6）拼接角钢长度）拼接角钢长度wffwfhNl7 . 022上弦上弦短肢宽度屋面坡度21022a

14、ahllfw2.2.下弦跨中拼接节点下弦跨中拼接节点（1 1）下弦杆承载力：）下弦杆承载力：N Nefef=A(=A(下弦杆面积下弦杆面积) )f f（2 2）节点板与下弦杆焊缝：）节点板与下弦杆焊缝： 荷载：荷载：0.150.15N Nefef肢尖长度：肢尖长度：肢背长度：肢背长度：fwffefwhfhNKl27 . 0215. 011fwffefwhfhNKl27 . 0215. 022（3 3）拼接角钢）拼接角钢荷载：荷载：N Nefef焊缝长度：焊缝长度：拼接角钢总长度：拼接角钢总长度：wffefwfhNl221022fwhll3.3.一般节点一般节点力分配系数角钢肢背、肢尖焊缝内21

15、,KK寸肢背、肢尖焊缝焊脚尺21,ffhh角焊缝强度设计值wff21NNN11127 . 021fwffwhfhNKl肢背焊缝：肢背焊缝：肢尖焊缝：肢尖焊缝：22227 . 022fwffwhfhNKl4.4.支座节点支座节点节点板节点板加劲肋加劲肋底板底板锚栓锚栓（1 1）底板）底板净面积：净面积：cnfRA 螺栓采用螺栓采用2M242M24或或2M252M25，栓孔面积栓孔面积A A0 0=50=5040402+2+d d2 2底板总面积：底板总面积：0AAAn 底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将底板厚度：按均布荷载下板的抗弯计算，将 基础反力看成均布荷载基础反力看成均布荷载q,q,底

16、板被节点板和加底板被节点板和加 劲肋分成劲肋分成4 4块两相邻边支撑的板，其单位宽度块两相邻边支撑的板，其单位宽度 的弯矩为：的弯矩为：21qaMnARq 底板下的平均压应力：fMt6底板厚度：:查表（2）加劲肋焊缝）加劲肋焊缝按悬臂梁计算，固端截面的剪力按悬臂梁计算，固端截面的剪力4RV 固端截面弯矩固端截面弯矩eVM焊缝受力：焊缝受力：4RV eVMwffwffwtffflhNlhMf7 . 027 . 026)(222焊缝验算：焊缝验算：（3 3）支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝：）支座节点板、加劲肋与支座底板的水平焊缝： 传递全部反力传递全部反力R R。wfwffflhR7 .

17、0wl节点板、加劲肋与水平焊缝总长度节点板、加劲肋与水平焊缝总长度八、绘图1 1、图纸、图纸2#2#或或2#2#加长。作图比例：轴线：加长。作图比例：轴线：1 1：30 30 节点：节点：1 1：15 15 。 2 2、内容：屋架控制内力及杆件尺寸图（位于图左上部，比例、内容：屋架控制内力及杆件尺寸图（位于图左上部，比例1 1：100 100 ），屋架正面图（画对称的半榀），上、下弦杆俯视图，必），屋架正面图（画对称的半榀），上、下弦杆俯视图，必要的剖面图（端竖杆、中竖杆、垂直支撑连接（本设计可能没有要的剖面图（端竖杆、中竖杆、垂直支撑连接（本设计可能没有设置），屋架支座详图及零件详图，施工图说明。设置），屋架支座详图及零件详图，施工图说明。3 3、作图要求：用铅笔绘制，图面布置合理，文字规范，线条清晰，、作图要求：用铅笔绘制，图面布置合理，文字规范，线条清晰，符合制图标准，达到施工图要求。符合制图标准，达到施工图要求。注意事项：注意事项：（1 1）图纸尺寸：严格按）图纸尺寸：严格按2#2#或或2#2#加长加长（2 2）图纸边框：左：）图纸边框：左：2.5cm2.5cm，其它，其它1.0cm1.0cm（3 3）图签：见下页）图签：见下页（4 4）先布局，后绘制）先布局，后绘制（5 5）杆件之间的距离，节点板的构造）杆件之间的距离，节点板的构造