厂房普通梯形钢屋架设计word页

1、PAGE PAGE 23普通钢屋架设计任 务 书书 钢结构设设计原理理课程程设计河北大学建建筑工程程学院2016年年5月 1. 题目目：m跨厂房房普通钢钢屋架设设计2. 目的的通过钢结构构课程设设计，进进一步了了解钢结结构的结结构型式式、结构构布置、受受力特点点和构造造要求等等；综合合应用钢钢结构的的材料、连连接和基基本构件件的基本本理论、基基本知识识，进行行钢屋架架的设计计计算。3. 设计计资料某车间跨度度为27、33、36m，厂房房总长度度90m，柱距6m，车间间内设有有两台3000/500kN中级工工作制吊吊车（参参见平面面图、剖剖面图），工作温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为

2、6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.56 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B（345）钢，焊条为为E433（E50）型。屋架形式:梯形钢钢屋架4.设计任任务及要要求4.1 完完成设计计计算书书一份设计资料、设设计依据据选择钢屋架架的材料料，并明明确提出出对保证证项目的的要求；确定屋架形形式及几几何尺寸寸，屋架架及支撑撑布置（GWJJ-1.2钢屋架架，SC上弦支支撑，XC下弦支支撑，CC垂直支支撑，GG刚性系系杆，LG柔性支支撑）；进行荷载汇汇

3、集、杆杆件内力力计算、内内力组合合，选择择各杆件件截面；节点设计：设计下下弦节点点、上弦弦节点、再再分式腹腹杆节点点、支座座节点、屋屋脊节点点及下弦弦中央节节点等。填板设置材料统计要求：（1）书写写工整（不不能用圆圆珠笔或或铅笔），表表示要清清楚，计计算步骤骤明确，计计算公式式和数据据来源应应有依据据；（2）图表表应用得得当（应应附有与与设计有有关的插插图和说说明），各各种图形形应按比比例并用用仪器绘绘制。绘制钢屋架架施工图图（A1一张）屋架几何尺尺寸和内内力简图图（1:1100）；构件详图：屋架正正立面图图轴线图图比例1:220（1：30），节点点及杆件件比例1:110(11:155)，上、

4、下下弦平面面图，端端部侧面面图、跨跨中及中中间部位位剖面图图；零件或节点点大样图图（1:5）；材料表；设设计说明明。要求：图纸纸应符合合房屋屋建筑制制图统一一标准（GB/T 550000120001）和和建筑筑结构制制图标准准（GB/T 550100520001）的的要求；按所给给绘图环环境作图图。5.设计题题目排列列 每每人单独独设计一一榀屋架架。屋架架的跨度度L（27m）、端端部高度度H0（2.22m）、屋屋面坡度度i=1/10及及荷载形形式根据据学号按按下面列列表的序序号选择择。荷载（标准准值）永久荷载：改性沥青防防水层0.44kN/m220厚1:2.55水泥砂砂浆找平平层 0.44kN

5、/m280厚泡沫沫混凝土土保温层层0.448kNN/m22预应力混凝凝土大型型屋面板板（包括括灌缝）1.4kN/m2悬挂管道0.110N/mm2屋架和支撑撑自重为为（0.1120+0.0011LL）kN/m2可变荷载基本风压：0.335kNN/m22基本雪压：（不与与活荷载载同时考考虑）0.445kNN/m22不上人屋面面活荷载载0.77kN/m2（可变荷载载可按水水平投影影面积计计算）6. 设计计进度计计划（1周）1）布置设设计任务务 0.5天2）屋架设设计屋架几何尺尺寸确定定，支撑撑布置0.5天荷载计算、内内力计算算、截面面选择1.5天节点设计1.5天3）绘制施施工图3.0天 7天7. 施

6、工工图绘制制屋架施工图图是指导导钢结构构构件制制造和安安装的技技术文件件，同时时也是编编制工程程预算的的依据和和工程竣竣工后的的存档资资料。因因此，务务须做到到清晰、明明确，准准确无误误，表达达详尽。施工图需明明确屋架架几何尺尺寸，各各部分详详图，相相关尺寸寸，构件件所用钢钢材的钢钢号、材材料规格格，连接接材料的的强度指指标、规规格，焊焊条型号号，焊缝缝长度、厚厚度，防防腐处理理等。起拱：跨度度较大的的屋架，特特别是荷荷载较大大时，中中间挠度度较大，因因此为确确保安全全使用和和外部美美观，一一般跨度度24m的梯形形屋架和和跨度15m的三角角形屋架架，中间间起拱约约为跨度度的l/5000。1)

7、通常常在图纸纸的左上上角用合合适的比比例画以以屋架简简图。左左半标出出几何长长度，右右半杆件件的计算算内力值值。并注注明屋架架跨中央央的起拱拱高度（屋屋架图上上不必表表示）。 22) 屋架架的正面面图。其其轴线图图与节点点图可取取不同比比例，如如轴线可可用1:3301:220，杆件件截面和和节点尺尺寸可用用1:1151:110，以使使节点画画清楚些些。 33) 屋架架上下弦弦杆的平平面图、屋屋架端部部和跨中中的侧面面图及必必要的剖剖面图，零零件图。4) 施工工图上应应注明各各零部件件的型号号和主要要几何尺尺寸，包包括加工工尺寸（宜宜取5mm的倍数数）、定定位尺寸寸、孔洞洞位置以以及对工工厂制造

8、造和工地地安装的的要求。定定位尺寸寸主要有有：节点点中心至至各杆件件杆端和和至节点点板边缘缘（上、下下和左、右右）的距距离、轴轴线至角角钢肢背背的距离离等。螺螺栓孔位位置要符符合螺栓栓排列的的要求。工工厂制造造和工地地安装要要求主要要包括：零部件件切角、切切肢、削削棱、孔孔洞直径径和焊缝缝尺寸等等均应在在施工图图中注明明。工地地安装焊焊缝和安安装螺栓栓应标注注其符号号。5) 施工工图中的的各零部部件应加加以详细细编号，其其次序按按主次、上上下和左左右排列列。完全全相同的的零部件件用同一一编号，如如两个零零部件形形状和尺尺寸完全全一样，仅仅因开孔孔位置或或切角等等不同，使使两构件件成镜面面对称时

9、时，可采采用同一一编号而而只须在在材料表表中用正正、反字字样注明明，以示示区别。6) 编制制材料表表，把所所有杆件件和零部部件的编编号、规规格、长长度、数数量（正正、反）及及重量等等均填于于表中，以以备配料料和计算算用钢量量，并可可供配备备起重和和运输设设备时参参考。7) 文字字说明。其其内容主主要有：钢材的的钢号、焊焊条型号号和焊接接方法、质质量要求求，图中中未注明明的焊缝缝和螺栓栓孔尺寸寸，防锈锈处理方方法，以以及运输输、安装装和制造造要求等等。此外外，对一一些在施施工图上上难以用用图而宜宜用文字字表达清清楚的内内容亦可可用文字字加以说说明。普通钢屋架架设计指 导 书书 钢结构设设计原理理

10、课程程设计一、教学要要求1. 了解解普通钢钢屋架设设计的全全过程；2. 学习习结构施施工图的的绘制和和结构计计算书的的编制方方法3. 了解解钢屋盖盖支撑体体系的作作用并能能正确布布置支撑撑；4. 掌握握钢屋架架的内力力计算、杆杆件截面面选择，节节点设计计的方法法；5. 掌握握焊接连连接的构构造要求求。二、屋架形形式及主主要尺寸寸的确定定在确定钢屋屋架外形形时，应应满足适适用、经经济和制制造安装装方便的的原则。腹腹杆和节节点数尽尽量少，应应使短杆杆受压，长长杆受拉拉，杆件件夹角宜宜在3060之间。屋架的主要要尺寸包包括屋架架的跨度度、高度度、节间间宽度。跨度一般以以3m为模数数。计算算跨度：L0

11、=L-215002000mmm卷材防水屋屋面上弦弦坡度为为：1/81/122 时，跨跨中高度度一般为为：（1/61/110）L；端部高度常常用：HH01.82.22m；上弦节间长长度应等等于大型型屋面板板的宽度度，使荷荷载作用用在节点点上。三、支撑布布置根据车间长长度，屋屋架跨度度，荷载载情况，以以及吊车车设置情情况，宜宜布置三三道上、下下弦横向向水平支支撑，垂垂直支撑撑和系杆杆，屋脊脊节点及及屋架支支座处沿沿厂房通通长设置置刚性系系杆，屋屋架下弦弦沿跨中中通长设设一道柔柔性系杆杆。构件件编号采采用汉语语拼音字字母，凡凡与支撑撑连接的的屋架可可编号为为WJ1，其它它编号均均为WJ2，屋架架垂直

12、支支撑：CC1、CC2，屋架架上弦水平平支撑：SC1、SC2，屋架架下弦水平平支撑：XC1、XC2，刚性性系杆：GG1、GG2，柔性性系杆：LG1、LG2。四、屋架的的内力计计算1.计算的的基本假假定节点均为铰铰接；所所有杆件件的轴线线均位于于同一平平面内，且且同心交交汇于节节点；荷荷载均作作用于节节点。2.荷载计计算屋面活荷载载与雪载载一般不不会同时时出现，可可取其中中较大者者进行计计算；荷荷载计算算中，因因屋面坡坡度较小小，风荷荷载对屋屋面为吸吸力，起起卸载作作用，对对重屋盖盖可不考考虑。屋架沿水平平投影面面积分布布的自重重（包括括支撑）可可按经验验公式计计算。3.荷载组组合设计屋架时时，

13、应考考虑以下下三种荷荷载组合合：全跨永久荷荷载+全跨可可变荷载载全跨永久荷荷载+半跨可可变荷载载全跨屋架与与支撑自自重+半跨屋屋面板自自重+半跨屋屋面活荷荷载4.内力计计算按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。先求出单位位荷载作作用于各各节点时时的内力力，即内内力系数数，然后后可求出出当荷载载作用于于全跨及及半跨各各节点时时的杆件件内力，并并求出三三种荷载载组合下下的杯件件内力取其中中不利内内力（正正、负最最大值）作作为设计计屋架的的依据。可可列表计计算。跨中附近斜斜腹件的的内力发发生变号号，由于于考虑了了施工阶阶段荷载载的不利利分布。如如果按照照正确的的施工方方法，屋屋面板采采用对称

14、称吊装，就就不会出出现杆件件内力的的变号。五、杆件的的计算长长度和长长细比1. 杆件件的计算算长度表1桁架弦弦杆和单单系腹杆杆的计算算长度ll0项次弯曲方向弦杆腹杆支座斜杆和和支座竖竖杆其它腹杆1在桁架平面面内ll0.8l2在桁架平面面外l1ll3斜平面-l0.9 ll注：1. l为构件件的几何何长度(节点中中心间距距离)；l1为桁架架弦杆侧侧向支承承点之间间的距离离。 22. 斜平面面系指与与桁架平平面斜交交的平面面，适用用于构件件截面两两个主轴轴均不在在桁架平平面内的的单角钢钢腹杆和和十字形形截面的的腹杆。当桁架弦杆杆侧向支支承点之之间的距距离为节节间长度度的2倍（见见教材P2991），且

15、且两节间间的弦杆杆轴心压压力不相相同时，弦弦杆（包包括再分分式腹杆杆体系中中的受压压腹杆）在在平面外外的计算算长度应应按下式式计算：2. 长细细比压杆：=1150 拉杆：=3350，有重重级工作作制吊车车时=2250六、杆件截截面形式式和截面面选择屋架跨度30m时，上上弦、下下弦可不不改变截截面，按按最大内内力设计计。上弦杆计算算长度，在在屋梁平平面内，为为节间轴轴线长度度。在屋屋梁平面面外，根根据支撑撑布置和和内力变变化情况况（按大大型屋面面板与屋屋梁保证证三点焊焊，故取取两块屋屋面板宽宽度），其其计算长长度大于于屋架平平面内计计算长度度，故截截面宜选选用两个个不等肢肢角钢，短短肢相并并。原

16、则则：xy节点板厚度度需按腹腹杆的最最大内力力选用。轴心拉杆，可可按强度度要求选选择截面面。对轴轴心压杆杆，可先先假定长长细比（弦弦杆=80100，腹杆100120）选择择截面再再进行验验算。屋架所有的的杆件还还应满足足长细比比限值的的要求。上下弦杆上、下弦杆杆l0 x=l，loy=ll1，一般般loy l0 x（2倍以上上）故通通常采用用短肢相相并的不不等边角角钢T形截面(iy/ix2.88)。支座腹杆支座腹杆ll0 x loyy =l，故通常常采用长长肢相并并的不等等边角钢钢T形截面(iy/ix0.99)。一般腹杆一般腹杆 loyy =l，l0 x0.88 l，loy/ l0 x1.225

17、，故通通常采用用等边角角钢T形截面(iy/ix1.55)。再分式腹杆杆再分式主斜斜杆一般般是loy/ l0 x2，因杆杆件通常常较短故故通常采采用等边边角钢T形截面(iy/ix1.55)，必要要时可用用短肢相相并的不不等边角角钢T形截面(iy/ix2.88)；再分分式腹杆杆l0 x loy =l，但一一般是杆杆件短内内力小，故故常较小小规格的的等边角角钢T形截面(iy/ix0.99)。跨中腹杆桁架正中竖竖杆，为为保证屋屋架在运运输和安安装的方方便，以以及与正正中垂直直支撑和和系杆连连接不偏偏心，并并获得较较大的刚刚度，通通常采用用等边角角钢组成成十形截截面。6填板的的设置4060双角钢T形形或

18、十形形截面是是组合截截面，应应每隔一一定间距距在两角角钢间放放置填板板，以保保证两个个角钢能能整体共共同受4060LdLdLd4060101510154060t填板间距对对压杆用用ld40i1，对拉拉杆用lld80i1， i1一个角角钢对11形心轴轴的回转转半径，一一般杆件件，每个个节间的的填板数数2个（T形截面面）和3个（十十形截面面）；在在侧向支支承点间间距2个节间间的连续续直通弦弦杆或腹腹杆中，每每节间的的填板数数不得少少于1个。7.截面选选择普通钢屋架架中所采采用的角角钢规格格不宜小小于L4555或L5663664。为了了便于钢钢材备料料，在同同一榀屋屋架中，角角钢规格格不宜过过多，一

19、一般为56种。轴心受拉：（2）轴心心受压：对于压压杆可先先假定长长细比60100（弦杆杆）或801120（腹杆杆）,查表得得值，即即可计算算所需面面积A。七、节点设设计1.节点设设计的基基本要求求（参见见教材P3222329）（1）各杆杆件的形形心线位位置尽量量与屋架架几何轴轴线重合合，并交交于节点点中心，以以避免由由于偏心心所产生生的附加加弯距。（焊焊接桁架架中应调调整称5mm的倍数数）（2）节点点强度一一般应高高于相连连接的杆杆件的承承载力。（3）节点点的传力力路线明明确，构构造形式式便于制制作和安安装。（4）角钢钢的切断断面一般般与其轴轴线垂直直，需要要斜切时时只能切切肢尖。2.节点板板

20、设计节点的设计计一般步步骤是：先根据据腹杆的的内力计计算腹杆杆与节点点板连接接焊缝的的焊脚尺尺寸和焊焊缝长度度，然后后根据此此焊缝长长度的大大小按比比例绘出出节点板板的形状状和大小小，最后后验算弦弦杆与节节点板的的连接焊焊缝。用作图法求求节点板板的形状状和大小小时，应应按角度度准确画画出各杆杆件的轴轴线和轮轮廓线，各各杆件的形心心线应尽尽量与杆杆件轴线线重合并并取5mm的整数数，再考考虑杆件件之间应应有的间间隙以及及制作、装装配等误误差，按按比例绘绘出各杆杆件端部部及腹杆杆焊缝的的位置，在在此基础础上做出出节点详详图。节点板的形形状和尺尺寸在绘绘制施工工图时决决定，形形状应尽尽可能简简单、规规

21、则，至至少有两两边平行行。如矩矩形、梯梯形、直直角梯形形等。节节点板厚厚度按表表91选定，同同一榀屋屋架中除除支座节节点板比比其它节节点板厚厚2mm外，其其余厚度度均一致致。按比比例画出出各杆件件尺寸，考考虑构造造要求后后（各杆杆件之间间应留有有空隙aa，在承承受静力力荷载时时a1020mmm，在承承受动力力荷载时时a50mmm）；画画出各杆杆件在节节点处角角钢切断断位置。桁架节点板板在斜腹腹杆压力力作用下下的稳定定应符合合： 对有竖竖腹杆的的节点板板，当时时，可不不计算稳稳定，否否则应进进行稳定定计算。且且。（t节点板板厚度） 对无竖竖腹杆的的节点板板，当时时，可不不计算稳稳定，否否则应进进

22、行稳定定计算。且且。3.节点的的计算与与构造（1）上弦弦节点（有有集中力力作用）腹杆与节点点板的连连接焊缝缝按各腹腹杆的内内力计算算： lw1 、lw2 角钢肢肢背和肢肢尖的焊焊缝计算算长度l-2hfk1、k22角节点板板的连接接焊缝钢钢肢背和和肢尖的的焊缝内内力分配配系数。上弦杆与节节点板的的连接焊焊缝的计计算：假定节点荷荷载P由塞焊焊缝来承承受，则则上弦肢肢背塞焊焊缝计算算：上弦肢尖角角焊缝只只传递弦弦杆内力力差值，则则上弦肢肢尖焊缝缝考虑偏偏心距的的计算： ee为肢尖尖到轴线线的距离离（2）下弦弦一般节节点（无无节点集集中荷载载）腹杆与节点点板的连连接与（1）相同同。下弦杆与节节点板的的

23、连接焊焊缝只传传递弦杆杆内力差差值NN1-N2，则:，由于N较小小，一般般所需焊焊缝可安安构造要要求在节节点板范范围内进进行满焊焊。（3）上弦弦跨中拼拼接节点点构造 上弦杆在在屋脊断断开处应应采用上上弦杆截截面相等等的角钢钢进行拼拼接，采采用冷弯弯或热弯弯成适当当坡度；拼接角角钢应切切肢削棱棱。切肢肢:=t+hf+5mmm计算弦杆与连接接角钢连连接一侧侧的焊缝缝长度为为：可取：N=AAf拼接角钢的的长度L：L=2l1+b，b为间隙隙，常取取b50mmm左右。计算弦杆与与节点板板的连接接焊缝时时，假定定节点荷荷载P由上弦弦角钢肢肢背处的的塞焊缝缝承受（满满焊可不不验算），肢肢尖与节节点板的的连接

24、计计算则按按上弦内内力的15计算算，即NN0.115Nmaxx，且考考虑该力力所产生生的弯距距M=0.15NNe（4）下弦弦拼接节节点构造：一般用与下下弦杆相相同的角角钢来拼拼接，拼拼接角钢钢要削棱棱、切肢肢：=t+hf+5mmm当下弦肢宽宽大于1300mm时，应应将接触触面斜切切（为了了传力均均匀）。计算弦杆与连接接角钢连连接一侧侧的焊缝缝长度为为：可取：N=AAf拼接角钢的的长度L：L=2l1+b，b为间隙隙，一般般取1020mmm。内力较大一一侧的下下弦杆与与节点板板之间的的焊缝传传递弦杆杆内力之之差N，如N过小则则取弦杆杆较大内内力的15。弦弦杆与节节点连接接一侧的的焊缝强强度按下下式

25、计算算：加劲肋板节点板底板肢背焊缝：肢尖焊焊缝：加劲肋板节点板底板（5）支座座节点屋架支承于于钢筋混混凝土柱柱上，与与柱子的的连接一一般按铰铰接设计计。构造支座由底版版、节点点板、加加劲肋和和锚栓组组成，加加劲肋的的高度和和厚度与与节点板板相同。为为了便于于节点焊焊缝施焊焊，下弦弦角钢水水平肢与与支座底底板间的的净距cc应不小小于下弦弦水平肢肢的宽度度（同时时c 1330mmm）。锚锚栓d=2024mmm，底板板上锚栓栓孔的直直径一般般取锚栓栓直径的的22.5倍，开开成半圆圆带矩形形开口孔孔。计算底板面积和和厚度的的确定底板所需面面积为：AAn+A0A0实实际采用用的锚栓栓孔面积积。R支座座反

26、力fc混混凝土轴轴心抗压压强度设设计值a底板板平行于于屋架平平面的边边长尺寸寸，通常常取2403600b底板板垂直于于屋架平平面的边边长尺寸寸，通常常取240400。不得得小于200。底板厚度:底板厚度按按均不荷荷载下板板的抗弯弯计算。其其单位宽宽度的弯弯距为：M 两两相邻支支承边支支座底板板单位宽宽度上的的最大弯弯矩；b系数数，按下下表选用用；q底板板单位面面积的压压力；a1两两相邻支支承边对对角线长长度；bb1支承边边交点至至对角线线的垂直直距离。b1 /aa10.30.40.50.60.70.80.91.0b0.02660.04220.05880.07220.08550.09220.10

27、440.1111则底板的厚厚度为：底板不不宜太薄薄，厚度度宜满足足下列构构造要求求：当桁架跨度度18m， t16mmm。当桁桁架跨度度18m，t20mmm。加劲肋与支支座节点点板连接接焊缝可可假定按按传递支支座反力力的1/4计算，并并考虑焊焊缝为偏偏心受力力则：焊焊缝所受受的剪力力：， 焊缝所所受的弯弯矩：每块加劲肋肋与支座座节点板板的连接接焊缝计计算公式式为：节点板、加加劲肋与与支座底底板的水水平连接接焊缝的的计算公公式为： lww节点板板、加劲劲肋与支支座底板板的水平平焊缝总总长度。 八、施工图图绘制屋架施工图图是指导导钢结构构构件制制造和安安装的技技术文件件，同时时也是编编制工程程预算的的依据和和工程竣竣工后的的存档资资料。因因此，务务须做到到清晰、明明确，准准确无误误，表达达详尽。施工图需明明确屋架架几何尺尺寸，各各部分详详图，相相关尺寸寸，构件件所用钢钢材的钢钢号、材材料规格格，连接接材料的的强度指指标、规规格，焊焊条型号号，焊缝缝长度、厚厚度，防防腐处理理等。起拱：跨度度较大的的屋架，特特别是荷荷载较大