鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)——某車間屋蓋設(shè)計(jì)

1、福 建 工 程 學(xué) 院建 筑 鋼 結(jié) 構(gòu)課 程 設(shè) 計(jì)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 目 錄前言 2某車間剛屋架設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)資料32. 荷載計(jì)算53. 荷載組合54. 內(nèi)力計(jì)算65. 桿件設(shè)計(jì)76. 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)11參考文獻(xiàn) 19前 言本書意在完成鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課的作業(yè)，以及對(duì)自己兩學(xué)期來鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)。本書主要對(duì)一個(gè)單層廠房的屋蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，。編撰過程由于疏忽或個(gè)人知識(shí)面的局限性，難免會(huì)產(chǎn)生一些失誤以及錯(cuò)誤，望各位老師批評(píng)改正。某車間鋼屋架設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)資料.屋面類型 無檁屋面，屋面采用1.5X6m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。.桿件及連接桿件采用Q235鋼，鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=215N/m

2、m。角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為.屋架主要尺寸.跨度30.屋架上弦坡度/.架端架高度1990.屋架跨中高度3340.其他設(shè)計(jì)資料.廠房長(zhǎng)度.屋架支撐于鋼筋混凝土柱頂.柱距.柱網(wǎng)布置如圖.架幾何尺寸.屋架支撐布置2. 荷載計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 1.01.4 kN/m=1.4 kN/m 屋架自重 0.12+0.01130=0.45 KN/m 永久荷載 2.2 KN/m 共 4.05 kN/m屋面活載 1.0 kN/m 3. 荷載組合由永久荷載控制的荷載組合值為q=1.354.051.40.71.0=6.45KN由可變荷載控制的荷載組合值為q=1.24.05+1.41.0=6.26KN故永久荷載控制的組

3、合起控制作用。.全垮永久荷載加全垮可變荷載F=6.451.56=58.05KN.全垮永久荷載加半跨可變荷載全垮節(jié)點(diǎn)永久荷載設(shè)計(jì)值：=1.354.051.56=49.21KN 半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載設(shè)計(jì)值：=1.40.71.01.56=8.82KN.半跨屋面板荷載加半跨可變荷載加全垮屋架自重全垮節(jié)點(diǎn)屋架自重荷載設(shè)計(jì)值：=0.451.351.56=5.47KN半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重和半跨屋面荷載設(shè)計(jì)值： =（1.41.35+1.01.4）1.56=29.61KN4.內(nèi)力計(jì)算屋架在上述3種荷載組合作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下所示由電算先解得F=1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各種

4、荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合。計(jì)算簡(jiǎn)圖和結(jié)果見下表：屋架桿件內(nèi)力組合表F=58.05F1=49.21F2=8.82F3=5.47F4=29.61桿件名稱內(nèi)力系數(shù)第1種組合第2種組合 第3種組合計(jì)算桿件內(nèi)力KN全跨左半跨右半跨FF1F2F1F2F3F4F3F4上弦桿AB0000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC、CD-11.317 -8.199 -3.118 -656.95 -629.22 -584.41 -304.68 -154.23 -656.95 DE、EF-18.167 -12.518 -5.649 -1054.59 -1004.41 -943.82 -470.0

5、3 -266.64 -1054.59 FG-20.686 -13.037 -7.649 -1200.82 -1132.94 -1085.42 -499.18 -339.64 -1200.82 GH-21.454 -13.836 -7.618 -1245.40 -1177.78 -1122.94 -527.04 -342.92 -1245.40 HI-22.282 -13.014 -9.268 -1293.47 -1211.28 -1178.24 -507.23 -396.31 -1293.47 IJ、JK-22.747 -13.482 -9.265 -1320.46 -1238.29 -120

6、1.10 -523.63 -398.76 -1320.46 下弦桿ab6.344 4.688 1.656 368.27 353.54 326.79 173.51 83.74 368.27 bc15.191 10.750 4.441 881.84 842.36 786.72 401.40 214.59 881.84 cd20.095 13.424 6.671 1166.51 1107.27 1047.71 507.40 307.45 1166.51 de22.043 13.586 8.457 1279.60 1204.56 1159.33 522.86 370.99 1279.60 ef21.1

7、04 10.552 10.552 1225.09 1131.60 1131.60 427.88 427.88 1225.09 斜腹桿aB-11.424 -8.442 -2.982 -663.16 -636.63 -588.48 -312.46 -150.79 -663.16 Bb8.853 6.248 2.605 513.92 490.76 458.63 233.43 125.56 513.92 bD-7.482 -4.935 -2.547 -434.33 -411.72 -390.65 -187.05 -116.34 -434.33 Dc5.487 3.242 2.245 318.52 29

8、8.61 289.82 126.01 96.49 318.52 cF-4.199 -2.015 -2.184 -243.75 -224.41 -225.90 -82.63 -87.64 -243.75 Fd2.662 0.713 1.949 154.53 137.29 148.19 35.67 72.27 154.53 dH-1.504 0.408 -1.912 -87.31 -70.41 -90.88 3.85 -64.84 -90.88 He0.283 -1.441 1.724 16.43 1.22 29.13 -41.12 52.60 52.60 eg1.634 3.676 -2.042

9、 94.85 112.83 62.40 117.78 -51.53 117.78 gI0.647 0.647 037.56 37.55 31.84 22.70 3.54 37.56 gK2.344 4.391 -2.047 136.07 154.08 97.29 142.84 -47.79 154.08 豎桿Aa-0.5-0.50-29.03 -29.02 -24.61 -17.54 -2.74 -29.03 Ie-1.496 -1.496 0-86.84 -86.81 -73.62 -52.48 -8.18 -86.84 Cb、Ec、Gd、Jg-1-10-58.05 -58.03 -49.2

10、1 -35.08 -5.47 -58.05 Kf0000.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.桿件設(shè)計(jì).上弦桿 整個(gè)上弦采用等截面，按IJ、JK桿件之最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)N=-1320.46kN=-1320460N上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度如下：在屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長(zhǎng)度=150.7cm在屋架平面外：根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況，取=3150.7=452.1cm因?yàn)?3 ，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼短肢相并腹桿最大內(nèi)力N=663.16kN，查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1得，所以中間節(jié)點(diǎn)板厚度選用12mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度用14mm。假定=70，查教材附錄得=0.751。需要截面積： A=8178需

11、要的回轉(zhuǎn)半徑：=/=2.15=/=6.46選用 220012514短肢相拼，A=87.73cm,=3.544，=9.66則=42.57=150，=46.8=150 14.290.56=0.56=12.66， 3.7=3.7=55.37查表得0.831=181.12.下弦桿 整個(gè)下弦截面采用統(tǒng)一截面，按de桿最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。 1279.6KN=1279600N 屋架平面內(nèi)取節(jié)間軸線長(zhǎng)度屋架平面外根據(jù)支撐布置取所需截面 選用 218011012因?yàn)?，故用不等肢角鋼短肢相并A=67.42cm,=3.11，=8.75=169.5=350 =96.5=350考慮下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦凈截面積

12、： A=6742.4221.512mm=6226.4=205.5.斜腹桿按aB桿件最大內(nèi)力設(shè)計(jì) 桿件軸力 N=-663.16KN2577，2577 t=12mm選用21409012 因?yàn)閘0x = l0y，故采用不等肢角鋼，長(zhǎng)肢相并，使ix iy A=52.80cm,=4.44，=3.77則=58.04=150 =68.36=1507.50.48=0.48=13.74=73.47查表得0.729=172.29.豎桿按Ie桿件最大內(nèi)力設(shè)計(jì) -86.84KN=-86840N0.8=0.8314.2=2513.6，3142 t=8mm內(nèi)力較小，按=150選擇，需要的回轉(zhuǎn)半徑為 =1.68，=2.09

13、選用2638，A=19.03cm,=1.90，=3.10則=132.3=150 =101.4=1507.880.58=0.58=28.93 =101.4=102.6查表得0.538=84.82各桿桿件截面選擇見下表：桿件截面選擇表?xiàng)U件最大計(jì)算內(nèi)力（KN）截面規(guī)格截面面積（cm2)名稱編號(hào)上弦桿AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH、IJ、JK-1320.462001251487.73下弦桿ab、bc、cd、de、ef1279.601801101267.42斜腹桿aB、Bb、bD、Dc、cF、Fd-663.161409012 52.80 dH、He、eg、ig、gK154.0870513.75

14、豎桿Aa、Cb、Ec、Gd、Ie、Kf、Jg-86.8463819.036.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五個(gè)典型節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)類同。.上弦節(jié)點(diǎn)B用E43型焊條角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值=160N/。設(shè)aB桿的肢背和肢尖的焊縫8和6，N=663.16 kN則所需焊縫長(zhǎng)度為=240.5，加2=16取260=172.7，加2=12 取190 設(shè)Bb桿的肢背和肢尖的焊縫8和6，N=513.92 kN則所需焊縫長(zhǎng)度為=200.75，加2=16取220=114.7，加2=12 取140為了便于在上弦擱置屋面板，節(jié)點(diǎn)板上邊緣可縮進(jìn)上弦肢背8。用槽焊縫把上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連

15、接起來。 0.512=6 =10上弦與節(jié)點(diǎn)板的焊縫長(zhǎng)度為533。 =88=29.7=91.3 . 下弦節(jié)點(diǎn)b設(shè)bD桿的肢背和肢尖的焊縫8和6，N=434.33 kN則所需焊縫長(zhǎng)度為=169.7，加2=16取190=96.9，加2=16取 120 設(shè)Bb桿的肢背和肢尖的焊縫8和6，N=513.92 kN則所需焊縫長(zhǎng)度為=200.75,加2=16取220=114.7，加2=12140 cb桿 內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取5 下弦與節(jié)點(diǎn)板焊縫的長(zhǎng)度為431，6，,受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為2294.7=589.4上弦與節(jié)點(diǎn)板之間的槽焊，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，0.8=156.16上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的

16、連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15計(jì)算。設(shè)肢尖焊縫10，節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度37.2cm,則節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度=156 .支座節(jié)點(diǎn)a 支座反力R=10F=1058030=580300N 支座底板的平面尺寸采用280mm400mm，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為2800mm234m=65520mm驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：, 查表得底板厚度， 取t=22加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算用于增加節(jié)點(diǎn)板平面外剛度和減小底板中的彎矩，厚度與節(jié)點(diǎn)板。肋板底端應(yīng)切角,以避免3條互相垂直的角焊縫交于一點(diǎn)。肋板與節(jié)點(diǎn)板的豎向焊縫同時(shí)承受剪力和彎矩：V=設(shè)焊縫8，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度，則焊縫應(yīng)力為：=160N/ 節(jié)點(diǎn)板、加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算設(shè)節(jié)點(diǎn)板與底板的10，則焊縫長(zhǎng)度2273.5=547 連接焊縫計(jì)算下弦與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫受力N按下