钢结构课设计算书完整版

- -.课程设计任务书题目：梯形钢屋架——*工业厂房适用专业：土木工程2010级指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料*工业厂房，屋盖拟采用钢构造有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板〔外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，0.20kN/m2C见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m400×400mm。不考虑积灰荷载。注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按以下数值考虑：0.30kN/m2〔6.0m〕0.40kN/m2〔7.5m〕三、设计内容及要求要求在2周内〔2013.12.23～2014.1.3〕完成钢构造课程设计内容，提交设计图纸- - 总结--.z..z.及计算书一套。设计内容〔1〕进展屋盖构造布置并选取计算简图；〔2〕屋架内力计算及内力组合；3〕屋架杆件设计；4〕屋架节点设计；〔5〕屋架施工图。设计要求〔1〕整理设计计算书一份1设计条件2构造布置3计算简图4荷载选取5内力计算6内力组合7构件设计8节点设计9挠度验算〔2〕绘制施工图1屋盖布置图〔图纸编号01+垂直支撑布置图；2屋架施工图〔图纸编号02节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。坡度坡度题号1:101:2060〔柱距6m〕75〔柱距7.5m〕72〔柱距6m〕90〔柱跨度地点2124273021242730212427302124北京市1234567891011121314上海市1718192021222324252627282930乌鲁木齐3334353637383940414243444546成都市4950515253545556575859606162南京市65666768697071727374757677788182838485868788899091929394太原市979899100101102103104105106107108109110运城市113114115116117118119120121122123124125126长治市129130131132133134135136137138139140141142吕梁市145146147148149150151152153154155156157158四、参考资料〔1〕钢构造设计根本原理，雷宏刚，科学出版社〔2〕钢构造设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社〔3〕建筑构造荷载标准，GB50009-2012〔4〕钢构造设计手册〔上册〕第三版，中国建筑工业出版社〔5〕轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院〔6〕钢构造设计标准，GB50017-2003课程设计计算书〔7〕土木工程专业—钢构造课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社课程设计计算书题目：梯形钢屋架——*工业厂房专业：土木工程班级：土木1002

：景天雨**：2010001529指导教师：焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月梯形钢屋架计算书一．设计资料〔题号45〕*21m，长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢构造有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板〔外侧基板厚度0.20kN/m2C型钢。屋面排水坡度i1209.0m400×400mm。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.40kN/m2计算。根本雪压取0.75kN/m2，根本风压取0.60kN/m2。屋架计算跨度：跨中及端部高度：采用平坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h'1.990m，屋架中间的高度h2.515m,则屋架在 20.7m处，两端的高度为0。h1.9975。0二．构造形式与布置屋架形势及几何尺寸如图1所示根据厂房长度〔90m>60m〕、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。-×垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑1—1垂直支撑2—2梯形钢屋架支撑布置图SC—上弦支撑；*C—下弦支撑：CC—垂直支撑；GG—刚性系杆；LG杆三．荷载计算0.75kN/m2进展计算。荷 载 计 算 表荷载名称彩钢复合板〔100mm〕屋架、檩条、拉条及支撑自重

kN/m20.20.4

设计值〔kN/m2〕0.21.20.240.41.20.48. z.--.z..z.管道荷载管道荷载永久荷载总和雪荷载可变荷载总和0.10.70.750.750.11.20.120.840.751.41.051.05设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。1.全跨永久荷载＋全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：2.全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载全跨节点屋架自重内力系数〔F=1〕第二种组合内力系数〔F=1〕第二种组合第三种组合第一种杆件名左半右半组计算杆件全跨F1×F1× F3×F3×称跨跨合内力〔kN〕＋＋ ＋＋F×F2×F2× F4×F4×AB0 00000 00 0上BC-7.75 -5.83-2.69-192.25-165.79-122.51 -147.53-94.37 -192.25弦CD-7.75 -5.83-2.69-192.25-165.79-122.51 -147.53-94.37 -192.25DE-11.66 -8.04-5.09-289.24-239.35-198.70 -209.58-159.64 -289.24EF -11.66-8.04-5.09-289.24-239.35-198.70-209.58-159.64-289.24FG-12.24-7.15-7.15-303.63-233.48-233.48-198.17-198.17-303.63ab 4.43下3.431.40109.8996.1168.1385.9851.61109.89bc 10.16弦7.363.93252.03213.44166.17188.62130.55252.03cd 12.317.936.15305.36245.00220.47211.82181.68305.36aB -7.06-5.47-2.23-175.13-153.22-108.57-137.09-82.23-175.13Bb 5.283.822.06130.98110.8686.6097.9468.14130.98bD -3.94腹-2.50-2.03-97.74-77.89-71.41-67.15-59.19-97.74Dc 2.431.091.8860.2841.8152.7033.7647.1460.28cF -1.130.17-1.83-28.03-10.12-37.68-4.24-38.10-38.10Fd-0.14-1.351.70-3.47-20.1521.88-23.7427.9027.901-23.739aA-0.50-0.500.00-12.40-12.40-5.51-11.62-3.15-12.40竖bC-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81杆cE-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81dG0.22-0.29-0.295.46-1.57-1.57-3.52-3.525.457-3.524斜杆四．斜杆上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即上弦杆计算长度在屋架平面内：为节间轴线长度，即据布置和内力情况，取loy为支撑之间的距离，即-相拼，如下图腹杆最大内力N175.13kN，查表2.8，节点板t8mm，支座节点板厚度t10mm假定80，查Q235钢的稳定系数表，可得0.688〔由双角钢组成的形和十字形截面属于b需要的回转半径：根据需要A,i，i 查角钢规格表，选用2∟110708，肢背距离8mm，则：x yA2780mm2，i 19.8mm，i 53.4mmx y故所选截面适宜。2.下弦杆

则按所选角钢 进展验算：满足长细比150求。由于y x 。查表 0.565，则y y整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆件计算。l 3500mml 20700210350mmox oy选用2∟70457，因为l l ，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距0y 0x8mm，如下图，A15.32cm214.20cm2，i，i 3.53cm2x y3.端斜杆aB. z.-杆件轴力： N-175.13kN计算长度： l l 2672mm20x 0y因为l l ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使l l 。选用2∟90567，0x 0y 0x 0y肢背间距8mm，则A19.66cm2，i，i 2.34cm2x y因为，只需求 ，查表得 0.469，则y y y截面适宜。4.斜腹杆Fd最大拉力N27.901kN最大压力N-23.739kN计算长度在屋架平面内在屋架平面外l0l00.8l0.829932394.4mmxly选用2∟564，肢背间距8mm，查角钢规格表得A8.78cm2，i，i 2.59cmx y因为，只需求 ，查表得 0.36，则x x x拉应力： N

27.90110331.78MPa215MPaA 8785.竖杆cEl 0.8l0.8234187.2cm，l l234cm0x 0y由于杆件内力较小，按150选择，需要的回转半径为查型钢表，选截面的i和i较上述计算的i和i2∟504，肢x y x y背间距8mm，其几何尺寸为. z.-A7.8cm2，i1.54cm，i x y因为，只需求 ，查表得 0.428，则y x x x其余各杆件的截面选择计算过程不再一一列出，现将计算结果列于表屋架杆件截面选择表杆件 内力编号〔kN

计算长度〔cm〕

截面面截面规格 积

回转半径〕

长细比 稳定系容许长

计算应力l 〔mm〕 i i0y x

细 x y 比 x y27.81.985.3427.81.985.3488.598.41500.565193.3115.321.253.53280293.2350199.327.81.542.35129.7851500.3884119.662.862.3493.4114.21500.469189.938.781.732.59123.6103.2350149.187.81.542.35112.592.11500.47866.5411.142.183.14104.790.81500.525167.127.81.542.35148.2121.435077.287.81.542.35121.699.61500.42874.328.781.732.59138.4115.61500.351123.638.781.732.59138.4115.61500.35177.03z.FG-303.63175.2525.6cd305.363501035Aa-12.4199.75199.75aB-175.13267.2267.2Bb130.98213.8267.2Cb-24.81173.2216.5bD-97.74228.16285.2Dc60.28228.16285.2cE-24.81187.2234cF-38.1239.44299.3Fd-23.739239.44299.3┰70*45*7┰50*4┰90*56*7┰56*4┰50*4┰70*4┰50*4┰50*4┰56*4┰56*4.--.z..z.Gd -3.524Gd -3.524201.2251.5┰50*47.82.23 2.23 90.4 112.31500.4799.4五．节点设计下弦节点b各杆件的内力由表查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即h 和l，然后根据l的大小按比例绘出节点板的形状的尺寸，最后f w w验算下弦杆与节点板的连接焊缝。用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f

w160MPa。f设"Bb〞杆的肢背和肢尖焊缝h 4mm，则所需的焊缝长度为〔按等肢角钢f连接的角焊缝内力分配系数计算〕l'

0.7N

0.7130980

102.33mm，取120mm。w 2he

fw 20.74160fl''

0.3N

0.3130980

43.85mm，取60mm。w 2hfe f

20.74160设"bD〞杆的肢背和肢尖焊缝h 6mm，则所需的焊缝长度为fl'

0.7N

0.7

76.4mm，取90mm。w 2hfe f

20.74160l''

0.3N

0.397740

32.7mm，取40mm。w 2he

fw 20.74160f"Cb〞杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf4mm。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为300mm210mm300mmhf6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N252.03-109.89142.14kN，受力较大的肢背处的焊缝应力为焊缝强度满足要求。该节点如下图。2.上弦节点"B〞"Bbb"aB述同样方法计算得设"aB〞杆的肢背和肢尖焊缝h 5mm，则所需的焊缝长度为〔按等f肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算〕肢背：l'

0.7N

0.7175130

109.5mm，取120mm。w 2he

fw 20.75160f肢尖：l''

0.3N

0.3175130

46.9mm，取60mm。w 2he

fw 20.75160f为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背6mm。用0.8载P与上弦垂直。上弦槽焊缝的应力可由下面计算得1 1h' 节点板厚度 84mm,h''5mmf 2 2 f上弦与节点板间焊缝长度为350mm上弦肢尖角焊缝的切应力为3.屋脊节点"G〞为thf5mm设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝hf7mm条焊缝〕拼接角钢的长度lslw2hf弦杆杆端空隙，拼接角钢长度取450mmB〞处槽焊力的15计算，并考虑此力产生的弯矩。设肢尖焊缝hf7mm，取节点板长度350mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为lw3502720148mm，焊缝应力为边的上弦、斜杆与节点板的连接用工地焊缝。腹杆与节点板连接焊缝计算方法与以上几个节点一样。4.支座节点"A〞为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底面的净距取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度取10mm。〔1〕支座底板的计算。支座