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1、 课程设计任务书 课程名称 课程名称 钢结构设计原理钢结构设计原理 设计题目 设计题目 某梯形钢屋架设计某梯形钢屋架设计 专业层次 专业层次 土木工程 本科 土木工程 本科 班班 级 级 姓姓 名 名 学学 号 号 指导老师 指导老师 2 0 14年年 1 2 月月 目目 录录 1 1 设计资料 设计资料 1 1 1 1 结构形式 1 1 2 屋架形式及选材 1 1 3 荷载标准值 水平投影面计 1 2 2 支撑布置 支撑布置 2 2 2 1 桁架形式及几何尺寸布置 2 2 2 桁架支撑布置如图 3 3 3 荷载计算 荷载计算 4 4 4 4 内力计算 内力计算 5 5 5 5 杆件设计 杆件
2、设计 7 7 5 1 上弦杆 7 5 2 下弦杆 8 5 3 端斜杆AB 9 5 4 腹杆 9 5 5 竖杆 14 5 6 其余各杆件的截面 16 6 6 节点设计 节点设计 1717 6 1 下弦节点 C 17 6 2 上弦节点 B 18 6 3 屋脊节点 H 19 6 4 支座节点 A 21 6 5 下弦中央节点 H 23 参考文献参考文献 2 25 5 图纸图纸 2 25 5 1 1 设计资料 设计资料 1 11 1 结构形式 结构形式 某厂房跨度为 18m 总长 90m 柱距 6m 采用梯形钢屋架 1 5 6 0m 预应力混 凝土大型屋面板 屋架铰支于钢筋混凝土柱上 上柱截面 400
3、400 混凝土强度等级 为 C30 屋面坡度为 地区计算温度高于 200C 无侵蚀性介质 地震设防烈度10 1 i 为 7 度 屋架下弦标高为 18m 厂房内桥式吊车为 2 台 150 30t 中级工作制 锻锤 为 2 台 5t 1 21 2 屋架形式及选材 屋架形式及选材 屋架跨度为 18m 屋架形式 几何尺寸及内力系数如附图所示 屋架采用的钢材 及焊条为 设计方案采用 Q345 钢 焊条为 E50 型 1 31 3 荷载标准值 水平投影面计 荷载标准值 水平投影面计 静荷载 预应力混凝土大型屋面板 包括嵌缝 1400N m2 二毡三油加绿豆沙防水层 400N m2 水泥砂浆找平层 2cm
4、厚 400N m2 保温层 1000N m2 支撑自重 70N m2 活荷载 屋面活荷载标准值 700N m2 雪荷载标准值 400N m2 2 2 支撑布置 支撑布置 2 12 1 桁架形式及几何尺寸布置桁架形式及几何尺寸布置 如下图 2 1 2 2 2 3 所示 1 9 9 0 1350 2 2 9 0 2 5 9 0 2 8 9 0 3 0 4 0 26 13 28 64 31 24 25 30 28 64 31 24 33 90 1507 5 1507 5 1507 5 1507 51507 51507 5 1507 5 150 A ac eg h B C D F G H 15007
5、10500 图 2 1 18 米跨屋架几何尺寸 A a 4 100 0 000 7 472 11 262 12 18 12 18 7 6 84 4 4 09 1 5 72 0 7 13 5 8 08 5 8 08 2 7 92 0 3 28 1 0 1 0 1 0 0 5 9 744 11 962 11 768 ce g h B C D E F GH 0 5 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 图 2 2 18 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 A ace gg e c a 3 010 0 000 5 310 7 339 6 861 5 319 3 923 2 16
6、2 0 00 5 6 4 1 2 6 3 3 0 0 4 7 1 9 1 3 1 3 6 7 1 5 7 0 1 8 4 8 3 9 6 0 1 2 2 2 1 0 3 9 1 2 0 0 1 5 2 5 1 7 7 6 2 0 4 3 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 6 663 7 326 5 884 4 636 3 081 1 090 B C D E F GH G F E D C B A 0 5 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 图 2 3 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 2 2 桁架支撑布置桁架支撑布置 桁架形式及
7、几何尺寸在设计任务书中已经给出 桁架支撑布置如图 1 1 所示 其中考虑 到厂房内有桥式吊车 2 台 150 30t 中级工作制 锻锤为 2 台 5t 布置下弦纵向水平支撑 上上上上上上上上上 上上上上 上上上上上上上上上上上 上上上上 上上上上上上上上 符号说明 SC 上 上弦支撑 XC 下弦支撑 CC 垂直支撑 GG 刚性系杆 LG 柔性系杆 3 3 荷载计算 荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现 从资料可知屋面活荷载大于雪荷载 故取屋面活荷 载计算 沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影005 1 10 110cos 1 2 面分布的荷载 标准永久荷载值 预应力混凝土大型屋面
8、板 1 005 1 4 1 407 kN m2 二毡三油加绿豆沙防水层 1 005 0 4 0 402 kN m2 水泥砂浆找平层 2cm 厚 1 005 0 4 0 402 kN m2 保温层 1 005 1 1 005 kN m2 屋架及支撑自重 0 12 0 011 21 0 351kN m2 共 3 567 kN m2 可变荷载标准值 屋面活荷载标准值 大于雪荷载 0 7 kN m2 雪荷载标准值 0 4 kN m2 共 1 1 kN m2 设计桁架时 应考虑以下三种荷载组合 3 1 全跨静荷载 全跨活荷载 按活荷载为主控制的组合 全跨节点活荷载设计值 F 1 35 3 567 1 4
9、 0 7 0 7 1 4 0 9 0 4 1 5 6 54 05kN 其中屋面活荷载分享系数为 1 4 组合系数为 0 7 机会荷载为 1 4 3 2 全跨静荷载 半跨活荷载 全跨节点静荷载设计值 对结构不利时 F1 1 1 35 3 567 1 5 6 44 34 kN 按静荷载为主的组合 F1 2 1 2 3 567 1 5 6 38 52 kN 按活荷载为主的组合 对结构有利时 F1 3 1 0 3 567 1 5 6 32 10 kN 半跨节点活荷载设计值 F2 1 1 4 0 7 0 7 0 9 0 4 1 5 6 7 65 KN 按静荷载为主的组合 F2 2 1 4 0 7 0 9
10、 0 4 1 5 6 9 54 KN 按活荷载为主的组合 3 3 全跨桁架包括支撑 半跨屋面板自重 半跨屋面活荷载 按可变荷载为主控制的组合 全跨节点桁架自重设计值 对结构不利时 F3 1 1 2 0 351 1 5 6 3 79 kN 对结构有利时 F3 2 1 0 0 351 1 5 6 3 16 kN 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值 F4 1 2 1 4 1 4 0 7 1 5 6 23 94 kN 上2 1 上上上上上上 c b a 3 1 3 2 为使用阶段荷载情况 3 3 为施工阶段荷载情况 4 4 内力计算 内力计算 F 1 的桁架各杆件内力系数 F 1 作用于全跨 左半跨和右
11、半跨 已经给出 求出各种 荷载情况下的内力进行组合 计算结果见表 4 1 表表 4 1 桁架杆件内内力组合表桁架杆件内内力组合表 内力系数 F 1 内力组合 左半跨荷载第二种组合第三种组合 杆件名称 全跨 左半跨右半跨 第一种组合 F F1 i F2 i F1 i F2 i F3 i F4 F3 i F4 计算杆件内力 kN AB000000000 BC CD 7 472 5 310 2 162 493 750 493 750 DE EF 11 262 7 339 3 923 744 193 744 193 上 弦 杆 FG G H 12 180 6 861 5 319 804 854 804
12、 854 ac4 1003 0101 090270 928270 928 ce9 7443 6633 081643 884643 884 eg11 9627 3264 636790 449790 449 下 弦 杆 gh11 7685 8845 884777 629777 629 aB 7 684 5 641 1 748 507 759 507 759 Bc5 8083 9601 581383 793383 793 cD 4 409 2 633 1 520 291 347 291 347 De2 7921 2221 344184 495184 495 eF 1 572 0 047 1 505
13、102 556 102 556 Fg0 328 1 0391 36721 674 7 53 F1 1 F2 1 43 41 F1 1 F2 2 25 13 F3 2 F4 34 17 F3 1 F4 43 41 25 13 斜 腹 杆 gH0 7131 913 1 20047 115 77 269 F1 2 F2 2 3 516 F1 2 F2 1 48 499 F3 1 F4 26 48 F3 2 F4 77 269 26 48 Aa 0 500 0 5000 000 33 04 33 04 Cc 1 000 1 0000 000 66 08 66 08 Ee 1 000 1 0000 00
14、0 66 08 66 08 Gg 1 000 1 0000 000 66 08 66 08 竖 杆 Hh00000 5 杆件设计 杆件设计 5 1 上弦杆上弦杆 整个上弦架采用等截面 按 FG GH 杆件之最大设计内力设计 受压 NN 876960 876 96 上弦杆计算长度 在桁架平面内 为节间轴线长度 cmlox75 150 在桁架平面外 根据支承布置及内力变化情况 取 cmcmloy25 45275 1503 因为 故截面宜采用两个不等肢角钢 短肢相并 图 5 1 oxoy ll3 腹杆最大内力 N 553 248kN 查表 9 6 4 节点版厚度选用 10mm 支座节点板厚度用 12
15、mm 设 60 查附录 4 得 807 0 需要截面积 2 2 38 5054 215807 0 876960 mm mmN N f N A 需要的回转半径 2 51cm 60 75 150 ox x l icm54 7 60 25 452 oy y l i 根据需要的 A ix iy 查角钢规格表 附录 8 选用 101001602 L 2 63 50cmA cmix97 4 cmiy70 7 按所1610 160 1 cmcmtb 选角钢进行验算 33 30 4 97 75 150 x x x i l 83 15m160 m 5 452256 0 56 0 16 11 mmbltb oy
16、150 71 62 160 7 52 10 5 4522 1 10 160 7 3 7 52 1 7 3 4 22 4 1 2 2 1 b tl t b oy yz 上5 1 上上上上上上上 满足长细比的要求 150 截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类 由于 只要求 查表得 xyz 73 58 y oy y i l 815 0 22 2 215 89 212 38 5054815 0 876960 mmNmmN mm N A N 所需截面合适 5 2 下弦杆下弦杆 整个下弦杆采用同一截面 按 eg 杆最大设计值计算 NkNNeg861264861 264 根据桁架下弦支撑布置情况 得cmlox300 cmloy750 所需截面积 22 2 06 404006 215 861264 cmmm mmN N f N An 根据所需截面积查表选用 不等肢角钢 短肢相并 图 5 2 10801252 L 22 56 3306 40cmcmA cmlox98 3 cmloy11 6 350 75 12211 6 750 cmil yoyoy 考虑下弦 有有 2 21 5mm 的栓孔削弱 下弦净
