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1、精選文檔完整鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計1.設(shè)計資料：32.結(jié)構(gòu)形式與布置33.荷載計算64.內(nèi)力計算7附件：設(shè)計資料1、設(shè)計題目：單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)梯形鋼屋架設(shè)計2、設(shè)計任務(wù)及參數(shù)：第五組：某地一機(jī)械加工車間，長84m，跨度24m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺40/10T中級工作制橋式吊車，軌頂標(biāo)高18.5m，柱頂標(biāo)高27m，地震設(shè)計烈度7度。采用梯形鋼屋架，封閉結(jié)合，1.56m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上鋪100mm厚泡沫混凝土保溫層（容重為1KN/m3），三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層（0.4KN/m2），找平層2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支于

2、鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級C20，上柱截面400400mm。鋼材選用Q235B，焊條采用E43型。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7KN/m2，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.6KN/m2，雪荷載及風(fēng)荷載見下表，7位同學(xué)依次按序號進(jìn)行選取?；钶dKN/m21234567基本雪壓0.300.750.100.200.450.500.35基本風(fēng)壓0.350.600.250.550.300.500.453、設(shè)計任務(wù)分解學(xué)生按照下表分派的條件，完成梯形鋼屋架設(shè)計的全部相關(guān)計算和驗算及構(gòu)造設(shè)計內(nèi)容。表-34、設(shè)計成果要求在教師指導(dǎo)下，能根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，搜集有關(guān)資料，熟悉并應(yīng)用有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和圖集，獨立完成課程設(shè)計任務(wù)書（指

3、導(dǎo)書）規(guī)定的全部內(nèi)容。1）需提交完整的設(shè)計計算書和梯形鋼屋架施工圖。2）梯形鋼屋架設(shè)計要求：經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，施工方便。3）設(shè)計計算書要求：計算依據(jù)充分、文理通順、計算結(jié)果正確、書寫工整、數(shù)字準(zhǔn)確、圖文并茂，統(tǒng)一用A4紙書寫（打?。?。A、按步驟設(shè)計計算，各設(shè)計計算步驟應(yīng)表達(dá)清楚，寫出計算表達(dá)式及必要的計算過程，對數(shù)據(jù)的選取應(yīng)寫明判斷依據(jù)。B、計算過程中，必須配以相應(yīng)的計算簡圖。C、對計算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核后，為保證施工質(zhì)量且方便施工，應(yīng)按規(guī)范要求對計算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整并寫明依據(jù)。4）梯形鋼屋架施工圖共兩張，圖紙繪制的要求：布圖合理，版面整齊，圖線清晰，標(biāo)注規(guī)范，符合規(guī)范/圖集要求。單層工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)

4、梯形鋼屋架設(shè)計1.設(shè)計資料：（1）某地一機(jī)械加工車間，長84m，跨度24m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺40/10T中級工作制橋式吊車，軌頂標(biāo)高18.5m，柱頂標(biāo)高27m，地震設(shè)計烈度7度。采用梯形鋼屋架，封閉結(jié)合，1.56m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上鋪100mm厚泡沫混凝土保溫層（容重為1KN/m3），三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層（0.4KN/m2），找平層2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級C20，上柱截面400400mm。鋼材選用Q235B，焊條采用E43型。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7KN/m2，積灰荷載標(biāo)

5、準(zhǔn)值0.6KN/m2，雪荷載及風(fēng)荷載見下表?；钶dKN/m21234567基本雪壓0.300.750.100.200.450.500.35基本風(fēng)壓0.350.600.250.550.300.500.45（2）屋架計算跨度 （3）跨中及端部高度：設(shè)計為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，端部高度中部高度（為），屋架跨中起拱考慮，取48m.2.結(jié)構(gòu)形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖所示：圖1.梯形鋼屋架形式和幾何尺寸 根據(jù)廠房長度（102m60m）、跨度及荷載情況，設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合，廠房兩端的橫向水平支撐設(shè)在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格與中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間

6、的上弦平面設(shè)置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)置了柔性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載。在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖下圖所示： 屋架上弦支撐布置圖屋架下弦支撐布置圖3.荷載計算屋面和荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算時，取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計算。故取屋面活荷載0.7kN/進(jìn)行計算。屋面風(fēng)荷載 迎風(fēng)面 背風(fēng)面 由于屋面坡度較小，對荷載影響小，未予考慮。風(fēng)荷載對屋面為吸力，重屋架不考慮。表 1 荷 載 計 算 表荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（kN/）設(shè)計值（kN/）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.41.41.351.89三氈四油防水層

7、（上鋪綠豆沙）0.40.41.350.54找平層（厚2cm）0.30.31.350.40510cm厚泡沫混凝土保溫層10.10.10.11.350.35屋架和支撐自重0.12+0.01124=0.3840.3841.350.5184永久荷載總和2.6843.6234屋面活荷載0.70.71.40.98積灰荷載0.60.61.40.84可變荷載總和1.31.82設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：3.1.全跨永久荷載 + 全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：3.2.全跨永久荷載 + 半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變荷載：3.3.全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷

8、載:全跨節(jié)點屋架自重：半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載：1、2為使用節(jié)點荷載情況，3為施工階段荷載情況。4.內(nèi)力計算屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖所示： 屋架計算簡圖由圖解法或數(shù)解法解得F1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)（F1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合，計算結(jié)果見表2 屋 架 構(gòu) 件 內(nèi) 力 組 合 表桿件名稱內(nèi)力系數(shù)（F=1）第一種組合F第二種組合第三種組合計算桿件內(nèi)力（KN）全跨左半跨右半跨+上弦ABBC、CDDE、EFFGGH、HI0-9.08-14.02-15.75-16.290-6.83-9.96-10.26-10.800-2.90-5.24-7

9、.08-7.080-444.81-686.83-771.55-797.890-407.96-620.28-681.65-707.980-332.75-523.42-603.05-620.600-200.99-296.66-311.79-326.770-94.83-160.18-201.49-204.020-444.81-686.83-771.55-797.89下弦Abbccdde4.9411.9715.1415.123.808.7710.358.521.474.126.188.52242.18586.45741.86740.81223.52534.05663.36632.62179.77442

10、.52571.94600.78111.42259.58311.05268.3749.63130.47182.43224.58242.18586.45741.86740.81斜腹桿aBBbbDDccFFddRRIRG-8.986.93-5.453.68-2.421.070.791.560.70-6.915.07-3.672.11-0.90-0.292.433.200.70-2.672.40-2.302.02-1.961.75-2.12-2.120-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.4938.6876.4134.13-406.16306.07-238.00154

11、.62-93.7130.2565.60103.3334.11-326.66256.41-206.98145.62-103.7857.07-1.0424.0722.73-202.47150.06-110.6966.22-27.80-1.6460.1981.6619.40-90.1975.79-67.0853.77-46.7836.65-34.63-31.033.28-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.49,-1.6465.60,-34.63103.33,-31.0334.13豎桿AaCb、EcGdHRIe-0.50-1.00-1.50-1.000-0.50-1

12、.00-1.49-1.00000000-24.50-48.92-73.47-48.990-24.50-48.80-73.46-48.990-16.31-32.56-48.91-32.610-13.95-27.86-41.81-27.890-2.34-4.64-7.02-4.670-24.50-48.92-73.47-48.990 5.桿件設(shè)計（1）上弦桿整個上弦采用等截面，按GH,HI桿件的最大內(nèi)力設(shè)計，即上弦桿計算長度：在屋架平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度，即在屋架平面外，本屋架為無檁體系，并且認(rèn)為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支持布置和內(nèi)力變化情況，取為支撐點間的距離，即根據(jù)屋架平面外上弦桿的

13、計算長度，上弦桿截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。如下圖所示。腹桿最大內(nèi)力，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：中間節(jié)點板與墊板厚度取10mm,支座節(jié)點板剛度取12mm。設(shè)，查Q235鋼的穩(wěn)定系數(shù)表，可得（由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬于b類），則需要的截面積為需要回轉(zhuǎn)半徑： ， 根據(jù)需要A，查角鋼規(guī)格表，選用，肢背間距a=10mm，則： ，按所選角鋼進(jìn)行驗算： =150, （b類）雙角鋼T型截面繞對稱軸(y)軸應(yīng)按扭曲計算長細(xì)比則=69.52，故所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊（滿足范圍內(nèi)不少于兩塊），尺寸取60mmx130mmx10mm則 間距，取80cm。（2）下弦桿整個下弦桿采用同一截面

14、，按最大內(nèi)力所在的桿計算。N ，（因跨中有通長系桿），所需截面積為：選用，因，故用不等肢角鋼，短肢相并，如下圖。，350，350故所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊，尺寸取60mm130mm10mm，則 間距，取150cm。（3）斜腹桿端斜桿aB： 桿件軸力 計算長度 因，故采用不等肢角鋼，長肢相并，使。選用，肢背間距a=10mm，則： ，按所選角鋼進(jìn)行驗算： ，所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm95mm10mm，則 間距，取70cm。桿件Dc桿件軸力 計算長度 0.82778=2222.4m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm95mm10mm，則

15、 間距，取100cm。桿件cF桿件軸力 計算長度 0.83055=2444m， 選用，查角鋼規(guī)格表得， 所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm95mm10mm，則 間距，取。桿件Fd桿件軸力 計算長度 0.83035=2444m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求填板放兩塊，尺寸取60mm83mm10mm，則 間距，取110cm。桿件RG桿件軸力 計算長度 0.81952=1561.6m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求填板放兩塊，尺寸取60mm83mm10mm，則 間距，取70cm。 （4）豎桿桿件Aa桿件軸力 計算長度 0.81900=1520m， 由于桿件內(nèi)力較小，按

16、選擇，需要回轉(zhuǎn)半徑為，選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放兩塊，尺寸取60mm76mm12mm，則 間距，取65cm。桿件HR桿件軸力 計算長度 0.81406=1124.8m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm76mm10mm，則 間距，取50cm。桿件Cb桿件軸力 計算長度 0.82200=1760m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm76mm10mm，則 間距取60cm。桿件Ec桿件軸力 計算長度 0.82500=2000m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm76mm10mm，

17、則 間距取65cm。桿件Gd桿件軸力 計算長度 0.82800=2240m， 選用，查角鋼規(guī)格表得，所選截面滿足要求。填板放三塊，尺寸取60mm83mm10mm，則 間距取70cm23表3 屋 架 桿 件 截 面 選 擇 表名稱桿件編號內(nèi)力/kN計算長度/cm截面規(guī)格截面面積/回轉(zhuǎn)半徑/cm長細(xì)比容許長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計算應(yīng)力上弦GH、HI-797.89150.8600.01801101056.803.138.7148.1868.891500.754186.3下弦cd741.863001185.01801101056.803.138.7195.80136.05350156.77腹桿Aa-24.50

18、1521905648.781.732.7487.8669.341500.63643.87aB-440.06244.8244.812580832.004.013.3561.0573.071500.732187.87Bb339.58202.7253.475823.002.283.4288.9074.10350147.60Cb-48.92176.0220.05648.781.732.74101.780.301500.483115.50bD-267.24223.8279.875823.002.283.4298.281.801500.567204.90Dc180.33222.2277.875823.00

19、2.283.4297.581.2035078.40Ec-48.92200.0250.05648.781.732.74115.691.241500.460121.13cF-118.64244.4305.575823.002.283.42107.289.31500.449114.90Fd52.49242.8303.56349.961.963.02123.9100.535052.70Gd-73.47224.0280.06349.961.963.02114.392.71500.468157.60dR65.60-34.63215.7420.26349.961.963.02110.1139.11500.3

20、4999.70RI103.3-31.0215.7420.26349.961.963.02110.1139.11500.349205.72RG34.13151.2195.26349.961.963.0279.764.61500.68849.80HR-48.99112.5140.65648.781.732.7465.0251.301500.78071.53Ie00.9310.0=279.06349.961.963.02142.492.420006.節(jié)點設(shè)計1.下弦設(shè)計（1）下弦節(jié)點b已知采用用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為（按等肢

21、角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）： 肢背： ，取180。肢尖： ，取100。設(shè)“bD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背： ，取120。肢尖： ，取90?！癈b”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為300mm340mm。下弦節(jié)點“b”下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為，焊縫強(qiáng)度滿足要求。（2）下弦節(jié)點c已知采用用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“cD”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的

22、焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）： 肢背： ，取100。肢尖： ，取60。設(shè)“cF”桿的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背： ，取80。肢尖： ，取60?！癱E”桿的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例下弦節(jié)點“c”繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為260mm300mm。下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為，焊縫強(qiáng)度滿足要求。（3）下旋節(jié)點d已知采用用E43型焊條，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。設(shè)“Fd的肢背和肢尖焊縫

23、，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內(nèi)力分配系數(shù)計算）： 肢背： ，取80mm.肢尖： ，取60mm.設(shè)“dR的肢背和肢尖焊縫，則所需的焊縫長度為：肢背： ，取80mm.肢尖： ，取60.“Gd的內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取。根據(jù)上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，從而確定節(jié)點板尺寸為260mm340mm。下弦節(jié)點“d”下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為34.0cm，。焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內(nèi)力差，受力較大的肢背處的焊縫應(yīng)力為，焊縫強(qiáng)度滿足要求。(4)下弦節(jié)點e1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：下弦與節(jié)點板連接的焊縫長度為50cm，。焊縫所受的力為弦桿的內(nèi)力，則需焊縫長度為:，取=250mm拼接角鋼長度不小于2250+10=510mm，取540mm。為了保證施焊方便和保證連接焊縫的質(zhì)量，還需將連接角鋼的豎直肢切去=t+=10+8+5=23mm。2）豎桿與節(jié)點板連接焊縫計算：按下弦桿內(nèi)力的15%計算。設(shè)肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm，弦桿一側(cè)需焊縫長度為肢背：，取=80mm肢尖，按構(gòu)造要求