梯形鋼屋架-鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱某車間鋼屋蓋專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師日期2016年5月20日建筑工程學(xué)院土木系制目錄評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)資料屋架形式及幾何尺寸支撐的布置檁條的布置材料自重及荷載荷載計(jì)算桿件截面選擇各腹桿的焊縫尺寸計(jì)算節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)

-26-評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)（90～100分）1、結(jié)構(gòu)布置合理，荷載計(jì)算正確，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)取值合理，內(nèi)力計(jì)算正確，桿件設(shè)計(jì)較合理，滿足“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)范的要求”。2、應(yīng)交的圖表資料齊全，圖紙整潔美觀，表格內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算無(wú)誤。3、計(jì)算書內(nèi)容齊全，文字流暢，條理清晰，有獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。良（80～89分）1、結(jié)構(gòu)布置合理，荷載計(jì)算正確，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)取值合理，內(nèi)力計(jì)算正確，桿件設(shè)計(jì)合理，滿足“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)范的要求”。2、應(yīng)交的圖表資料齊全，圖紙比較整潔美觀，表格內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算無(wú)誤。3、計(jì)算書內(nèi)容齊全，條理比較清晰，有一定獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。中（70～79分）介于條件“良”和“及格”之間者可得：“中”及格（60～69分）1、結(jié)構(gòu)布置基本合理，荷載計(jì)算基本正確，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)取值基本上滿足“標(biāo)準(zhǔn)”和“規(guī)范的要求”。2、交的圖表資料基本齊全，繪圖及計(jì)算質(zhì)量較差。不及格（＜60分）1、設(shè)計(jì)成果是抄襲他人的（或請(qǐng)他人代做）。2、結(jié)構(gòu)布置很不合理，計(jì)算錯(cuò)誤，圖紙內(nèi)容不全，繪圖線條不清晰，圖紙潦草，敷衍應(yīng)付了事。評(píng)定成績(jī)教師簽名：年月日設(shè)計(jì)資料某廠房車間設(shè)有兩臺(tái)10噸中級(jí)工作制吊車。車間無(wú)腐蝕性介質(zhì)。該車間為單跨雙坡封閉式廠房，屋架采用梯形桁架式鋼屋架，屋架下弦標(biāo)高9m，其兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，柱截面尺寸為400mm×400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。屋面采用壓型鋼板屋面，C型檁條，檁距為1.2m~2.6m。屋面恒荷載（包括屋面板、保溫層、檁條、屋架及支撐等）取值參考教材2.2.1中規(guī)定?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值取0.5kN/mm2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.5kN/mm2，不考慮積灰荷載和積雪不均勻分布情況。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為γ0=1.0。屋架采用Q235B恒載+全跨活荷載（或雪荷載）；恒載+半跨活荷載（或雪荷載）。屋架形式及幾何尺寸屋架形式及幾何尺寸如下圖所示，檁條支承于屋架上弦節(jié)點(diǎn)。檁距為2257.5mm，水平投影距離為2250mm。屋架坡度為：α=atctan支撐的布置依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001，支撐布置圖如下圖所示，上、下弦橫向水平支撐設(shè)置在廠房?jī)啥说耐恢g，并在相應(yīng)開間的屋架跨中設(shè)置豎直支撐，在其余開間的屋架下弦跨中設(shè)置一道通長(zhǎng)的剛性細(xì)桿，上弦通過(guò)水平支撐在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一道通長(zhǎng)的剛性細(xì)桿。在下弦兩端設(shè)縱向水平支撐。故上弦桿在屋架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度等于橫向支撐的節(jié)距。檁條的布置檁條設(shè)置在屋架上弦的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，間距2257.5mm。水平投影距離為2250mm。屋架間距為7.2m，所以在檁條跨中三分點(diǎn)處設(shè)兩道直拉條。在屋脊和屋檐分別設(shè)置斜拉條和撐桿。檁條布置見下圖。材料自重及荷載已知：彩色壓型鋼屋面板： 0.15kN/m2保溫層及燈具： 0.15kN/m2C型檁條自重： 0.10kN/m2屋架及支撐自重： q雪荷載（水平投影面）： 0.5kN/m2活荷載（水平投影面）： 0.5kN/m2荷載計(jì)算永久荷載（恒載）計(jì)算彩色壓型鋼屋面板： 0.15保溫層及燈具： 0.15C型檁條自重： 0.10kN/m2屋架及支撐自重： q合計(jì)： 0.720kN/m2恒載設(shè)計(jì)值按分項(xiàng)系數(shù)1.2為 q按分項(xiàng)系數(shù)1.35為 q活載計(jì)算q所以不考慮雪荷載。q永久荷載不起控制作用，則恒載設(shè)計(jì)值按分項(xiàng)系數(shù)1.2設(shè)計(jì)。上弦節(jié)點(diǎn)恒荷載 P活荷載 P可求得各桿件的內(nèi)力大小，見下表。桿件截面選擇上弦桿中內(nèi)力最大的桿為桿10-11和桿11-12，N10-11=N11-12=-224.35選用2∟90×7等肢角鋼，查表可得：A=2×12.3=24.6cm2，ix=2.78cm，長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.680取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。下弦桿中內(nèi)力最大的桿為桿7-8和桿8-14，N7-8=N8-14=選用2∟90×7等肢角鋼，查表可得：A=2×12.3=24.6cm2，ix=2.78cm，長(zhǎng)細(xì)比： λλN滿足強(qiáng)度和剛度要求。對(duì)于斜腹桿2-6和桿10-13，N2-6=N10-13=選用2∟80×6等肢角鋼，查表可得：A=2×9.40=18.8cm2，ix=2.47cm，長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.429取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。對(duì)于斜腹桿2-7和桿10-14，N2-7=N10-14=選用2∟70×5等肢角鋼，查表可得：A=2×6.87=13.74cm2，ix=2.16cm，長(zhǎng)細(xì)比： λλN滿足強(qiáng)度和剛度要求。對(duì)于斜腹桿4-7和桿12-14，N4-7=N12-14=-選用2∟70×5等肢角鋼，查表可得：A=2×6.87=13.74cm2，ix=2.16cm長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.431取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。對(duì)于斜腹桿4-8，N4-8=14.35kN，l選用2∟70×5等肢角鋼，查表可得：A=2×6.87=13.74cm2，ix=2.16cm長(zhǎng)細(xì)比： λλN滿足強(qiáng)度和剛度要求。對(duì)于斜腹桿8-12，N8-12=-10.59kN，l選用2∟70×5等肢角鋼，查表可得：A=2×6.87=13.74cm2，ix=2.16cm長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.431取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。對(duì)于豎腹桿1-6和桿9-13，N1-6=N9-13=-選用2∟50×5等肢角鋼，查表可得：A=2×4.80=9.6cm2，ix=1.53cm長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.568取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。對(duì)于豎腹桿3-7和桿11-14，N3-7=N11-14=-選用2∟50×5等肢角鋼，查表可得：A=2×4.80=9.6cm2，ix=1.53cm長(zhǎng)細(xì)比： λλλλyλ查表得 φx=0.568取較小值 φN滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。對(duì)于豎腹桿5-8，N5-8=8.10kN，l選用2∟50×5等肢角鋼，查表可得：A=2×4.80=9.6cm2，ix=1.53cm，長(zhǎng)細(xì)比： λλN滿足強(qiáng)度和剛度要求。各桿件截面選擇匯總見下表。各腹桿的焊縫尺寸計(jì)算（取節(jié)點(diǎn)板厚度t=6mm）對(duì)于內(nèi)力最大的桿2-6，N2-6最小焊縫寬度 h角鋼肢尖處最大焊縫寬度 h角鋼肢背處最大焊縫寬度 h所以，角鋼肢尖和肢背處的焊縫寬度取h所需的焊縫長(zhǎng)度ll對(duì)于桿2-7，N2-7=80.51kN所需的焊縫長(zhǎng)度ll同理可取其余各腹桿的焊縫尺寸，如下表。節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)（節(jié)點(diǎn)板的尺寸根據(jù)所匯交腹桿端部的焊縫設(shè)計(jì)長(zhǎng)度確定）節(jié)點(diǎn)編號(hào)如下圖所示節(jié)點(diǎn)板2驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背槽焊縫驗(yàn)算假定焊縫只承受屋面集中荷載PP=取焊縫寬度hf=0.5t=3mmσ由此可見，上弦集中荷載很小，可不驗(yàn)算焊縫。節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢尖角焊縫驗(yàn)算取焊縫寬度hf=5mm，內(nèi)力差ΔN=-224.35kN，偏心距e=65mmστσ由此可見，焊縫安全。桿1-2與節(jié)點(diǎn)板間理論上不傳力，但按照節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要求，采用與桿2-3相同的焊縫。節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算N2-6由圖中可量出bσN2-7α1=48° α2=90°l1=53mm lη1=0.726 η2=1 N對(duì)于無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，有c則節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定承載力為0.8節(jié)點(diǎn)板的自由邊長(zhǎng)度 l節(jié)點(diǎn)板滿足受力要求。節(jié)點(diǎn)板4驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板4的焊縫布置和驗(yàn)算與節(jié)點(diǎn)板2相同，最終可得節(jié)點(diǎn)板4焊縫安全。節(jié)點(diǎn)板7驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板與下弦角鋼焊縫驗(yàn)算ΔN=取焊縫寬度h肢尖焊縫更小，所以無(wú)需再計(jì)算，肢尖與肢背均滿焊即可。節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算N4-7由圖中可量出bσN2-7α1=37° α2=90°l1=56mm lη1=0.663 η2=1 N節(jié)點(diǎn)板滿足受力要求。下弦跨中節(jié)點(diǎn)8下弦桿拼接角鋼計(jì)算拼接角鋼與下弦角鋼使用相同的2∟90×7角鋼，并切去部分豎肢和直角邊棱，切肢?=t+取焊縫寬度hf=5l取下弦角鋼間隙b=20L=2下弦桿與節(jié)點(diǎn)板焊縫計(jì)算因節(jié)點(diǎn)板兩端桿件內(nèi)力差?N=0，所以取一側(cè)內(nèi)力207.85kN的15％進(jìn)行計(jì)算。取焊縫寬度hl肢背焊縫：0.15肢尖焊縫：0.15節(jié)點(diǎn)板滿足受力要求。上弦跨中節(jié)點(diǎn)5上弦桿拼接角鋼計(jì)算拼接角鋼與上弦角鋼使用相同的2∟90×7角鋼。取焊縫寬度hl取上弦角鋼間隙b=50L=2節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢背槽焊縫驗(yàn)算槽焊縫受力大小為2槽焊縫所受力很小，所以無(wú)需驗(yàn)算，滿焊即可滿足受力要求。節(jié)點(diǎn)板與上弦角鋼肢尖角焊縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板傳力 N=0.15偏心距e=65mm，偏心彎矩取焊縫寬度hlστσ節(jié)點(diǎn)板滿足受力要求。支座節(jié)點(diǎn)6為了便于施焊，下弦肢背與支座底板頂面的距離取140mm。底板尺寸設(shè)計(jì)支座反力 R=4取底板尺寸為280×280mm，厚度t