钢结构专业课程设计.doc
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1、目录一、设计资料1二、荷载与内力计算21、荷载计算22、荷载组合23、内力计算3三、杆件截面设计41、上弦杆42、下弦杆53、端斜杆aC54、斜腹杆 eE75、竖腹杆Eb7四、节点设计111、下弦节点“b”11(1)腹杆与节点板连接焊缝11(2)节点详图13(3)下弦与节点板连接焊缝132、上弦节点“E”14(1)腹杆与节点板焊接缝14(3)节点详图15(3)上弦节点板连接焊缝153.有工地拼接下弦节点“c”。16(1)拼接角钢截面和长度16(2)下弦杆与节点板连接角焊缝17(3)“Ic”杆与节点板连接角焊缝17(4)“gc”杆与节点板连接角焊缝18(5) 节点详图194.屋脊节点“I”19(
2、1)拼接角钢截面和长度19(2)腹杆与节点板连接焊缝20(3)节点详图20(4)上弦杆与节点板连接焊缝215.支座节点“a”22(1)支座底板尺寸22(2)节点板尺寸23(3)加劲肋尺寸25(4)加劲肋与节点板连接焊缝26(5)加劲肋、节点板与底板连接焊缝27五、填板设计29六、材料表30附表31一、设计资料1、 屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,混凝土标号C25,柱顶截面尺寸为400mm400mm。2、 车间柱网布置:长度120m;柱距6m;跨度L=24m。3、 上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度,下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。4、 屋面坡度110.5、 钢材采用Q235B钢,焊条为E43X
3、X系列,手工焊。6、 屋面荷载原则值见表1表1 荷载原则值荷载类型荷载名称核准原则值永久荷载预应力钢筋混凝土屋面板(涉及嵌缝) 1.4防水层(三毡四油上铺小石子)0.35找平层(20mm厚水泥砂浆)0.0220=0.40保温层(泡沫混凝土)40mm厚0.25钢屋架及支撑重0.12+0.01124=0.38可变荷载屋面活载0.70雪荷载0.757、 屋架计算跨度:=L 20.15=24-20.15=23.7m,屋架形式和几何尺寸如图1所示。 图1 屋架尺寸及几何形式二、荷载与内力计算1、荷载计算 依照荷载规范,屋面活荷载与雪荷载不会同步浮现,取两者较大值者(雪荷载0.75屋面活荷载0.70,取活
4、荷载为0.75)计算。屋面荷载汇总表如表2所示:表2 屋面荷载汇总荷载类型荷载名称荷载原则值永久荷载D总计2.78可变荷载L雪荷载0.752、荷载组合设计屋架时,应考虑如下三种组合:(1) 组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载。依照荷载规范,详细有如下两种状况 因此组合一屋架上弦节点荷载为 (2) 组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载:半跨可变荷载: (3) 组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨屋架及支撑自重: 半跨屋面板重+半跨活荷载: 3、内力计算本设计采用数值计算杆件在单位节点力作用下各杆件内力系数(单位节点力分别作用于全跨、左半跨、右半跨),内力计算
5、成果如表3所示表3 屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数(P=1)组合一 P组合二组合三计算内力(KN)全跨 左半跨右半跨P1+P2P1+P2P3+P4P3+P4AB-0.67-0.670-27.07-28.96-22.63-18.75-2.29-28.96BC-0.67-0.670-27.07-28.961-22.63-18.75-2.29-28.96上CD-14.06-9.59-4.47-568.17-565.57-517.189-283.71-157.91-568.17DE-14.06-9.59-4.47-568.17-565.57-517.189-283.71-157.91-568.17
6、弦EF-14.06-9.59-4.47-568.17-565.57-517.189-283.71-157.91-568.17杆FG-14.06-9.59-4.47-568.17-565.57-517.189-283.71-157.91-568.17GH-15.19-7.83-7.36-613.83-587.11-582.67-244.33-232.79-613.83HI-15.19-7.83-7.36-613.83-587.11-582.67-244.33-232.79-613.83下弦ab8.646.192.45349.14350.35315.01181.6489.75350.35杆bc15
7、.139.096.04611.40596.99568.17275.09200.15611.40ad-11.1-7.95-3.15-448.55-450.09-404.73-233.29-115.36-448.55Ad0.810.81032.7335.0227.3622.672.7735.02斜dC-10.24-7.09-3.15-413.80-412.91-375.67-209.22-112.41-413.80Ce6.744.222.52272.36267.56251.49126.7484.97272.36eb6.013.492.52242.86236.00226.83106.3082.472
8、42.86腹eE0.80.8032.3334.5827.0222.392.7434.58bf-2.39-0.18-2.21-96.60-82.44-101.62-12.60-62.47-101.62Ef0.730.73029.5031.5624.6620.432.5031.56杆fG-1.580.62-2.21-63.85-47.51-74.269.83-59.70Gg-0.02-1.811.79-0.81-17.7816.24-44.5443.91gc-0.67-2.46-27.07-45.88-5.72-62.7341.69gI0.720.72029.1031.1324.3220.152.
9、4631.13Aa-1.03-1.030-41.62-44.53-34.79-28.83-3.52-44.53竖Bd-1-10-40.41-43.23-33.78-27.99-3.42-43.23De-1-10-40.41-43.23-33.78-27.99-3.42-43.23Eb-2-20-80.82-86.46-67.56-55.98-6.84-86.46Ff-1-10-40.41-43.23-33.78-27.99-3.42-43.23杆Hg-1-10-40.41-43.23-33.78-27.99-3.42-43.23Ic0.930.460.4637.5835.7635.7614.4
10、914.4937.58三、杆件截面设计腹杆最大内力N=-448.55KN,查附表1,中间节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度选用12mm。1、上弦杆整个上弦杆采用等截面,按GH,HI杆件最大内力设计,即 N=-613.83KN。上弦杆计算长度:在屋架平面内,计算长度系数为1.0,计算长度 在屋架平面外,计算长度系数偏安全地取2.0,计算长度 依照平面外计算长度,上弦截面选用2L1258010,短肢相并,如图2所示图2 上弦截面肢背间距a=10mm,所提供 A=39.424 ,=2.26cm,=6.11cm,=1.92cm(1) 刚度验算 满足(2) 整体稳定验算 因此绕y轴弯扭屈曲换算长细比
11、为 ,dC杆绕y轴弯扭屈曲,按b类截面查得稳定系数=0.596,则 ,满足 ad段: 当采用2L9010时,经验算满足规定,因此端斜杆aC采用2L90104、斜腹杆 eE杆件轴力: N=34.58KN 面内和面外计算长度系数分别为0.8和1.0,计算长度 选用2L454,提供 ,(1) 刚度验算 (2) 强度验算 5、竖腹杆Eb杆件轴力: N=-86.46KN面内和面外计算长度系数分别为0.8和1.0,计算长度 选用2L506,提供 , , (1) 刚度验算 ,满足(2) 整体稳定验算 因此绕y轴弯扭屈曲换算长细比为 ,Eb杆绕x轴弯曲屈曲,按b类截面查得稳定系数 =0.358,则 ,满足 别
12、的各杆件截面设计如上设计过程,依照各杆件内力性质,可得各杆件截面尺寸,如表4表6表4 拉杆设计表杆件名称截面特性杆件特性设计参数验算成果截面规格A(cm2)ix(cm)拉力(kN)L(m)Mue-xramda-x应力比结论下弦bc2L801030.25 2.42 611.40 61247.93 0.94 满足腹杆Ad2L4546.97 1.38 35.02 1.6370.894.90 0.23 满足Ce2L56816.73 1.68 272.36 1.890.556.25 0.76 满足eb2L56816.73 1.68 242.86 1.890.556.25 0.68 满足eE2L4546.
13、97 1.38 34.58 2.0860.8120.93 0.23 满足Ef2L4546.97 1.38 31.561.890.8109.57 0.21 满足gI2L4546.97 1.38 31.132.3050.8131.71 0.27 满足Ic2L4546.97 1.38 37.583.20.8185.51 0.25 满足四、节点设计各杆件计算内力,截面规格及形心距汇总见表7所示 表7 杆件信息汇总表杆件名称计算内力(KN)截面规格yo(mm)杆件名称计算内力 (KN)截面规格yo(mm)上弦杆-623.832L1258010*19.2斜腹杆Gg-44.542L63417.0下弦杆611
14、.42L801023.5gc-62.732L63417.0斜腹杆Ad35.022L45412.6gI31.132L45412.6ad-448.552L901025.9竖腹杆Aa-44.532L5636418.2dC-413.82L901025.9Bd-43.232L45412.6Ce272.362L56816.8De-43.232L45412.6eb242.862L56816.8Eb-86.462L50614.6eE34.582L45412.6Ff-43.232L45412.6bf-101.622L63617.8Hg-43.232L45412.26Ef31.562L45412.6Ic37.58
15、2L45412.6fG-63.852L63617.8注:带*号截面为短肢相并不等边双角钢截面,不带*号为长肢相并不等边双角钢截面或等边双角钢截面1、下弦节点“b”(1)腹杆与节点板连接焊缝 (a)“eb”杆 杆件轴力N=242.86KN,截面为2L568,节点板厚10mm,肢背和肢尖内力分派系数分别为,角焊缝强度设计值。 肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 (b)“bf”杆杆件轴力N=-101.62KN,截面为2L568,节点板厚10mm,肢背和肢尖内力分派系数分别为,角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 (c)
16、“Eb”杆 杆件轴力N=-86.46KN,截面为2L506,节点板厚10mm,肢背和肢尖内力分派系数分别为,角焊缝强度设计值。肢背焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 取肢尖焊缝焊脚尺寸取 所需焊缝长度 (2)节点详图依照上述焊缝长度以及杆件截面,并考虑杆件之间应有间隙、制作和装配等误差,按比例绘出节点详图,如图4所示,从而拟定节点板尺寸为435mm220mm图4 下弦节点“b”(3)下弦与节点板连接焊缝 下弦与节点板连接焊缝长度,所受力为左右两下弦杆内力差,。下弦杆截面为2L8010,节点板厚10mm,肢尖与肢背焊脚尺寸都取 焊缝计算长度 受力较大肢背处焊缝应力为 ,满足2、上弦节点“E”(1)腹杆
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