钢结构课程设计-跨度21m长度75m柱距6m梯形钢屋架厂房设计.doc

钢结构课程设计

钢结构课程设计

学生姓名： 何昕桐
学 号：20122023017
指导教师： 刘少东
所在学院： 工程学院
专 业： 土木工程

中国·大庆
2015年12月

目录

1.设计材料 1
2.材料选择 1
3.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置 1
4.支撑及檩条布置 1
5.屋架节点荷载 2
6.屋架杆件内力计算 3
7.杆件截面选择 3
8.节点设计 12

1.设计材料
某厂房跨度,长度，柱距，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为的预应力混凝土大型屋面板，屋架坡度，屋面活荷载标准值为，当地基本风压为，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为，柱截面。屋面永久荷载标准值为(永久荷载尚未包含屋架和支撑自重)，雪荷载标准值为，水泥厂机修间（屋面有挡风板）。
2.材料选择
钢材选用，焊条采用型，手工焊。
3.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置
屋架的计算跨度，屋架端部高度，中部高度，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度荷载性质，钢材采用Q235B。焊条采用E43型，垂直支撑和系杆，见图2和图3.

图 屋架几何尺寸
4.支撑及檩条布置
厂房长度为75m,跨度L=21m,故设置三道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，其他屋架只在下弦跨中央设一道柔性系杆，上弦因有檩条可不设系杆，另外在第一开间下弦设三道刚性系杆。每节间放两根檩条在檩条跨中设一道拉条。

图2 屋架支撑布置
5.屋架节点荷载
屋面活荷载标准值为，小于该地区雪荷载，故可变荷载按雪荷载取值。
（1）荷载计算
屋架和支撑自重
恒荷载总和
雪荷载
可变荷载总和
屋面坡度不大，对荷载影响小，位于考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
（2） 荷载组合
一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆按压杆控制长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时杆件内力。
节点荷载设计值：
按可变荷载效应控制的组合：

其中，永久荷载，荷载分项系数；
屋面雪荷载，荷载分项系数；
按永久荷载效应控制的荷载：

其中永久荷载，荷载分项系数；
屋面雪荷载分项系数；
组合系数；
故节点荷载取,支座反力为
6.屋架杆件内力计算
用图解法或数解法皆可解出全跨荷载作用下屋架杆件内力，其内力设计值见图3。

图3 内力设计值
7.杆件截面选择
腹杆最大内力，由屋架节点板厚度参考表可知支座节点板厚度取，中间节点板厚度为。
7.1 上弦
整个上弦不改变截面，按最大内力计算
，， (取两块屋面板宽度)
选用2∟140×12, ，，。

，（b类）
双角钢T型截面绕对称轴(y轴）应按弯扭屈曲计算长细比

故
故由，按b类查表得

填板每个节间放一块，。
7.2 下弦
下弦也不改变截面，按最大内力计算。
，，，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。
选用2∟180×110×10（短肢相并），查角钢表：，则 ，。

填板每个节间放两块，。
7.3 斜腹杆
①杆件B-1：，
选用2∟140×90×10（长肢相连），查角钢表：，，。

，故由按b类查表得

填板每节间放两块，
②杆件B-2：，，
选用2∟70×8，查角钢表：，，。

故，按b类查表得

填板每节间放一块，
③杆件D-2；，，
选用2∟63×10，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得
=
填板每节间放三块，
④杆件D-3：，，
选用2∟70×6，查角钢表：，，。

故，按b类查表得
=
填板每节间放一块，
⑤杆件F-3：，，
选用2∟63×8，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
填板每节间放三块，
⑥杆件F-4：，，
选用2∟63×8，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
填板每节间放一块，
⑦杆件C-2：，，，内力较小可按选择截面

选用2∟50×5，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
⑧杆件F-d；，，，内力较小可按选择截面

选用2∟50×5，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
⑨杆件G-4： ，，，内力较小可按选择截面

选用2∟70×5，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
填板每个节点间放两块，
⑩杆件H-4：，，内力较小可按选择截面

选用2∟80×6，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
填板每个节间放一块，
⑾杆件A-1；，，内力较小可按选择截面

选用2∟50×4，查角钢表：，，。

，故

故，按b类查表得。
=
填板每节间放三块，
表1 屋架杆件截面选用表
杆件名称
杆件号
内力设计值N(kN)
计算长度(m）
所用截面
截面积A（cm）
计算应力
容许长细比[λ]
杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝mm
填板数
Lox
Loy
上弦杆
F-H
-637.5
1.507
3.000
2L140×12
65
118.5
150
-
每节间1
下弦杆
7-8
-261.5
3.000
15.00
2L80×110×10
56.8
193.6
350
-
每节间1
腹杆
A-1
-24.45
1.800
1.800
2L50×4
7.8
44.9
150
8-160
3
B-1
-386.6
2.372
2.372
2L140×90×10
44.6
118.4
150
8-160
8-90
2
B-2
-289.3
1.968
2.46
2L70×8
21.34
190
150
8-130
8-70
2
C-2
-48.9
1.68
2.10
2L50×5
9.6
77.9
150
-
2
D-2
-216.8
2.163
2.704
2L63×10
23.32
148
150
8-100
8-60
2
D-3
+134.6
2.163
2.704
2L70×6
16.32
128
350
8-70
8-50
2
E-3
-48.9
1.92
2.4
2L50×5
9.6
88.5
150
-
3

F-3
-73.2
2.366
2.968
2L63×8
19
145.4
150
8-50
8-40
2

F-4
-11.5
2.366
2.968
2L63×8
19
10.8
150
8-30
8-20
2

G-4
-48.9
2.16
2.7
2L70×4
11.14
72.8
350
-
3

H-4
44.1
3.221
3.221
2L80×6
18.8
14.13
350
8-40
8-30
3

7.4 杆端的角钢肢背和肢尖焊缝
各腹杆杆端的角钢肢背和肢尖焊缝Q235钢E43焊条，故各杆件最小焊缝长度不应小于8或40mm，施焊尺寸焊脚尺寸与板厚关系应满足如图所示条件：

图4 角钢肢背和肢尖焊缝
①杆件B-1：N=-386.6kN
肢背焊缝： 1.5mm 取
取 =160mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=90mm
②杆件B-2：N=-289.3kN
肢背焊缝：1.5mm 取
, 取 =130mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=70mm
③杆件D-2：N=-216.8kN
肢背焊缝：1.5mm 取
取 =100mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=60mm
④杆件D-3：N=134.6kN
肢背焊缝：1.5mm 取
取 =70mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=50mm
⑤杆件F-3：N=-73.2kN
肢背焊缝：1.5mm 取 取 =50mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=40mm
⑥杆件F-4：N=11.5kN
肢背焊缝：1.5mm 取
取 =30mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=20mm
⑦杆件F-4：N=11.5kN
肢背焊缝：1.5mm 取
取 =30mm
肢尖焊缝： 1.5mm 取
取=20mm
C-4内力较小，焊缝按构造采用。
8.节点设计
8.1下弦节点“2”
验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板的长度是36cm，角焊缝计算长度，采用，肢背焊缝应力为：

图5 下弦拼接节点“2”
8.2上弦节点“B”
腹杆B-1，B-2的杆端焊缝计算从略。这里验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进10mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=48.9kN，

肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距，偏心力矩
，采用则:
对：
对：
则焊缝强度为：

图6 下弦拼接节点“B”
8.3屋脊节点“H”
腹杆杆断焊缝计算从略，弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2∟140×12，除倒棱外竖肢需切去，取并按上弦坡度热弯，拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设）

共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度

拼接角钢总长度

取拼接角钢长度为600mm。

图7 屋脊节点“F ”
8.4支座节点“a”
杆端焊接计算从略，以下给出底板等的计算。
⑴底板计算
支反力,混凝土强度C30，，所需底板净面积：

锚栓直径取d=25mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板毛面积：

按构造要求采用底板面积为，垫板采用-100×100×20，孔径26cm，实际底板净面积为：

底板实际应力：

，查表4.8得,则

所需底板厚度：

取t=20mm，底板尺寸为-200×200×20

图8 支座节点“1”
（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算
一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取
，加劲肋高度，厚度取与中间节点板相同（即-495×140×12），采用，验算焊缝应力；
对V：

对M：

（3）节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算
采用，实际焊缝总长度：

焊缝设计应力；

所以，满足要求。
1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
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52. 单片机控制的后备式方波UPS
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65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
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69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
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71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
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82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
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101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
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112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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