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1、 课 程 设 计 说 明 书课程名称： 钢 结 构 设计题目： 钢屋架设计 院 系： 土木与建筑工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 10 土木工程 2 班 指导教师： 李 珂 2012 年 12 月 16 日课 程 设 计 任 务 书设计题目 梯形钢屋架课程设计学生姓名 所在院系 土建学院 专业、年级、 班 10 土木 2 班设计要求：1.计算书内容包括：梯形钢屋架、钢材采用 , 其设计强度 ，焊条采用235QB215/fNmE43 型,手工焊接、荷载计算及内力组合、杆件截面设计、屋架节点设计。2.施工图（用 CAD 绘制或手绘）绘制与屋盖支撑相关联的钢屋架施工图，图面内容：屋架索引图
2、（画在图面左上角）比例：1：100-1：150屋架正面图（画对称的半榀）比例：1：20 或 1：30 或自定上、下弦杆俯视图 比例：1：10 或 1：15必要的剖面图（端竖杆、中竖杆、托架及垂直支撑连接处）屋架支座详图及零件详图、施工图说明、标题栏（写明题目、指导教师、姓名、班级、日期）学生应完成的工作：1.设计计算书一份；2.绘制与屋盖支撑相关联的钢屋架施工图（1 号图纸）一张；3.图纸应叠成计算书一般大小，与计算书装订后上交。参考文献阅读：1.戴国欣主编.钢结构（第 3 版）M.武汉：武汉理工大学出版社， 2011.1.2.张耀春主编.钢结构设计原理M.北京：高等教育出版社， 2004.8
3、.3.唐岱新，孙伟民主编.高等学校建筑工程专业课程设计指导M. 北京：中国建筑工业出版社，2002.6.4.陈志华编著.建筑钢结构设计M. 天津：天津大学出版社， 2004.3.5.周俐俐，姚勇等编著.土木工程专业 钢结构课程设计指南M. 北京：中国水利水电出版社，知识产权出版社，2007.5. 工作计划：选题后决定钢屋架的形式及尺寸、支撑布置、内力计算及荷载组合。集中设计时间为一周：截面及节点设计 3 天绘制施工图 3 天计算书整理与施工图修正 1 天任务下达日期： 2012 年 12 月 7 日任务完成日期： 2012 年 12 月 16 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 梯形钢屋架课
4、程设计摘 要：本设计说明说包括梯形钢屋架的形式及尺寸、支撑布置，内力计算，节点焊缝计算及设计方法，屋架施工图绘制，相关的详图大样绘制以及必要的结构剖面图。关键词：梯形 钢屋架 节点 节点焊缝 支撑目 录1 设计背景 11.1 设计资料 11.2 屋架形式 12 设计方案 23 方案实施 33.1 荷载与内力计算 33.2 杆件截面设计 43.3 节点设计 104 结果与结论 175 收获与致谢185.1 收获 185.2 致谢 186 参考文献 197 附件 2011 设计背景1.1 设计资料某地区一金加工车间。厂房总长度为 150m，柱距 6m，跨度为 24m。车间内设有两台中级工作制桥式吊
5、车。该地区冬季最低温度为-20。屋面采用 1.5m 6.0m 预应力大型屋面板,屋面坡度为 i=1:10，上铺 120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面可变荷载标准值为 ，雪荷载标准20.5/kNm值为 , 积灰荷载标准值为 。 屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支20.5/kNm20.5/kNm于钢筋混凝土柱上。 柱头截面为 , 所用混凝土强度等级为 C20。4根据该地区的温度及荷载性质, 钢材采用 , 其设计强度 , 35QB2/15mNf焊条采用 E43 型, 手工焊接。构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用 M20 普通螺栓。屋架的计算跨度: ,端部高度: (轴线处),
6、024150237Lm20h(计算跨度处),桁架的中间高度: 。2015hm h1.2 屋架形式屋架形式及几何尺寸见图 1 所示图 1 屋架形式及几何尺寸22 设计方案屋架支撑符号说明：GWJ-(钢屋架)；SC-(上弦支撑) ；XC-(下弦支撑);CC-(垂直支撑) ；GG-(刚性系杆)；LG-(柔性系杆)图 2 屋架支撑33 方案实施3.1 荷载与内力计算1.荷载计算屋面可变荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的可变荷载计算。永久荷载标准值： 防水层(三毡四油上铺小石子) 2/35.0mkN找平层( 厚水泥砂浆) m20 4保温层( 厚泡沫混凝土) 1 2.7/k预应力混凝土大型屋面板 1
7、0Nm钢屋架和支撑自重 20.124.38/k管道设备自重 总计 2./kNm可变荷载标准值雪荷载 20.5/积灰荷载 k总计 21./Nm永久荷载设计值 21.234/kNm可变荷载设计值 0.2.荷载组合设计屋架时,应考虑以下三种组合：组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P=kN（ 4+1.） 5648组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载41P=4.563kN212.组合三：全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载 3P=1.2084.56=.1kN4+2.4（ ）3.内力计算本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系
8、数，屋架杆件内力组合表见表 1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设屋面板，可避免内力变号而不用组合三。3.2 杆件截面设计腹杆最大内力， (压)，由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点板厚N=430.k度取 ；其余节点板与垫板厚度取 。12m10m5表 1 屋架杆件内力组合表注： 表内负值表示压力； 正值表示拉力。1.上 弦杆整 个上弦杆采用同一 截面，按最大内力 计算，784.02Nk（压）计算长度 屋架平面内取节间 轴线长度150.8oxlcm屋架平面外根据支 撑和内力变化取 2150.83.6
9、oylcm因为 oxyl，故截面 宜选用两个不等肢 角钢，且短肢相并， 上弦杆截面见图 3。图 3 上 弦截面设 ，60查轴心受 力稳定系数表，内力系数（P=1） 组合一 组合二杆件名称 全跨左半跨右半跨P12p + 计算内力（kN）AB 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0BCD -8.68 -6.22 -2.46 -422.06 -391.03 -343.67 -422.06DEF -13.48 -9.01 -4.47 -655.15 -598.79 -541.64 -695.30FGH -15.20 -9.14 -6.07 -738.95 -662.52 -623.80 -78
10、4.02上弦杆HJ -14.72 -7.36 -7.36 -715.46 -622.72 -622.72 -759.26ab 4.71 3.47 1.24 228.87 213.22 185.18 242.94bc 11.48 7.97 3.51 557.91 513.66 457.51 592.14cd 14.59 9.30 5.29 709.12 642.51 591.88 752.55下弦杆de 15.12 8.41 6.71 734.89 650.41 628.99 779.89Ba -8.86 -6.52 -2.34 -430.40 -400.97 -348.24 -430.40Bb
11、 6.87 4.76 2.11 333.98 307.36 274.01 333.98Db -5.44 -3.40 -2.03 -264.18 -238.58 -221.29 -264.18Dc 3.70 1.91 1.80 180.00 157.35 155.98 180.00Fc -2.46 -0.71 -1.75 -119.50 -97.50 -110.52 -119.50Fd 1.12 -0.44 1.57 54.64 34.92 60.20 60.20Hd 0.01 1.55 -1.53 0.486 20.00 -18.78 33.17斜腹杆He -1.08 -2.46 1.39 -
12、52.26 -69.74 -21.22 -69.74Aa -0.50 -0.50 0.0 -24.30 -24.30 -18.00 -24.30Cb -1.0 -1.0 0.0 -48.60 -48.60 -36.00 -48.60Ec -1.0 -1.0 0.0 -48.60 -48.60 -36.00 -48.60Gd -1.0 -1.0 0.0 -48.60 -48.60 -36.00 -48.60竖杆Je 1.93 0.96 0.96 93.78 81.63 93.786(b 类 )0.87得 3* 24.02158.7NAmf*5.86oxlic301.y根据 查角钢型钢表，选用 2
13、 ， ， ,*xyAi、 、 16025063Am.85xic。7.yicm按所选角钢进行验算：150.829150oxli3.67oyli满足刚度要求。取 ，查轴心受力稳定系数表， （b 类）max0.843x所选截面合适。322784.021.69/15/5xNNmfA2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算， (拉)79.8Nk计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 ，屋架平面外根据支撑布置取cmlox0.3cmloy0.6计算需要净截面面积3* 279.81067.425nNAf选用 2 （短肢相并） ， ， 。15029Amcmiiyx1.6,.下弦杆截面见图 4。7图 4 下弦截面按所选角钢进行截面验算，取 ,An32279.8107.84/15/42nNNmfNmA50.6.xoil32.981.0yoil所选截面满足要求。3.端斜杆 aB已知 （压） ， ，因为 ，故采用不等肢角钢，长肢430.Nkcmlo
