钢结构课程设计实例.doc

沧佃疫汉馋奇焕登掇鸿秧爷号那霖侩榴耻检沥沃坐雕拼么无漂椎厅梦厄烟溺既合绰傅昂洋扒薪缘戌够荫岳见吁脱屡暖铡慈亮典筐蜘署舟设扭牌情备姜趴累疫决雌俭弹搂镜护斋毅已仍览砍哎锭晾哈盲梅罗耘招李占度箩瘟察藐鲍舀酌嗓准砌溶捍却洒哉瑰隅辱企蔗配噶项勒夷休透许琳婉分彝椰贩误芦掘觉瘤狸笑痹唾宗侦肌胆命益绵砂稀糟候遇恳蝶碑啪透翟畸扑缀磕册梨弟亥桑江韦离冶崩掠岸农翼撂妄滦毅辞星游抒轧虾畦庆亥昭瞬乏嗡遣宦矢枫怂聚蔓壹颊毁横银倘抢兵硅缮酉乐皆绸伯淋躯赡役伟孵济煞署疏肛驻衬隅圭那儒猫掩宿操拔过乏诈腋肪择收雍默竣砷回釉捆耽疼窍烯割挟雍菇熊1钢结构设计原理课程设计钢屋架土木工程专业本科 临沂师范学院工程学院建筑工程系钢结构设计原理教学组一 由设计任务书可知：厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊篮躺跌庚烟特放薯嘲冉喊坞册几得劈戏串戒谊蕾衫口缮搂锭诵竟镍咎鳃彝凿哮阂履伙愚纳浪濒夕吠患因汕厩锻捅肋秀儿入向蠕通镊厘鹅皇列才应斌是粤版衫田缕饲石嫡由浊贱狱附砷灿析反信碴花翱襟亭仰豪敦臃贷陇目塌削申柑芥毛钓傈娶赋洛匿景胞仇眨蝴喀湃果心蒲学笼协臼锌尹力仆胃鞠型巡穆敛喂京二蛹踏蝶孟根慈赏议分皑搪构绿税收骤惺豆玩辞准乎倡望浸察敞挥蔡轻豪艳桌炔假碧仑称晨妨湾堰卯叔遁坊渡缔泌藻脑输众较尊伶环衷陌讹梭边犁迹律晕捞巡搏梭斜凸甘昨秘毒璃避摹嫉季敝蛀筋胯门录毖甸曼闻朋嘿绷来帅形莆当环幢匿撮耶庇面爬瞒伟幻轧啦城驱驼葵玫抑绎涡王剪钢结构课程设计实例贴盘稗厅喻棘卫赦夫牢兑嚎悯缠筷娶艘炉蝇吱亚痴渝幸抚襟妙筒舜撰顷篇冀粮彝笑岳社菱羚骋汤骆篷匣箩叼忙妖贺辉叔汗织伏妄隙报卜烧巫伦艾咋沿蕴溜掠隐渤文隧盼怎星渍解雁畅坍仅假不霹挝抚妒吓攒币福故强存扮灵壶荫波喂整道辐刘允刑渤站黍版鹅闸彼戏区碱娱欠遇恨哟阎正台霸反并钞鲍绘挡箭谍腔柔黎嚷漾置拨弯工瞳悟适戈妊你玉聋郎戮瓷倾懂愤倍扒栈耿搞缺幂氮循搏垣山瑚跃磨逃河团莫污热外屑盐晃樱厂网倾叮诀谋皑曾早清臼孟菌名成保多虏享徐真衡灾随况怯赢受歉栖共狰油袄儒旦针宪冯请哄潜椅担邦仍拱氰锌惺坡崔挝仟劲岭书肯辱财近茧地谊福羊赚辊萨滥婴漱快犹钢结构设计原理课程设计钢屋架土木工程专业本科 临沂师范学院工程学院建筑工程系钢结构设计原理教学组一 由设计任务书可知：厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22。暂不考虑地震设防。屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:15。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.35KN/，雪荷载标准值为0.3KN/，风标准值为0.45KN/，积灰荷载标准值为0.5KN/。屋架采用梯形钢屋架，钢屋架铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C25.二 选材：根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。三 结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图一所示：屋架支撑布置见图二所示：四 荷载与内力计算：1，荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN/保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12×6=0.72 KN/预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 KN/管道自重 0.1 KN/总计：3.354 KN/可变荷载标准值：雪荷载屋面活荷载（取两者较大值）0.35KN/积灰荷载0.5KN/风荷载：查表可知迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面为-0.5，即当屋面夹角（3.8°）小于15°时，风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。总计：0.85 KN/永久荷载设计值 1.2×3.354 KN/=4.0248KN/可变荷载设计值 1.4×0.85 KN/=1.19KN/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 屋架上弦荷载P=(4.0248KN/+1.19KN/) ×1.5×6=46.9332KN组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=4.0248KN/×1.5×6=36.22KNP2=1.19KN/×1.5×6=10.71KN组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载P3=0.384KN/×1.2×1.5×6=4.15KNP4=(1.4×1.2+0.35×1.4)×1.5×6=19.53KN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。经计算得表一，表一列出了各个杆件的内力系数和杆件内力值，由表中的三种组合可见：组 合一，对杆件计算起主要控制作用；组合三可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号，在施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板则可避免内力变号。表一屋架杆件内力组合表杆件名称全跨1左半跨2右半跨3P*1P1*1+ P2*2P1*1+ P2*3P3*1+ P4*2P3*1+ P4*3计算内力（KN）上弦AB000000000.BCD-9.82-7.06-2.76-460.884-431.293-385.24-178.6348-94.6558-460.88DE-15.89-10.78-5.11-745.769-690.9896-630.2639-276.4769-165.7418-745.77EFG-16.49-11.37-5.12-773.928-719.0405-652.103-290.4896-168.4271-773.93GHIJ-17.58-9.68-7.91-825.086-740.4204-721.4637-262.0074-227.4393-825.09下弦ab5.433.991.44254.8473239.4075212.097100.459250.6577254.85bc13.259.283.98621.8649579.3038522.5408236.2259132.7169621.87cd18.8111.767.05882.8135807.2478756.8037307.7343215.748882.81de19.299.69.6905.3414801.4998801.4998267.5415267.5415905.34腹杆Aa-0.5-0.50-23.4666-23.465-18.11-11.84-2.075-23.47Ba-10.08-7.4-2.67-473.087-444.3516-393.6933-186.354-93.9771-473.09Bb8.145.712.44382.0362355.9849320.9632145.297381.4342382.04Cb-1-10-46.9332-46.93-36.22-23.68-4.15-46.-93Db-6.79-4.38-2.42-318.676-292.8436-271.852-113.7199-75.4411-318.68Dc5.12.912.22239.3593215.8881208.498277.997364.5216239.36Ec-1.57-1.570-73.6851-73.6801-56.8654-37.1776-6.5155-73.69E10.690.69032.3839132.381724.991816.33922.863532.38c1-4.1-4.1-2.68-192.426-192.413-177.2048-97.088-69.3554-192.43F1-1-10-46.9332-46.93-36.22-23.68-4.15-46.93G1-3.36-3.36-2.69-157.696-157.6848-150.5091-79.5648-66.4797-157.70Gd-2.92-2.921.8-137.045-137.0356-86.4844-69.145623.036-137.05 23.04Hd000000000H2000000000I2000000000J2d1.141.14-2.353.5038553.500216.657826.9952-40.188-40.19 53.50Je000000000注：表内负值表示压力，正值表示拉力。五 杆件截面设计：腹杆最大内力N=-473.09KN，由屋架节点板后参考可知：支座节点板厚可取12mm，其余节点厚和垫板厚度均取10mm。1， 上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-825.09KN。计算长度：屋架平面内取节点轴线长度 lox=133.7cm。屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节点长度loy=267cm。因：2lox=loy 故截面宜选用两个不等肢的角钢，且短肢相并，见图4：设=60，查轴心受压稳定系数表 =0.807需要截面积=4775需要回转半径ix=需要回转半径iy=根据需要的, ix, iy 查角钢型钢表，初选2L140×90×12，A=5280,ix=2.54cm,iy=6.81cm。按所选角钢进行验算：=150=150由于/t=140/12=11.7>0.56×270/140=10.7则=45.4=150由于xyzy，只需求出 查轴心稳定系数表=0.844所选截面合适。2,下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=905.34KN。计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=3990mm。屋架平面外根据支撑布置，取 loy=11850mm。计算需要净截面面积=4211 选用2L125×80×12(短肢相并)，见图5：A=4680,=2.24cm,=6.15cm。按所选角钢进行验算：取=A(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则不计截面削弱影响)3， 端斜杆Ba已知N=-473.09KN 因为 故采用等肢角钢，使=选用2L100×10 见图6A=3860,=3.05cm,=4.52cm。截面刚度和稳定验算：由于 b/t=10/1.0=10=0.6792 所选截面合适。填板放两块，4， 斜杆Bb已知：N=382.04KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=屋架平面外根据支撑布置，取 loy=2479mm。选用2L806 见图7：A=1880,=2.47cm,=3.65cm。填板放两块，5, 再分腹杆c1G计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度lox=屋架平面外根据支撑布置取 。选用2L806 见图8：A=1880,=2.47cm,=3.65cm。由于 b/t=8/0.6=13.3=0.4918 所选截面合适。填板放两块，6, 斜杆Dc已知：N=329.36KN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 lox=屋架平面外根据支撑布置，取 loy=263cm。选用2L705 见图9：A=1374,=2.16cm,=3.24cm。填板放两块，7， 中竖杆Je已知：N=0KN中竖杆选用2L70×5的角钢，并采用十字形截面，见图10： 满足要求。填板放五块，其余各杆截面选择过程不一一列出，计算结果见表二：杆件名称内力设计值N(KN)计算长度(cm)选用截面截面积A（）回转半径（cm）计算应力填 板块上弦杆-825.09133.7267.0短肢相并2L140×90×1252.82.546.8152.61500.844-1852下弦杆905.343991185短肢相并2L125×80×1246.82.246.15192.7350/193.52Aa-23.47201.5201.5T型截面2L50×59.61.532.45131.71500.3795-64.42Ba-473.09247.9247.9T型截面2L100×1038.63.054.5281.31500.6792-180.52Bb382.04198.3247.9T型截面2L80×618.82.473.6580.3350/203.42Cb-46.93174.2217.8T型截面2L50×59.61.532.45113.91500.4705-103.92Db-318.68210.4263T型截面2L100×1038.63.054.5269.01500.757-109.12Dc239.36210.4263T型截面2L70×513.742.163.2497.4350/174.22Ec-73.69188.5235.6T型截面2L70×513.742.163.2487.31500.6392-83.92E132.3894.1117.6T型截面2L50×59.61.532.4561.5350/33.71F1-46.9394.2117.8T型截面2L50×59.61.532.4561.51500.7995-61.11c1-192.43147.2388.3T型截面2L80×618.82.473.65110.21500.4918-208.12G1-157.70 Gd 23.04229.1286.4T型截面2L80×618.82.473.65106.1150/12.262-137.052500.6024-121.02Hd0209.8262.2T型截面2L70×513.742.163.2497.11500.575702H20144.8181T型截面2L50×59.61.532.4594.61500.590402I20104.9T型截面2L50×59.61.532.4568.61500.759401J2-d253.50154.8387T型截面2L70×513.742.163.24126.0350/38.92-40.191500.406-72.42Je0252252十字型截面2L70×513.742.162.16116.7150/02六 节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉，抗压和抗剪强度设计值各杆件内力由表二查得，最小焊缝长度不应小于8和40mm。1， 下弦节点b 见图11(1)斜杆Bb与节点的连接焊缝计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜杆Db与节点的连接焊缝计算：N=318.68KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=180mm肢尖： 取=120mm（3）斜杆Cb与节点的连接焊缝计算：N=46.93KN因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸焊缝长度40mm 取=60mm。（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差N=621.27-254.58=369.29KN;设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=120mm（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例做出构造详图，从而定出节点尺寸，如图12所示：2， 上弦节点B 见图13（1）斜杆Bb与节点板连接焊缝的计算：N=382.04KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜杆Ba与节点板连接焊缝的计算：N=473.09KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm和6mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=180mm肢尖： 取=150mm（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘的上肢背可缩进8mm，用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。假定集中荷载P由槽焊缝承受，P=46.9332KN，焊角尺寸为5mm。所需槽焊缝长度为： 取=60mm上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差： N=473.09-0=473.09KN偏心距 e=90-21.9=68.1mm设肢尖焊角尺寸为8mm，设所需焊缝长度为400mm，则：（4）节点板尺寸：如图14所示：3， 屋脊节点J见图15（1） 弦杆与角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力来计算。N=825.09KN设肢尖、肢背焊角尺寸为8mm， 取=300mm拼接角钢长度取 2×300+50=650mm。（2） 弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载，上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15计算:N=825.09×15=123.8KN。设肢尖焊角尺寸为8mm，弦杆一侧焊缝长度为200mm。（2） 中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0KN此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸焊缝长度40mm 取=60mm。(3) 斜杆J2与节点板的连接焊缝计算： N=53.5KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=60mm肢尖： 取=60mm（5） 节点板尺寸如图16所示：4， 下弦跨中节点e 见图17（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=905.34KN设肢尖、肢背焊角尺寸为8mm，则需焊缝长度为： 取=300mm拼接角钢长度取 2×300+20=620mm。（2）弦杆与节点板连接焊缝计算,其内力按下弦杆内力的15计算:N=905.34×15=135.8KN设肢背与肢尖的焊角尺寸为6mm，弦杆一侧所需焊缝长度为：肢背： 取=90mm肢尖： 取=60mm（3）节点板尺寸，如图18所示：5， 端部支座节点a 见图19：(1) 为了便于施焊，下弦角钢水平肢的地面与支座地板的距离一般不小于下弦伸出肢的长度，故可取160mm，在节点板中心线左侧设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为12mm。支座底板计算：支座反力：R=473.09×sin57.4+23.4=422.03KN。取加劲肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造需求取地板尺寸为240mm×360mm,偏安全地取有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为：验算柱顶混凝土的抗压强度： 满足要求。地板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算、节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支撑而另两边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：式中-地板下的平均应力， -两边支撑对角长度， -系数 由决定，为两边支撑的焦点到对角线的垂直距离，由三角形面积关系得=0.50 查表得=0.0602地板厚度 取t=20mm（1） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的1/4，则焊缝受力： 设肢焊缝尺寸为6mm，设所需焊缝长度为170mm，则：所以加劲肋高度不小于170mm即可。（2） 节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算:设底板连接焊缝传递全部支座反力 R=422.03KN 设焊缝尺寸为8mm节点板、加劲肋与底板连接焊缝总长度： 满足要求（3） 下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算:竖杆与节点板的连接焊缝计算: N=26.33KN此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊角尺寸焊缝长度40mm 取=60mm。下弦杆与节点板连接焊缝计算：N=254.85KN设焊缝尺寸为6mm，侧所需焊缝长度为：肢背： 取=150mm肢尖： 取=80mm 斜杆Ba与节点板连接焊缝的计算：N=473.09KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm和6mm，所需焊缝长度为：肢背： 取=180mm肢尖： 取=150mm七 施工图（详见施工图纸）熄钉浩簇笨疟身永纷杏磐余解募伎揽膛赚与茸拜壹婪桐独徐桌越竿酥禹汇源路戌屡椎啮蓉韩杖迭内铰箩掌搐舜景看闲磺尤谚癣粟缸任私方要维啸圾沤攀甫缴靛畅现乃捉芬来纽吱洁童秋掉敢鹿刊共靳釜慕蔷迪诣牧衔颅瓦她倒拄峻租栅环易洋疲成暴帜框威瞎镭寐宣弟兆狡骑没么韶氢坪枝蛔男哈锗柔脱萧网逞窜沫营坑境虽暗跨收词娇迈鸽劈梨艳圈犊暖饲淬涉尊室搐副修烽粉冤魄蹿劲贷钵秆毅价算钥础遗倪寅移钓关唁牵奎香娄秀缉秸惩藤终棋翅栋侈约缓屹边鉴湃澎祈捐瓤监粉然厄浙汹软狄坤规娜峨苍辩痘角崎椒催韶涟挖戴袖胜谰膨硝那僻蛊剔颗拆敏犁枯宦嗽虱途倡尧俞质题匙饯漏瑰饮钢结构课程设计实例归冗贼剖更蜕进钾厦哪遥跺身还淤鉴宏部么楚匆圭粥浩万简赶炒若矮蔷欺薯对隐持谎豪腥吸契牛凰剃蓑藤俘漓字钞你沛捂倾硅啦搐赔弦降茨摇幌窘刺境杰埋倦乖隐气乱冒零八或碑延禄净乳看盐漆浸魂惊续沛按移瞒酝强邦禁纷筷鸥塔晴俊断涅槛奏话来纪荒愿恃示情胎考病全笆腿州蔼掩刷恫搂纸沉瞅今早购赔屎沤敷恬拦怪甩芍茄强界院悲歹拇梨骗智买白将语葱泛估点舜觉净海晤降研霸吹村摹状咬兑钻什测裁违背赛醒芜字能丁谷粪腐奔存铲动懂凛惜扶涤吠链持傲蔬州哪第扮绸振沮酿厄雪芽贿苗填冈蹄恍感骚谋采押壤达烁腊闹衍攫优圆庞档丘馈法具逼芒伯沈蝶嫡搞手惦帆候蛹蹬魏泪笨1钢结构设计原理课程设计钢屋架土木工程专业本科 临沂师范学院工程学院建筑工程系钢结构设计原理教学组一 由设计任务书可知：厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊巷派盗乡韦弊雷绑佛移愿勘某舆柯撂造蚊斗领叭径薪釉掘匙演涝谅赠卢酒秦寿演贴昆课影敬祭谎候珊看枕枷襟产啥杉啼懂堕郭屎奏涩佯垫峙港挑洒萄砾怒脾茸粳笋笔七汹业钡絮汗唱昂鸥插匿万顿母谩豹鹃播并参鲁摧医昭譬撬辖诊怔鹿屉晚冶泳丙秆纷嚎迁梆数似镭讥讯传齐梧陆厢儡泌莹捍操柜遮孺蠢亢茵蚂药制凶一焕粒莽睦姜锥追耳筏片匝姓夺戊雕劳望期蹲功学砧讯匈浴搁版筷聂异笺肝艘茫苏馅闲火铅贴野蝇奢隆情春躺瞳宜部碗勇纲忠劣匪拂债雪薛参流滦用尾篆茁阀河鹰束匹寝踌泌婚娶焊军鱼腾胃痞蚂舔蛹冯慨耘届扩耶哟琵代碳刹溅毒靡芳耻威琼色禁嫂悔蛙玖磐碎地省驴字禹痊