鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)鋼屋架廠房

1、工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)資料車間基本參數(shù)某公司因生產(chǎn)需要，擬在濟(jì)南郊區(qū)建設(shè)一座單層單跨機(jī)加工車間（設(shè)計(jì)使用壽命50年），車間建筑平面、剖面見(jiàn)下圖。車間采用排架結(jié)構(gòu)，下 部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱及獨(dú) 立基礎(chǔ)，上部采用鋼屋架結(jié) 構(gòu)，屋架與排架柱較接。車 間內(nèi)設(shè)有一臺(tái) A4工作制的 軟鉤梁式吊車，屋架下弦距 離牛腿頂面1.8m ,軌道高度 130mm?；炷僚偶苤捎?實(shí)腹矩形柱；吊車梁可以采 用T形或矩形鋼筋混凝土吊 車梁，也可以采用H形截面 鋼吊車梁（二選一），抗風(fēng)柱 為矩形截面鋼筋混凝土柱。車間屋面采用 75mm厚 彩色夾芯鋼板，屋面楝條為 卷邊C型鋼（C180X 70X 20 X 2.5）,

2、楝條間距約 1.5m;車間四周圍護(hù)墻采用 240mm厚磚墻，內(nèi)外各抹灰20mm厚，表面刷涂料；縱墻塑鋼窗洞高為1.8m、寬為2.4m, 共上下兩層。2、車間荷載、材料自重、抗震設(shè)防等級(jí)屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5kN/m 2（不上人屋面，無(wú)積灰荷載）； 基本風(fēng)壓：0.45kN/m2; 基本雪壓：0.30kN/m2;屋面75mm厚夾芯鋼板及楝條自重標(biāo)準(zhǔn)值：0.25kN/m 2 （按投影面積）；鋼屋架及屋面支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值（估算）：0.35kN/m2 （按投影面積）； 鋼筋混凝土自重 25 kN/m3;醇及抹灰自重 20 kN/m3;回填土自重20 kN/m 3;抗震設(shè)防等級(jí)：6度。3、荷載組合鋼屋架為

3、簡(jiǎn)化計(jì)算，屋面暫不考慮風(fēng)荷載作用。首先計(jì)算一根典型簡(jiǎn)支屋架的內(nèi)力系數(shù)，然后分別計(jì)算下述 三種荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的桿件內(nèi)力：全跨永久荷載、全跨屋面活荷載、半跨屋面活荷載。最后列表進(jìn)行下述 兩種荷載組合：1.2 X全跨永久荷載+1.4 X （屋面活荷載，雪荷載）max；1.2 X全跨永久荷載+1.4 X （半跨屋面活荷載，半跨雪荷載）max 排架柱為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮車間的空間作用，將鋼屋架簡(jiǎn)化成剛度無(wú)窮大的水平橫梁，兩端與排架柱較接連 接。屋面永久荷載及活荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別等效作用到橫梁上。工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)首先分別計(jì)算下述八種荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下一根典型排架的內(nèi)力：永久荷載、屋面活荷載、左（或右） 墻面風(fēng)荷

4、載、吊車左（或右）剎車力、吊車靠近左（或右）時(shí)的豎向荷載；然后列表進(jìn)行排架柱的內(nèi)力組合。組合情況考慮以下六種：1.2 X永久荷載+1.4 X （屋面活荷載，雪荷載）max；1.2 X永久荷載+1.4 X墻面風(fēng)荷載；1.2X永久荷載+1.4X吊車豎向荷載;1.2X永久荷載+0.91.2X永久荷載+0.9X 1.4X （屋面活荷載，雪荷載）1.2X永久荷載+0.9X 1.4X （屋面活荷載，雪荷載）1.2X永久荷載+0.9 X 1.4 X （屋面活荷載，雪荷載）max+0.9X 1.4X墻面風(fēng)荷載；max+0.9 X 1.4 X吊車豎向荷載；max+0.9X 1.4X墻面風(fēng)荷載+0.9 X 1.4

5、 X吊車豎向荷載+0.9X 1.4X吊車水平荷載。4、地質(zhì)情況經(jīng)勘測(cè)，地表土為人工填土，1.2m厚，不宜作為天然地基土，建議全部挖除；其下為粘土，地基承載力特征值fak =200kpa ,壓縮模量Es = 10mpa ,適宜作為地基持力層。場(chǎng)地地下水靜止水位埋深為10.5米，可不考慮水質(zhì)對(duì)基礎(chǔ)混凝土的侵蝕。最大凍土深度可按0.5m考慮。5、主要構(gòu)件材料鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，箍筋采用 HPB235級(jí)鋼筋;混凝土 ： C20030;鋼材：Q235-B 或 Q345-B。6、鋼屋架形式為梯形鋼屋架，吊車噸位為5t,牛腿柱頂標(biāo)高為 6.0m。、結(jié)構(gòu)布置,GJK1 .55006000

6、60006000&00060006000600060C0600055C0/,GJK1 .5500600060006000&00060006000600060C0600055C0/F/#/涮0口24nl跨工0m柱距屋蓋上弦支撐平面布置圖工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)GXGlM又DCLX55006000600060006000 . 6000S0,見(jiàn)圖 3 所示，A = 16.32 cm2 , ix = 選用 2L70,見(jiàn)圖 3 所示，A = 16.32 cm2 , ix = 2.15cm , iy = 3.19cml 0 x201.3ix2.15= 93.6 ：1 =150l0y251.6iy3.19二 78.

7、9 二=150滿足長(zhǎng)細(xì)比:Z =150的要求。-113.61 -113.61 1030.594 1632由于 A%只需求出中min =，查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，平x =059422所選截面合適。=-117.2N/mm2 二 f =215N/mm2,所選截面合適。（2）斜桿KBl =260.1cml =260.1cmN =90.23kN （拉 力），L=2601mm ,Iox =260.10.8=208.1cm10y90.23 1032152=420mm,i,ix =3.03cm , iy =4.49cm選用2100X12,見(jiàn)圖9所示，A =45.6 c m2l 0 xix208.168.7

8、 ： = 3503.03l0yiy260.14.49=58 ： = 35022二96mm_ N 90.23 1022:=197.9N / mm :二 f = 215N / mmA 4564、豎桿截面計(jì)算（1）中豎桿ERN =20.45kN （拉力）, lox =2400mm10y =3000mm320.45 10215選用 2L70,A =16.32 cm2 , ix = 2.93cm , iy = 2.93cm所選截面合適。工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)所選截面合適。lox24010y 300 x = 4 =82 ：二= 350y =二102：二=350ix 2.93y iy 2.93滿足長(zhǎng)細(xì)比：A =3

9、50的要求。N 20.45 10322所選截面合適。；:.一=一=12.5N/mm :二 f=215N/mm所選截面合適。A 1632(2)豎桿CNN =-12.78kN (壓力),l0 x =0.8L=2200mm,10y =2750mm =150的要求。選用 2L70X6, A =16.32 cm2 , i =150的要求。，一x - = 102 九=150 ； Zy =y = 86 九=150 ,滿足長(zhǎng)細(xì)比:ix 2.15y iy 3.19xy12.78 1030.542 698由于hx a均只需求出中min =0,查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，12.78 1030.542 698， 一.

10、 2 一 一一一. 2= 14.4N/mm : f =215N/mm所選截面合適。豎桿AJ、BL、PD均采用此截面，滿足要求。屋架桿件一覽表?xiàng)U件桿內(nèi)力kN計(jì)算長(zhǎng)度威面形式及 角鋼規(guī)格截回 積(mm2)回轉(zhuǎn)半徑長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng) 細(xì)比(T(N/m m2)loxloyix(mm)iy(mm)入 max上弦-204.6115056020匚短肢相并2L110X 70X 6212023.547.0114150206下弦204.9930006000匚短肢相并2L80X50X5127414.239.5212350161斜腹桿AK-113.6120132516匚2L70X 6163221.531.993.6150-

11、117.3BM-71.9522472809匚2L70X 6163221.531.9105150-84.3CO-34.3824183023匚2L70X 6163221.531.9112150-43.8DQ-11.5025943243匚2L70X 6163221.531.9118150-15.8QE-20.9525943243匚2L70X 6163221.531.9118150-28.7MC50.4822472809匚2L45 X 469813.830.716335072.3OD18.8324183023匚2L45 X 469813.830.717535027.0KB90.2320812601匚2

12、L70X 6163230.344.969350197.9豎桿ER20.4524003000十字形2L70X 6163229.329.310235012.5BL-12.7818002250匚2L70X 6163221.531.996150-13.5NC-12.7820002500匚2L70X 6163221.531.993150-13.0PD-12.7822002750匚2L70X 6163221.531.9102150-14.4JA-12.7816102013匚2L70X 6163221.531.975150-10.9工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)“ E”、R、B”、“A”“K”五個(gè)典型

13、節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)類同1.下弦B節(jié)點(diǎn)先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)連接焊縫的尺寸，即hf和lw。然后根據(jù)lw的大小比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小，最后驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。選用E43焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f： = 160N/m m2,實(shí)際所需的焊腳尺寸可由構(gòu)造確(1)BK桿的內(nèi)力N=90.23KN ,采用三面圍焊，肢背和肢尖焊縫hf=6mm ,所需要的焊縫長(zhǎng)度為：lw3=63mmN3 =0.7hf % lwJf f： =0.7 6 63 2 1.22 160 = 10329984N 3VV3肢背l w10.7N -N3/2一2 肢背l w10.7N -N3/2一2 0.7

14、hf ffw0.7 311.5 103 -51649.922 0.7 6 160+ 12 = 147mm,取 150mm肢尖lw0.3N -N3/2 2 0.7hf ffw0.3 311.5 103 -51649.922 0.7 6 160+ 12=70mm,取 80mm2-13桿的內(nèi)力 N=243.97KN ,采用三面圍焊，肢背與肢尖的焊縫hf=6mm ,所需要的焊縫長(zhǎng)度為:lw3 =80mmN3 =0.7hfw3=0.7 6 80 2 1.22 160 = 131174.4N肢背l0.7N -Ns/22 0.7hf 肢背l0.7N -Ns/22 0.7hf ffw30.7 243.97 1

15、03 -65587.2-2 0.7 6 160+12 = 90mm,取 100mm肢尖l w0.3N -刈/22 0.7hf ffw0.3 243.97 103 -65587.22 0.7 6 160+ 12 = 18mm,取 60mm豎卞f 2-12桿的內(nèi)力N=-47.92KN ,采用三面圍焊，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定取hf=8mm。所需要的焊縫長(zhǎng)度為：lw3 =63mmN3 =0.7hfw3。ffw =0.7 8 63 2 1.22 160 = 137733.12N w3因?yàn)?k2N =2X0.347.92103 =28752 N N3,所以按兩面?zhèn)群缚p計(jì)算。肢背lw0.7N肢背lw0.7N2

16、 0.7hf ffw0.7 47.92 1032 0.7 8 160+16 = 35mm,取 40mm0.3 47.92 10“ 仃肢尖 lw=+16= 24mm,取 40mm2 0.7 8 160(4)下弦桿焊縫驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰下弦內(nèi)力之差。工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)A N = 522.64-212.65= 309.99kN肢背焊縫驗(yàn)算，hf=8mm,_ _ 30.75 309.995 103T f =2 0.7 8 10 160根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為310X360,_ _ 30.75 309.995 103T f =2 0.7 8 10 160根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為3

17、10X360,節(jié)點(diǎn)圖如下圖所示。下弦節(jié)點(diǎn)各桿肢尖、肢背尺寸桿件hf (mm)肢背(mm)hf (mm)肢尖(mm)11-26147mm 取 150mm670mm 取 80 mm2-13690mm 取 100mm618mm 取 60 mm13-35114mm 取 120mm555mm 取 70mm3-15674mm 取 80mm638mm 取 60mm15-4553mm 取 60mm528mm 取 60mm4-17638mm 取 60mm623mm 取 60mm17-5654mm 取 60mm630mm 取 60mm2.上弦K節(jié)點(diǎn)：11-2桿節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫計(jì)算與下弦節(jié)點(diǎn)2中11-2桿計(jì)算相同。

18、1-11桿N =-396.97 kN ,采用三面圍焊，設(shè)肢背和肢尖hf = 8mm,N3 =0.7hf % lw3 ffw =0.7 8 140 2 1.22 160 =306073.62N因?yàn)?k2N =2父0.35父396.97父103 =277879N 0.7 8M60) +16=33mm ,取lw1=40mm ,肢尖 hf=8mm, lw2= (0.35 47.03 103) / (2X0.7 8X160) +16=25mm。取 lw2=40mm。設(shè)焊縫高度hf=8mm,則所需要焊縫計(jì)算長(zhǎng)度為：lw=(654.53 103)/(4X0.7 8M60)+16=199mm。取夠=210mm

19、。 拼接角鋼長(zhǎng)度 600mm2X210=420mm。(2)上弦與節(jié)點(diǎn)板間的焊槽，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)算略。上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，應(yīng)按上弦內(nèi)力的15%計(jì)算，設(shè)肢尖焊縫hf=8mm ,節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度為470mm ,節(jié)點(diǎn)一側(cè)弦桿焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度為lw=470/2-5-10=220mm，焊 縫應(yīng)力為：fN= ( 0.15 654.53 103) / ( 2X0.7 8X220 ) =40N/mm2 , 0fM =(0.15 654.53 X103X55 4)/ (2X0.7 8 2202) =60N/mm2, 而十材=V 402 + (60/1.22)2 =63.4kN/mm 2 50 mm ,節(jié)點(diǎn)圖

20、如下圖所示。4、下弦跨中E節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(1)下弦接頭設(shè)于跨中節(jié)點(diǎn)處，連接角鋼取與下弦桿相同截面2L 160X100X10,焊縫高度hf=8mm ,焊縫長(zhǎng)度為： lw=(680.67 103)/(4X0.7 )8X160)+16=206mm ,取 lw=210mm 連接角鋼長(zhǎng)度 lw=2X210+10=430mm ,取 lw=430mm 下弦桿與節(jié)點(diǎn)板，斜桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫按構(gòu)造設(shè) 計(jì)。(2)弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊計(jì)算：按下弦桿內(nèi)力的15%計(jì)算。N=680.67 5%=102KN設(shè)肢背、肢尖焊肢尺寸為8 mm,弦桿一側(cè)需焊縫長(zhǎng)度為肢背 lw= (0.75 M02X103) / (2X0.7 8X1

21、60) +16=59mm ,取 80mm,肢尖 lw= (0.25 X02X103) / (2X0.7 )8X160) +16=30mm。取 40mm腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算方法與以上幾個(gè)節(jié)點(diǎn)相同，節(jié)點(diǎn)圖如下圖所示。5、支座A節(jié)點(diǎn)為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節(jié)點(diǎn)中心線上設(shè)置加 勁肋。加勁肋取 460X80X12mm，節(jié)點(diǎn)取 460 380 M4mm 的鋼板。(1)支座底板的計(jì)算支座反力 Ra=Rb=479.2KN按構(gòu)造要求采用底板面積為a沖=280X 360mm2如僅考慮加勁肋部分底板承受支座反力R,則承壓面積為280X (2X80+12) =48160mm2驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度：d =R/Au=479.2 103/48160=10N/mm 2150/165.6=72.46 , b2/a2=72.46/165.6=0.438 ,查表得 3=0.045 故 M邛 era 2=0.045 10 M65.62=12