30m跨钢结构屋架课程设计

钢结构课程设计班姓学指导老师:

级:名:号:2013年12月30日钢结构课程设计一、课程设计介绍31、设计资料32设计要求33、主要参考资料3二、课程设计内容41、设计资料42荷载计算

几何尺寸及杆力系数杆5几何尺寸及杆力系数5、屋架杆件选用表13点

八、、14点

八、、

上弦节点八、、“B”15屋脊节点八、、“K”16普通节点八、、“C”17支座节点八、、“A'”17三、钢结构施工图20四、课程设计手算书21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，屋盖采纳梯形钢屋架，屋面某车间（或厂房）跨度资料为压型钢板复合板，檩条间距，屋面坡度i=1/10，屋面活荷载标准值为2-2...、m，当地基本风压为m，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mmX400mm。其余设计资料以下：二、设计要求计算书：内容应详细，主要内容应包含：设计任务书，资料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑部署，荷载聚集，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：应切合制图规范及要求，表达应完好；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必需的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特别部件的大样图；在图的左上角绘制屋架简图，并注明杆件几何长度（左半跨）及杆件内力设计值（右半跨），图面右边应绘制资料表及编写相关文字说明，如钢材型号、附带说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等。（注：采纳A1图纸594mmX841mm）三、主要参照资料戴国欣主编・钢结构（第三版）.武汉：武汉理工大学第一版社，2007夏志斌，姚谏.钢结构一原理与设计.北京：中国建筑工业第一版社，2004张耀春主编.钢结构设计原理.北京：高等教育第一版社，2004汪一骏等.钢结构设计手册（第三版）.北京：中国建筑工业第一版社，2004建筑结构荷载规范（GB50009—2001）钢结构设计规范（GB50017—2003）建筑结构制图标准（GB/T50105—2001）一、设计资料1、结构形式30m，长度，柱距，屋盖采纳梯形钢屋架，屋TOC\o"1-5"\h\z某车间（或厂房）跨度96m6m面资料为压型钢板复合板，檩条间距，屋面坡度i=1/10，屋面活荷载标准值为过，当地基本风压为m，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30,柱截W400mmX400mmo2.荷载标准值（水平投影面积）永远荷载：永远荷载标准值m2屋架及支撑自重：按经验公式q=+m=m可变荷载：0.50kN/m2m20.50kN/m2m2m2二、荷载计算依据《建筑结构荷载规范》，屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取雪荷载m2依据《建筑结构荷载规范》载标准值进行计算。故取雪荷载m2进行计算。荷载计算表荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2）屋架和支撑自重+X30=X=永远荷载总和雪何载X=积灰何载X=可变荷载总和三、几何尺寸及杆力系数图四、截面设计腹杆最大内力一，查表，采纳中间节点板厚度为t=8mm,弦杆（整个上弦不改变截面，依据最大内力计算）支座节点板厚度10mm1、上max22.43123.985kNmax538kN0x150.8cm0y300.0cm采纳2L110X8，查附表可知A=cm23.4cmI4.81cmy按所选角钢进行验算:oyyiy300.04.81查表可知0.797yoxlx入]=1503.462.37W［入］=150知足长细比的要求。0.370.0060.79为b类截面双角钢T型截面对称轴y轴弯扭屈曲计算长细比yz110.58l°y13.750.5830015.8211yzy(10.475b4)l02yt262.37(1110.4754)30020.8269.9max69.90.7570.90.0060.755381032A0.75234.48102N/mm207.49N/mm2215N/mm填板厚度为8mm，每节间放一块（知足范围内许多于两块），la75.440ix403.4cm136cm下弦杆（下弦也不改变截面，依据最大内力计算）max21.98223.985kN527.24kNmax取连结支撑的螺栓孔中心至节点板边沿距离约为关于风荷载，风荷载高度变化系数为设计值（垂直于屋面）300cm100mm，可不考虑螺栓孔削弱屋面迎风面体型系数为一，0y1500cm背风面为一，因此负风压迎风面：w11.40.61.250.5kN/m20.525kN/m2背风面：w21.40.51.250.5kN/m20.4375kN/m2w1和w2垂直于水平面的分力未超出荷载分项系数取时的恒荷载，故将拉杆的长细比依旧控制在350之内。采纳2L100X6310x300X8（短肢相连）,A=cm2.ix10y1.77cm1500iy4.9cm350xixL77169.5[]350,yiy4.9306.1[]知足长细比要求N527.24A25.2103N/mm2209.2N/mm1022f215N/mm2填板厚度为8mm，每节间放一块（知足1内起码放两块）1a150cm80iy804.9cm392cm3、腹杆(1)杆A-A'：AA'A=cm2采纳2L50X5,12kN'10xix1.53cm110y•iy199cm2.38cm按所选角钢进行验算：oxxix1991.53130.1w[入]=150oyiy0.5yz查表得性83.62.38入]=150知足长细比的要求。10y(10.5810y

b0.475b4)由20.6480.10.5883.60.007199…

一23.1(10.47554)19920.520.6486.1max86.1NNA215N/mm2121032N/mm219.3N/mm2J0.6479.610填板厚度为8mm，放两块，1a66.3cm40iy402.38cm95.2cm(2)杆B-A':BA'11.23323.985kN269.4kN,10x10y253.5cm采纳2L100X63X8长肢相连）查表得A125.2cm2,ix3.18cmiy2.6cmoxlx253.579.7w[入]=3.18150°y253.52.6t637.88坚_0.48253.519.36.30.8b21.09b241.0984)则yzy(1『-)97.5(1尸'22101.6l0yt253.50.8yiy97.5W［入］=150知足长细比的要求。查表得0.5490.60.0070.54取max101.6，b类截面269.4103.N/mm2Z/0.54525.210196.2N/mm215N/mm2填板厚度为8mm，放两块，lcm84.5ahh取f1f28mm2_269.41033_2820.78160肢背：lw1设计其焊缝，116mm,40cm2.29cm91.6取lw1120mm肢尖：】w1L269.4103320.7816066.1mm,取lw170mm(3)杆B-C':8.97423.985kN215.24kN,lgx0.8260.8cm208.6cml0y260.8cm，采纳2L70X7,18.84cm2,ixEm,iy3.2cm按所选角钢进行验算:oyiy0.7yzb类截面，—ox.ix208.697.5w2.14入]=150260.8qi<81.53.20.58l0v10叫by(10475b4l02yt2查表得=150知足长细比的要求。0.58260.821.681.5(10.475_7^)260.820.7284.3取max84.30.6610.30.0060.66215.24103A0.66018.84102N/mm173.1N/mmf215N/mm填板厚度8mm，放两块，la87cm80iy'802.14cm171.2cm设计其焊缝，取fi8mm,hf26mm2215.24103肢背：】w12896.1mm，取lw1100mm20.781601215.241033肢尖：lw12665.4mm，取lw170mmw120.76160w1(4)杆D-C'：DC'7.50623.985kN180kN，l0x0.8286.9cm229.5cml0y286.9cm，采纳2L70X7,18.84cm2,1xx2.14cm,IJ3.2cm按所选角钢进行验算:ox.1x2295229.5107.22.14=150lo286.9yIyF89.7W［入］=150知足长细比的要求。b7100・58l0yt0.7b0.58286.9%父2<3.87则y(1yz0.475b4l02yt2)89.7(10.47574)93.7286.920.72max93.7b类截面，查表得0.6010.70.0070.5918010320.59618.84102N/mm160.3N/mm2215N/mm填板厚度l8mm，放两块，cm76.5140X402.14cmcm80.566mm设计其焊缝，6mm肢背：lw118010320.76160101.3mm，取lw［110mm肢尖：】w1118010330.7616056.6mm，取lw160mm(5)杆D-E':l0y285.9cmDE'5.575，采纳2L70X5,23.985kN133.7kN，l0x0.8285.9cm228.7cmA13.76cm2,ix2.16cm,Iy3.16cmJ按所选角钢进行验算:oyiy竺奥90.53.16140.50・58l0y

byzy(10.475b4)Vyt2b类截面，查表得oxxr~xW［入］=1500.58285.90.58890.50.6228.72.16105.88知足长细比的要求。23.7(10.47574)95.6285.920.520.0070.58W［入］=150取max95.6N/mm2填板厚度133.71030.58413.76102放两块，176.2cm166.4N/mm2215N/mm28mm，i40、Xcm402.16cm86.4设计其焊缝，肢背：lw1肢尖：】w1(6)杆F-E':133.76mm,hf25mm103678.3mm，取lw180mm20.761601133.71033—0.75160549.8mm，取1W150mml0y312.9cmFE'4.227，采纳2L70X5,按所选角钢进行验算:oyiy3129八匕.^993.16140.50・58l0y

byzy(123.985kN101.4kN,13.76cm2,2x0.475b4)Vyt2l0x0.8312.9cm250.3cm2.16cm,iy3.16cmoxlx1500.58312.999(12503-2503115.88w［入］=1502.16W［］150知足长细比的要求。25.90.475__)103.6取max103.6312.920.522138.5N/mm2f215N/2138.5N/mm2f215N/mm20.53213.76102填板厚度lcm放两块，83.4i40X402.16cmcm86.4设计其焊缝，取fi6mm,hf25mm2101.4103肢背：lw1a2662.3mm，取1w120.761601101.4103肢尖：】w132540.2mm，取lw120.75160⑺杆F-G':Nfg,2.69923.985kN64.7kN，a65mm45mml0x0.8311.9cm249.5cml0y311.9cm，采纳2L565,按所选角钢进行验算:oxlx10.84cm2,ixx249.5145.11.721.72cm,iy2.61cm入］=150oyiy5.60.5yzb类截面，业119.52.61=150知足长细比的要求。11.20・58l0y

b0.58311.9…32.35.6y(10.475b4)i02yt2查表得119.5(10.4755.64)311.920.520.4370.60.0050.43120.6取max120.6215N/mm2N647_103N/mm2137.5N/mm2f2肢尖：】w12215N/mm2肢尖：】w120.751602529.3mm，取lw［40mm填板厚度8mm，放三块，】cm.icmcma62.440、X401.7268.8hh设计其焊缝，取f1f25mm264.7103肢背：lw12548.5mm，取lw150mm20.75160164.7103

b类截面，查表得0.2980.10.0030.29N55.610322A0.29713.7610N/mm2136N/mmflcmicm填板厚度8mm，放两块，ahh7740x402.16X5mm取3cm86.4f1f2设计其焊缝，2215N/mm(8)杆KJ。：KJ。2.31723.985kN55.6kN0,l°x230.6cm,10y461.6cm采纳2L70X5,A13.76cm(8)杆KJ。：KJ。2.31723.985kN55.6kN0,l°x230.6cm,10y461.6cm采纳2L70X5,A13.76cm2,ixl2.16cm,i3.16cmJ按所选角钢进行验算:oxx匚230.6T1^106.8w［入］=150loyiy461.1146W［入］=1503.16知足长细比的要求。0.5140.58l0y

b0.58461.138.2yzy(10.475b4)l02yt2146(10.47574)461.120.52149.1取maxI49」55.610肢背：lw143.1mm，取】可145mm肢尖：】w11_55.6103320.7516026.5mm,取lw140mm同时杆J0I'也为2L70X5与杆KJ0设计均同样(9)lJ0：ij00.62623.985kN14.9kN,l0x0.8338.6cm270.8cm338.5cm采纳2L63X5,lA12.28cm2,iYx1.94cm,iJ2.89cm按所选角钢进行验算:ox.ix理8139.6w［入］1.94［］=150oyyiy338.5117.1w［入2.89=150知足长细比的要求。6.30.50.58l0y12.60.58338.531.26.3yz(10.475b4)Jt2

y117.1(1b类截面，查表得l020.4370.20.0051490.43612.281032N/mm210l填板厚度8mm,放三块，cm67.7(10)杆HG'%53l0y339.5cmix查表采纳2L63X10,填板厚度8mm，放三块，设计其焊缝，0.4756・34338.520.520.4327.8N/mmi40、X23.985kN271.6cm15023.32cm2,ix68cmi40xX401.9436.7kN1.81cm1.88cm,iJ40120.2取max120.2cmcm1.88215N/mm2cm77.60X10.8339.5cm271.6cmx2.99cmcm75.2hfi6mm,hf25mm339.5cm2.26cm150肢背：lw130.2mm,20.76160取lw150mm肢尖：】w1136.7103320.7516020.9mm，取lw140mm0x0.8289.0cm231.2cm,l0y289.0cmix皓[]奏12cm1.54cm150l0y289，查表采纳2L50X5,Acm36.71036.7103cmicmiy[]150cm1.3cm9.6,x1.53,y2.38填板厚度为C8mm，C杆放两块，acmi6140、Xcm401.53cm61.224kN,因为内力较小，采纳[]=150选择截面J°放两块I'放三块，JI同理可算得EE'放三块，GG'放三块，G'等竖杆，(11)对Gcm(12)杆Kcm,0x(11)对Gcm(12)杆Kcm,0x0.9349.0314.1l0y0.9349.0cm314.1cmcm1cmcm1cmcm6140401.5361.2X采纳2L63X5,填板厚度8mm，放五块，杆件名称杆件号内力设计值(KN)计算长度所用截面截面积Acm2)计算应力N/mm2允许长细比肢背和肢尖焊缝填板数lox(mm)Loy(mm)上弦杆I-JJ-K—538150830162L110X8150每节间1下弦杆G'-I'3000150002L100X63X8350每节间1A-A'-12199019902L50X51502B-A'253525352L100X63X81508-1208-702B-C'208626082L70X71508-1106-702C-C'-24183222902L50X5571502D-C'-1807229528692L70X71506-1106-602D-E'228728592L70X53506-805-502E-E'-24207225902L50X5150■3F-E'250331292L70X5-11506-655-452F-G'249531192L56X51505-505-403G-G'-24231228902L50X515031503H-G'271633952L63X106-505-40H-I'63X51503I-I'-24255231902L50X5150—3I-J0270833852L63X51503a五、屋架杆件采纳表

J-J0-24127615952L50X51502J0-I'230546112L70X51505-405-402K-J0230646112L70X51361505-455-402K-K'0314131412L63X502005六、节点设计要点设计“A'”、“B”、“C”、“C'”、“K”五个典型节点，其余节点设计类同1、下弦节点“A'”肢背与肢尖的焊缝尺寸可从表中查得，下边验算下弦杆与节点板连结焊缝，内力差为N则NNNr,a、362143.7kN218.3。由斜腹杆焊缝尺寸决定节点板尺寸，ECCA量得实质节点板长度为，设焊角尺寸6mm，则角焊缝的计算长度为lw

lw29.51.2cm28.3cm，肢背的焊缝应力为2N2lw29.51.2cm28.3cm，肢背的焊缝应力为2N2218.3103_3乙…则T0f^r^N/mm261.2N/mm2w160N/mm2

ff则知足强度要求。2、上弦节点“B”斜腹杆BA'的焊缝尺寸可查表获得，下边验算上弦杆与节点板的连结焊缝节点板缩进8mm，肢背采纳塞焊缝，蒙受节点荷载Q24kN,可取焊角尺寸hf6mmw1w232.81.2cm31.6cm，同时，q在垂直于屋面方向的分力靠近Q，取其等于QQ24103N/mm29.0N/mm220.7hflw20.76316fffW1.22160N/mm2195.2N/mm2肢尖焊缝蒙受上弦杆内力差N267.50kN267.5kN偏爱距e113.0cm8.0cm，偏爱力矩为M，则有Ne267.58.0102kNm21.4kNm，可采纳hf28mm，则

267.5103N/mm275.6N/mm2TOC\o"1-5"\h\z20.7hflw20.783166M621.41062对M:f22N/mm04.8N/mm2h，lw20.78316由强度公式有*(f)2f2/(114.8)275.62N/mm2120.7N/mm2ffw160N/mm2.ff2-1.22f则知足强度要求。3、屋脊节点“K”枷凯1.1枷凯1.1杆KJ。的杆端焊缝尺寸查表可得，弦杆与节点板连结焊缝手里不大，可依据结构要求决定焊缝尺寸。在进行拼接计算时，拼接角钢采纳与上弦杆同样截面的角钢组合，即2L110X8,除倒棱夕卜，设hf8mm,竖肢需要切去thf5mm885mm21mm,取25mm，并按上弦坡度1:10热弯。拼接角钢与上弦连结焊缝在接头一侧的总长度为lw，则N538103Lmm600.4mm0.7hfffw0.78160，取l600mm

假定四条焊缝均匀受力，则每条焊缝实质长度为l即2L110X8,除倒棱夕卜，设hf8mm,竖肢需要切去thf5mm885mm21mm,取25mm，并按上弦坡度1:10热弯。拼接角钢与上弦连结焊缝在接头一侧的总长度为lw，则N538103Lmm600.4mm0.7hfffw0.78160，取l600mm假定四条焊缝均匀受力，则每条焊缝实质长度为lw，则w1w220.21.2cm19.0cm。Q24103N/mm215N/mm2fffw195.2N/mm220.7hflw20.76190则知足强度要求。5、支座节点“A'”关于杆AA'和下弦杆的焊缝采纳结构要求设置，斜腹杆BA'焊缝查表可得