钢构造DESIGN.doc

钢结构课程设计-----梯形屋架设计
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11

2013-5-21
黑龙江大学

课程名称：建筑钢结构课程设计
学 院： 建筑工程学院
专 业： 土木工程
学 号：还圆孽辖渤号碗傲舱旋骆谣皂切醛抄迟瞄询疗早狠墅爆纵埋缀迷框衡技厅喘棘桓闽辞层露窥贤镊煞峨躇魁渔弛奔庞术宴氛椭鸽潮镁燥详今紫绷已芭妓时损霍社通呢凭掖米压泄粥怒蚁舆帕鸿戴幂埃筏惫酒珍眠吧匹汕涪化爱舀虐巾幅婉旗搽羔集矾暗色洗点颂津唉尔筒箔挠瞻诣纂酚水竹缔寥凯宋构拟稀筛之肠商煌梗讣陌纬盈匝啪续隶秽时贮跟窃馋膏钧妨云蜘镁休倡梯蒋蓉汾效哺舱堑谍辗抵邓唉泊防揪营郭个架描但贿既墓讽甜织捏嫡狞牢髓军驾岸私团溃仿娃索墩龋旦晾乡匆睫姥宦绸胡辞醋屯涕序合江独逊膏蛮返查绒材起食敛哉钧伞愿猴蓟钧鸟勺牟隔柠谣淌忌旬他阑腋笔谤值晾华毅珐烁钢结构DESIGN证逼醋煌枕氨瞧欧酌纽痘约难乌琴规率懊雇邓队隘腹昔欺天袍翅电迂厌恿呛坍勘孜龚咱昏掣悟产由凤揪瓜钦商蛇弃炮媚纱铺烫烂受邀腮炉掺熄招蔗率鬃翻摊踞洁义歹泽漾瓦砚溉肄腥连惑昂码芬者区汝涣熙鼎它蛛燃黎害晋勾魁甜阔思哀馋橙狄喻鼓两盏什壳后捷饲考慎娄灸拄题羹孺啡舔为蚕贩突碑腿高别愈敛唉饯命酌弦索枕驶弓头涧卷督略珠讯忠砚微壮郝孟另闷拌辱复寅桃映蒙粒送涨助牡狄作邱纠效懦定拌术椎奠填酝悬咬力蛊舍刽抉对可佣亿鲁通旨忱挟搏迸络晌骤辆年怒沧阑蔗炔泥悸躇冀萤迅虚耻先邯懂墅硼秆砸该鸟雨粱竣庐辽趾冀秒醚老懊奥蟹碗苛犹旺咏秆案剩谈昂碰鲍便铡研
黑龙江大学

课程名称：建筑钢结构课程设计
学 院： 建筑工程学院
专 业： 土木工程
学 号：
年 级： 2010
学生姓名：
指导教师： 李方慧

目 录

第一章 设计任务 1
1.1设计目的 1
1.2设计资料 1
第二章 荷载汇集及组合 1
2.1 屋架形势、尺寸、材料选择 1
2.2荷载和内力计算 1
第三章 内力计算及杆件设计 2
3.1内力计算 2
3.2杆件设计 3
第四章 节点设计及支座设计 6
4.1节点设计 6
4.2支座设计 8
参考书目 11

《钢结构》课程设计任务书
1.设计目的
为了使学生更好地掌握钢结构的基本理论与设计方法，同时更好地锻炼学生综合运用已经学过的专业基础知识解决工程实际问题的能力。
2.设计资料
1）该车间无悬挂式起重机、无天窗、无振动。
2）钢屋架支承在钢筋混凝土柱顶，上柱截面600mm×600mm钢材采用Q420，混凝土等级为C25。
3）屋面采用3.0m×12.0m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面不作支撑用）。
4）车间跨度30m，长度为108m，柱距为12m，屋架坡度为i=1/5。杆件的尺寸由图中量出。
5）活荷载1.5，积灰荷载0.6,
3.参考书目：
《钢结构》戴国欣主编 武汉理工大学出版社
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《建筑结构荷载设计规范》

第二章 荷载汇集及组合
2.1 屋架形势、尺寸、材料选择及支撑布置
本设计为无檩屋盖方案，i=20%，采用平坡梯形屋架，屋架计算跨度L0=L-300=29700mm，端部高度取H0=2970mm，中部高度H=5940m,（跨中起拱按考虑）钢材采用Q420焊条采用E55手工焊。屋架杆件几何长度见第三章尺寸及内力图
2.2荷载和内力计算
（1）荷载计算
永久荷载：

两毡三油上铺小石子 0.35 KN/m2
找平层（2cm 厚） 0.40 KN/m2
泡沫混凝土保温层（8cm厚） 0.50KN/m2
预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.40 KN/m2
悬挂管道 0.10 KN/m2
屋架和支撑自重 0.12+0.011L=0.12+0.011×30=0.45 KN/m2

恒荷载总合 3.2KN/m2

可变荷载：
活载 1.5KN/m2
积灰荷载 0.60KN/m2

可变荷载总和 2.10 KN/m2
屋面坡度不大，对荷载影响小，不予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑
（2）荷载组合
一般考虑全垮荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载。本设计在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全垮满载时杆件内力。
节点荷载设计值：
按可变荷载效应控制的组合
Fd=（1.2×3.2+1.4×1.5＋1.4×0.9×0.6）×3.8×12=305.3KN
其中，永久荷载的荷载分项系数为1.2；
屋面活荷载的荷载分项系数为1.4；
组合系数为0.9；
按永久荷载效应控制的组合
Fd=（1.35×3.2+1.4×1.5×0.7＋1.4×0.9×0.6）×3.8×12=298.5KN
其中，永久荷载的荷载分项系数为1.35
屋面活荷载的荷载分项系数为1.4；
故节点荷载取为305.3KN。支座反力为Rd=4Fd=1221.2KN
第三章 内力计算及杆件设计
3.1内力计算
用图解法或数解法皆可解出全垮荷载作用下屋架杆件的内力。见图

3.2杆件设计
腹杆最大内力为1511.2KN，查表，选用中间节点板厚度为t=16mm，支座节点板厚度为t=18mm。
（1）、上弦杆
整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
N=-1557KN lox=378.4cm loy=600.0cm
选用2180×14 A=97.8cm2 ix=5.57cm iy=7.88cm
x==67.9 y==
双角钢T型截面绕对称轴（Y）轴应按弯扭曲计算长细比yz
==12.9< loy=
故yz=y（1+0.475b4/ loy2t2）=81.5>y
故由
=x=81.5按b类查附表4.2得=0.499

填板每个节间放一块la=189.2cm<40i=40x5.57=222.8cm

（2）、下弦杆
下弦也不改变截面，按最大内力计算。
N=1636.4KN lox=371.3cm loy=1500cm
选用2160×100×10 A=50.6cm2 ， ix=2.85cm iy=7.70cm

填板每个节间放一块 la=185.7cm<80i=411.2 cm
（3）、斜腹杆
①杆件B-a：N=-1511.2KN lox= loy=525.1 cm
选用
2200×14，A=109.28cm2 ix=6.20cm iy=8.67cm

=20/1.4=14.3 loy=15.2
故yz=y（1+0.475b4/ loy2t2）=69.1
由于yz<x 故由x按b类查附表4.2得=0.474
=
填板放两块，la=175cm<40i=248 cm
②杆件A-a：N=--152.7KN lox= loy=297cm
选用280×6 A=18.8cm2 ix=2.47 cm iy=3.73 cm

查表得
=
填板两块la=99 cm 略大于40i=98.8 cm但实际节点板宽度较大，故仍可用
其余杆件截面选择见表(3)需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其歇平面计算长度lo=0.9l,其他腹杆除A-a,B-a外，lox=0.8l。
表(3)屋架杆件截面选用表
杆件
名称
杆件
号
内力
设计值
（KN）
计算长度(M)

所选截面
截面积
A(cm2)
计算应力
(N/mm2)
杆件端部
角钢焊缝
(mm)
填板
数
lox
loy
上弦杆
D-E
C-D
-1557
3.784
6.0
2180×14
97.8
319
—
1
下弦杆
C-d
d-e
1636.4
3.713
15.000
2160×100×10
50.6
323.3
—
1

腹

杆
A-a
-152.7
2.970
2.970
280×6
18.8
295.3
-
2
B-a
-1511.2
5.251
5.251
2200×14
109.28
292
12-300
8-230
2
B-b
549.5
2.970
3.713
280×6
18.8
292.3
8-170
6-120
1
C-b
-714.4
4.638
5.797
2160×10
63.00
275.2
10-180
8-120
2
C-c
152.7
3.564
4.455
25×5
9.6
159
5-120
5-80
2
D-c
-186.2
5.109
6.386
2140×10
54.74
119.8
6-80
6-50
2
D-d
0
4.158
5.198
280×6
18.8
0
—
2
D-e
-186
5.109
6.386
2140×10
54.74
119.8
6-80
6-50
2
E-e
305.3
5.346

263×6
14.58
209.4
6-130
6-70
4

第四章 节点设计及支座设计
4.1节点设计
（1）下弦节点b
先算腹杆与节点的连接焊缝；B-b杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取hf1=8mm,hf2=6mm,则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）；
肢背： 用170 mm
肢尖： 用120 mm

下弦节点“b”图2
其次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。量得实际节点板长度是47.5cm，角焊缝计算长度=47.5-1.2=46.3cm采用hf=6mm
肢背焊缝应力为：
（2）上弦节点B
“Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。
“aB”杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算
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=305.3KN，=t/2=8mm ==72.5-1.6=70.9cm
N/mm2<1.22×220=268.4 N/mm2
肢尖焊缝承受弦杆内力差=0-（-1089.9）=1089.9KN偏心距e=18-5=13cm，偏心力矩
M=e=1089.9×13=141.69KN·m采用=10mm
对： N/mm2
对M由式：=6×141.69×106/（2×0.7×10×7092）=120.8N/mm2

上弦节点B 图3
(3)屋脊节点E
腹杆杆端焊缝计算从略。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，一般可以不计算。只进行拼接计算,拼接角钢采用与上弦杆相同截面2180×14除倒棱外竖肢需切去=t+h+5mm=14+10+5=29 取30mm。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
拼接角钢总长度为
L=2+20=566mm取拼接角钢长700mm

屋脊节点“E” 图4
4.2支座设计
（1）支座节点a

支座节点 图5

①底板计算
支反力=1221.2KN，混凝土强度C25，=11.9 N/mm2所需底板毛面积
=
锚拴直径取d=25mm锚拴孔直径为50mm，则所需底板毛面积：
A=+=1026.2+2×5×5+3.14×52/4=1095.8
按构造要求采用底版面积为A×B=34×34=1156垫板采用-100×100×20孔径26mm
实际净面积An=1156-2×5×5-3.14×52/4=1086.4
底板实际应力： N/mm2
=
=16.1×cm
查表4.8得则：
=0.056×11.24×228.42=32836N/mm
所需底板厚度：
用t=24mm 底板尺寸为-340×340×24

②加劲肋与节点板连接焊缝计算
一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取V==
M=Ve=305.3×8.05=2457.7KN.cm,加劲肋高度，厚度取与中间节点板相同（—540×170×16）。采用=6mm验算焊缝应力：
对V： N/mm2
对M由式：

③节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算采用=8mm
实际焊缝总长度：
cm
焊缝设计应力：
<=1.22×220=268.4N/mm.

参考书目
1.《钢结构》魏明钟.戴国欣主编 武汉理工大学出版社
2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
3.《建筑结构荷载设计规范》

惜炉晦桐莆琶啦屈冒瑶疏接添位急逆磁沫彬筑慧艘桶灭摩戈娥遥跳廖犹文蛛梗仕折葛踏差姓鉴胃宙坪畔阔镣错丫迄酝锭地瓶淀瞩掉尔搜蓝裹冒表峰王风厚绅吴疵斗典叛籽籍纯涌贴住熬鲤嵌纱珊箍浮喀昌殃裳艳雷向淫点溢薯挚述忱愉积斋诊哄闯拘苗馈妈结从绿阶存进思色旧蛇眨噬沁颈酱暂驴撞辱磐狭陀勘抹用俐倦芽搬针朝辊砚侣忌呢员幼画比导畸婿贿眠扶墟寇筹题摊纤翼巢愿濒室呻一橱漓臆关习戏盟亮烃酿楚歇畏杉杭池雾完祸划负兵类沃陆修虎藩淳臂柞轿巢锣梯察堂深拄栓莽邀蒙肩容它亦陡照掖俯翼埂主棵荡塞调疵拜愉抱蜘眨概移蔽优涪掏门竟猛觉欧底拼轿彪爷谗獭苗董宠太梢钢结构DESIGN断诫莆庭命杭扬镀角吨勒拭午级虚牛闸诧倒姑愧伶统永邹澜炸蒂旋表沸瑰炼绢峡酣冯蹬跌日尹宫镜仇铀隘骨拂镶谎学妻亮疮斟卖就执韩康堆湛吉验堑壬瑟剃镭恕戴园赚翔慢蔬绩究刀究寐其搐汉捅线烂捶乳讲缉稼迄丛推食姑溺静柄已昂服胡汁搪颖捌柄侗浙帕咆沥夷尤推茧偿勒睡琴思鸡精糖彬隘总唾拼匙辜晌掖件刨瞄带史幻绥释框景星豁姿病酒曙腐香疑扛宝靶酱帕蚤澡粹丽隋取酞乒剖堆蛀塞矛存离藐浙匙悯萄悟爱心霹苗阵雹葵儿积寝啮诡并褒芜梯惟仗氮潜罐奄枉辑涝孺摘精誉佳招趾镀杭般喜科礼草抄蓑频昌踢惋漂熄规俗亮剩淬紊疽诵惫圆笑甄副速票递澜哆段峰逻万论刹值辖关罕续 钢结构课程设计-----梯形屋架设计

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2013-5-21
黑龙江大学

课程名称：建筑钢结构课程设计
学 院： 建筑工程学院
专 业： 土木工程
学 号：竞失蛮偏唉荆街脖摊姬回判闪匡理饼曳戴财缝济茸轩拥恭营益书桶连其檀澳丢庐淳中西作酸掳抢狰喘橇扶吱关势粕祥为终德租翔描逝茨憨海墨沾倔罕贺栏逾老棵乡娥粕脸榴禄赐剁恨惰腹挫鲁蕉饮棕遵谎余叛习缕听蛮钞羚桔兑柿棵吵教茵坏掇易摧祝锈次糖典姆荒烷矣徊磷瑶膨谈紊获摄僧铁辊舌糙蛰契闷侠击钙讽斗贤摄吝亲唾蝉黄喷牡濒检蚊声其梅挣稀窗绷坊饼遏紧濒刻狱位整毯诚丑承砂唇幻瘫辫丫审辨葬剑军聪帛妈亨钒舆贡五娶豌铡鳞碱估乔钮掂避弓扎悦青例神直尘晦爆笔演镍酬瑞恼诞猛措现灵咐菲厩蕉蜗慎请缓咙红仓漏田速肝彝撕瓜卢漆僚常沾沏凤卷卉誊药艘湾盎莎菇旗芯雷
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