鋼結(jié)構(gòu)課設(shè)計(jì)算書完整

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：梯形鋼屋架——某工業(yè)廠房適用專業(yè)：土木工程2010級(jí)指導(dǎo)教師：雷宏剛、李海旺、閆亞杰、焦晉峰太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2013年12月一、設(shè)計(jì)題目：梯形鋼屋架二、設(shè)計(jì)資料某工業(yè)廠房，屋蓋擬采用鋼結(jié)構(gòu)有檁體系，屋面板采用100mm厚彩鋼復(fù)合板（外側(cè)基板厚度0.5mm，內(nèi)側(cè)基板厚度0.4mm，夾芯材料選用玻璃絲棉，屋面板自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.20kN/m2計(jì)算），檁條采用冷彎薄壁C型鋼。屋面排水坡度見(jiàn)表1，有組織排水。屋架支承在鋼筋混凝土柱上，柱頂標(biāo)高9.0m，柱截面尺寸為400×400mm。不考慮積灰荷載。注：屋架、檁條、拉條及支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值可按下列數(shù)值考慮：0.30kN/m2（6.0m）0.40kN/m2（7.5m）三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求要求在2周內(nèi)（2013.12.23～2014.1.3）完成鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，提交設(shè)計(jì)圖紙及計(jì)算書一套。1.設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）進(jìn)行屋蓋結(jié)構(gòu)布置并選取計(jì)算簡(jiǎn)圖；（2）屋架內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力組合；（3）屋架桿件設(shè)計(jì)；（4）屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；（5）屋架施工圖。2.設(shè)計(jì)要求（1）整理設(shè)計(jì)計(jì)算書一份eq\o\ac(○,1)設(shè)計(jì)條件eq\o\ac(○,2)結(jié)構(gòu)布置eq\o\ac(○,3)計(jì)算簡(jiǎn)圖eq\o\ac(○,4)荷載選取eq\o\ac(○,5)內(nèi)力計(jì)算eq\o\ac(○,6)內(nèi)力組合eq\o\ac(○,7)構(gòu)件設(shè)計(jì)eq\o\ac(○,8)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)eq\o\ac(○,9)撓度驗(yàn)算（2）繪制施工圖eq\o\ac(○,1)屋蓋布置圖（圖紙編號(hào)01）：屋架平面布置圖+上、下弦支撐平面布置圖+垂直支撐布置圖；eq\o\ac(○,2)屋架施工圖（圖紙編號(hào)02）：屋架幾何尺寸、內(nèi)力簡(jiǎn)圖+屋架施工詳圖+節(jié)點(diǎn)、異形零件詳圖+設(shè)計(jì)說(shuō)明+材料表等。表1梯形鋼屋架課程設(shè)計(jì)任務(wù)表坡度1:101:20基本雪壓（kN/㎡）基本風(fēng)壓（kN/㎡）長(zhǎng)度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距7.5m）題號(hào)跨度地點(diǎn)21242730212427302124273021242730北京市123456789101112131415160.400.45上海市171819202122232425262728293031320.200.55烏魯木齊333435363738394041424344454647480.750.60成都市495051525354555657585960616263640.100.25南京市656667686970717273747576777879800.650.40哈爾濱818283848586878889909192939495960.450.45太原市9798991001011021031041051061071081091101111120.350.40運(yùn)城市1131141151161171181191201211221231241251261271280.250.45長(zhǎng)治市1291301311321331341351361371381391401411421431440.300.45呂梁市1451461471481491501511521531541551561571581591600.150.40四、參考資料（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理，HYPERLINK"/search/search.asp?key1=%C0%D7%BA%EA%B8%D5"雷宏剛，HYPERLINK"/search/search.asp?key1=%BF%C6%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7"科學(xué)出版社（2）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，黃呈偉、李海旺等，HYPERLINK"/search/search.asp?key1=%BF%C6%D1%A7%B3%F6%B0%E6%C9%E7"科學(xué)出版社（3）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，GB50009-2012（4）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）第三版，HYPERLINK"/view/494713.htm"中國(guó)建筑工業(yè)出版社（5）輕型屋面梯形鋼屋架，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院（6）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，GB50017-2003（7）土木工程專業(yè)—鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指南，周俐俐等，中國(guó)水利水電出版社課程設(shè)計(jì)計(jì)算書題目：梯形鋼屋架——某工業(yè)廠房專業(yè)：土木工程班級(jí)：土木1002姓名：景天雨學(xué)號(hào)：2010001529指導(dǎo)教師：焦晉峰太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院2013年12月梯形鋼屋架計(jì)算書設(shè)計(jì)資料（題號(hào)45）某工業(yè)廠房（烏魯木齊）：梯形鋼屋架跨度為21m，長(zhǎng)度90m，柱距7.5m，屋蓋擬采用鋼結(jié)構(gòu)有檁體系，屋面板采用100mm厚彩鋼復(fù)合板（外側(cè)基板厚度0.5mm，內(nèi)側(cè)基板厚度0.4mm，夾芯材料選用玻璃絲棉，屋面板自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.20kN/m2計(jì)算），檁條采用冷彎薄壁C型鋼。屋面排水坡度，有組織排水。屋架支承在鋼筋混凝土柱上，柱頂標(biāo)高9.0m，柱截面尺寸為400×400mm。不考慮灰荷載。屋架、檁條、拉條及支撐自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.40計(jì)算。基本雪壓取0.75，基本風(fēng)壓取0.60。屋架計(jì)算跨度：跨中及端部高度：采用平坡梯形屋架，取屋架在21m軸線處的端部高度，屋架中間的高度,則屋架在20.7m處，兩端的高度為。結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形勢(shì)及幾何尺寸如圖1所示根據(jù)廠房長(zhǎng)度（90m>60m）、跨度及荷載情況，設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格和中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間的上弦平面設(shè)置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)置了柔性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載，在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)置一道×垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖2所示。桁架上弦支撐布置圖桁架下弦支撐布置圖垂直支撐1—1垂直支撐2—2梯形鋼屋架支撐布置圖SC—上弦支撐；XC—下弦支撐：CC—垂直支撐；GG—?jiǎng)傂韵禇U；LG—柔性系桿荷載計(jì)算屋面荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)取最大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。故取雪荷載0.75進(jìn)行計(jì)算。荷載計(jì)算表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（）設(shè)計(jì)值（）彩鋼復(fù)合板（1000mm）0.2屋架、檁條、拉條條及支撐自重重0.4管道荷載0.1永久荷載總和0.70.84雪荷載0.75可變荷載總和0.751.05設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下三種荷載組合。1.全跨永久荷載＋全跨可變荷載全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載及可變荷載：2.全跨永久荷載＋半跨可變荷載：全跨節(jié)點(diǎn)永久荷載：半跨節(jié)點(diǎn)可變荷載全跨屋架（包括支撐）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面雪荷載全跨節(jié)點(diǎn)屋架自重半跨節(jié)點(diǎn)屋面板自重及雪荷載桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=11）第一種組

合F×第二種組合第三種組合計(jì)算桿件

內(nèi)力（kkN）全跨

左半跨

右半跨

F1×＋FF2×F1×＋FF2×F3×＋FF4×F3×＋FF4×上弦AB000000000BC-7.75-5.83-2.69-192.25-165.79-122.51-147.53-94.37-192.25CD-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-12.24-7.15-7.15-303.63-233.48-233.48-198.17-198.17-303.63下弦ab4.433.431.40109.8996.1168.1385.9851.61109.89bc10.167.363.93252.03213.44166.17188.62130.55252.03cd12.317.936.15305.36245.00220.47211.82181.68305.36斜腹桿aB-7.06-5.47-2.23-175.13-153.22-108.57-137.09-82.23-175.13Bb5.283.822.06130.98110.8686.6097.9468.14130.98bD-3.94-2.50-2.03-97.74-77.89-71.41-67.15-59.19-97.74Dc2.431.091.8860.2841.8152.7033.7647.1460.28cF-1.130.17-1.83-28.03-10.12-37.68-4.24-38.10-38.10Fd-0.14-1.351.70-3.47-20.1521.88-23.7427.9027.9011

-23..739豎桿aA-0.50-0.500.00-12.40-12.40-5.51-11.62-3.15-12.40bC-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81cE-1.00-1.000.00-24.81-24.81-11.03-23.23-6.30-24.81dG0.22-0.29-0.295.46-1.57-1.57-3.52-3.525.4577

-3..524桿件設(shè)計(jì)1.上弦桿整個(gè)上弦采用等截面，按FG桿件的最大設(shè)計(jì)內(nèi)力設(shè)計(jì)，即上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度在屋架平面內(nèi)：為節(jié)間軸線長(zhǎng)度，即在屋架平面外，本屋架為有檁體系，且認(rèn)為檁條與支撐的交叉點(diǎn)不連接，根據(jù)布置和內(nèi)力情況，取為支撐之間的距離，即根據(jù)屋架平面外上弦桿的計(jì)算長(zhǎng)度，上弦截面選用兩個(gè)不等肢角鋼，，短肢相拼，如圖所示腹桿最大內(nèi)力，查表2.8，節(jié)點(diǎn)板，支座節(jié)點(diǎn)板厚度假定，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面屬于b類），則需要的截面積為：需要的回轉(zhuǎn)半徑：根據(jù)需要A,，查角鋼規(guī)格表，選用2∟，肢背距離8mm，則：，，則按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：滿足長(zhǎng)細(xì)比的要求。由于，只需要求。查表，則故所選截面合適。2.下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力所在的桿件計(jì)算。，（因跨中有通長(zhǎng)系桿），所需截面積為選用2∟，因?yàn)椋视貌坏戎卿?，短肢相并，肢背間距8mm，如圖所示，，，端斜桿aB桿件軸力：計(jì)算長(zhǎng)度：因?yàn)椋什捎貌坏鹊戎卿?，長(zhǎng)長(zhǎng)肢相并，使使。選用2∟，肢背間距8mm，則，，因?yàn)?，只需求，查查表得，則截面合適。4.斜腹腹桿Fd最大拉力最大壓力力計(jì)算長(zhǎng)度度在屋架平平面內(nèi)在屋架平面外選用2∟，肢背間距8mmm，查角鋼規(guī)規(guī)格表得，，因?yàn)椋恍枨?，查查表得，則拉應(yīng)力：5.豎桿cE，由于桿件內(nèi)力較小小，按選擇，需需要的回轉(zhuǎn)半半徑為查型鋼表，選截面面的和較上述計(jì)算算的和略大些。選選用2∟，肢背間距8mm，其幾何尺尺寸為，，因?yàn)?，只需求，查查表得，則其余各桿件的截面面選擇計(jì)算過(guò)過(guò)程不再一一一列出，現(xiàn)將將計(jì)算結(jié)果列列于表屋架桿件截截面選擇表?xiàng)U件

編號(hào)內(nèi)力

（kN）計(jì)算長(zhǎng)度（cm）截面規(guī)格截面面積

（mm）回轉(zhuǎn)半徑（cm）長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)

細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力

FG-303.63175.2525.6┰110x70x8827.81.985.3488.598.41500.565193.31cd305.363501035┰70x45x715.321.253.53280293.2350199.32Aa-12.4199.75199.75┰50x47.81.542.35129.7851500.38841aB-175.13267.2267.2┰90x56x719.662.862.3493.4114.21500.469189.93Bb130.98213.8267.2┰56x48.781.732.59123.6103.2350149.18Cb-24.81173.2216.5┰50x47.81.542.35112.592.11500.47866.54bD-97.74228.16285.2┰70x44104.790.81500.525167.12Dc60.28228.16285.2┰50x47.81.542.35148.2121.435077.28cE-24.81187.2234┰50x47.81.542.35121.699.61500.42874.32cF-38.1239.44299.3┰56x48.781.732.59138.4115.61500.351123.63Fd-23.739239.44299.3┰56x48.781.732.59138.4115.61500.35177.03Gd-3.524201.2251.5┰50x390.4112.31500.4799.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.下弦節(jié)點(diǎn)b各桿件的內(nèi)力由表表查得。設(shè)計(jì)計(jì)步驟：由腹腹桿內(nèi)力計(jì)算算腹桿與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板連接焊縫縫的尺寸，即即和，然后根據(jù)據(jù)的大小按比比例繪出節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的形狀的的尺寸，最后后驗(yàn)算下弦桿桿與節(jié)點(diǎn)板的的連接焊縫。用E43型焊條角焊焊縫的抗拉、抗抗壓和抗剪強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊焊縫，則所需需的焊縫長(zhǎng)度度為（按等肢肢角鋼連接的的角焊縫內(nèi)力力分配系數(shù)計(jì)計(jì)算）肢背：，取。肢尖：，取。設(shè)“bD”桿的肢背和肢尖焊焊縫，則所需需的焊縫長(zhǎng)度度為肢背：，取。肢尖：，取。“Cb”桿的內(nèi)力很很小，焊縫尺尺寸可按構(gòu)造造確定，取。根據(jù)上面求得的焊焊縫長(zhǎng)度，并并考慮桿件之之間應(yīng)有的間間隙及制作和和裝配等誤差差，按比例繪繪出節(jié)點(diǎn)詳圖圖，從而確定定節(jié)點(diǎn)板尺寸寸為下弦與節(jié)點(diǎn)板連接接的焊縫長(zhǎng)度度為，。焊縫所受受的力為左右右兩下弦桿的的內(nèi)力差，受受力較大的肢肢背處的焊縫縫應(yīng)力為焊縫強(qiáng)度滿足要求求。該節(jié)點(diǎn)如如圖所示。2.上上弦節(jié)點(diǎn)“B”“Bb”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫縫尺寸和節(jié)點(diǎn)點(diǎn)“b”相同?！癮B”桿與節(jié)點(diǎn)板板的焊縫尺寸寸按上述同樣樣方法計(jì)算得得設(shè)“aaB”桿的肢背和和肢尖焊縫，則則所需的焊縫縫長(zhǎng)度為（按按等肢角鋼連連接的角焊縫縫內(nèi)力分配系系數(shù)計(jì)算）肢背：，取。肢尖：，取。為了便于在上弦上上擱置屋面板板，節(jié)點(diǎn)板的的上邊緣可縮縮進(jìn)上弦肢背背。用槽焊縫縫把上弦角鋼鋼和節(jié)點(diǎn)板連連接起來(lái)。槽槽焊縫作為兩兩條角焊縫計(jì)計(jì)算，槽焊縫縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值乘以0.8的折減系數(shù)數(shù)。計(jì)算時(shí)可可略去屋架上上弦坡度的影影響，而假定定集中荷載P與上弦垂直直。上弦槽焊焊縫的應(yīng)力可可由下面計(jì)算算得節(jié)點(diǎn)板厚度上弦與節(jié)點(diǎn)板間焊焊縫長(zhǎng)度為，則則上弦肢尖角焊縫的的切應(yīng)力為3.屋脊節(jié)點(diǎn)“G”弦桿一般都采用同同號(hào)角鋼進(jìn)行行拼接，為了了使拼接角鋼鋼與弦桿之間間能夠緊密結(jié)結(jié)合，并便于于施工，需將將拼接角鋼的的尖角削除，且且截去垂直肢肢的一部分寬寬度（一般為為）。拼接角角鋼的這部分分削弱，可以以靠節(jié)點(diǎn)板來(lái)來(lái)補(bǔ)償，接頭頭一邊的焊縫縫長(zhǎng)度按弦桿桿內(nèi)力計(jì)算設(shè)拼接角鋼與受壓壓弦桿之間的的角焊縫，則則所需焊縫計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度為（一一條焊縫）拼接角鋼的長(zhǎng)度弦弦桿桿端空隙隙，拼接角鋼鋼長(zhǎng)度取上弦與節(jié)點(diǎn)板之間間的的槽焊縫縫，假定承受受節(jié)點(diǎn)荷載，驗(yàn)驗(yàn)算與節(jié)點(diǎn)“B”處槽焊縫驗(yàn)驗(yàn)算方法類似似，此處驗(yàn)算算過(guò)程略。上上弦肢尖與節(jié)節(jié)點(diǎn)板的連接接焊縫，應(yīng)按按上弦內(nèi)力的的計(jì)算，并考考慮此力產(chǎn)生生的彎矩。設(shè)設(shè)肢尖焊縫，取取節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度度，則節(jié)點(diǎn)一一側(cè)弦桿焊縫縫的計(jì)算長(zhǎng)度度為