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钢结构计算报告书昆明理工大学钢结构专业课程设计.doc

1、 课 程 设 计课程名称: 钢构造设计 设计题目: 昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 学 院: 土木工程学院 专 业: 土木工程、工程力学 年 级: 姓 名: 学 号: 1100 指引教师: 日 期: 教 务 处 制 课 程 设 计 任 务 书 土木工程学院 学院 土木工程 专业 年级姓 名: 学 号: 1100 课程设计题目: 昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计重要内容:(一)设计资料 昆明地区某工厂金工车间,长度90m,柱距6m,车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车,屋面采用1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层,三毡四油防水层,屋面坡度1/101/1

2、2。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400400mm,混凝土C20,屋面活荷载0.50 kN/m2,屋面积灰荷载0.75 kN/m2,屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定数据进行计算。 1、屋架跨度 (1)21m (2)24m 2、屋面计算跨度 (1)L0L (2) L0L-300mm3、屋面做法 (1)有保温层 (2)无保温层4、屋架端高 (1)h0=1.8m (2)h0=1.9m (3)h0=2.0m (4)=2.1m(二)设计规定 1、由构造重要性,荷载特性(静荷),连接办法(焊接)及工作温度选用钢材及焊条。2、合理布置支撑体系,重要考虑 (1)上弦横向水平支撑 (2)

3、下弦横向水平支撑 (3)垂直支撑 (4)系杆(刚性或柔性) 并在计算书上画出屋盖支撑布置图,并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算 (1)屋面恒载计算。 (2)屋面活荷载与屋面雪荷载不同步考虑。 (3)屋面积灰荷载属于可变荷载。 (4)运用构造对称性,仅计算屋架左半跨杆件内力。 (5)计算屋架杆力时,应考虑三种荷载组合。 (6)将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载,运用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 (7)拟定各杆最不利内力(最大拉力或最大压力) 4、杆件截面选取 (1)屋架杆件常采用双角钢组合构成T形截面或十字形截面,要依照x=y等稳条件选取合理截面形式。 (2)对的拟定杆件长细比,由轴心

4、受力杆件拟定杆件截面及填板数量。 (3)设计小组内每位同窗所计算上弦杆,下弦杆,斜杆截面选取过程要在计算书内详细阐明,别的杆件截面选取可按同组内其她同窗计算成果统一列表取用。(4)杆件截面规格不适当过多,与垂直支撑相连竖杆截面则不适当不大于2L635。 5、节点设计 (1)熟知节点设计基本规定及普通环节。 (2)要在计算书内写出普通上下弦节点,下弦跨中节点,下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 6、屋架施工图 (1)用铅笔绘制1#施工图 (2)施工图应涉及 屋架简图(比例1100),左半跨标明杆件长度,右半跨注明杆件最不利内力,以及起拱度。 屋架正面图,上、下弦平面图(轴线比例1:20,杆件、节点

5、比例1:10)。 侧面图,剖面图及零件详图。 注明所有零件编号,规格及尺寸(涉及加工尺寸和定位尺寸)孔洞位置,孔洞及螺栓直径,焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工规定。 材料表(一榀屋架材料用量)。 阐明(钢号、焊条型号、起拱规定、图中未注明焊缝尺寸和油漆规定等)。 设 计 指 导 教 师 (签字): 教学基层组织负责人(签字): 年 月 日计算书1.屋架及支撑形式:2.荷载何内力计算1)荷载原则值 永久荷载原则值:20mm厚水泥砂浆找平层: 0.4 kN/m2三毡四油防水层: 0.4 kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板: 1.4 kN/m2屋架和支撑自重: (0.117+0.011L)=(0.

6、117+0.01121)=0.348 kN/m2可变荷载原则值: 屋面活荷载: 0.5 kN/m2屋面积灰荷载: 0.75 kN/m22)节点荷载计算全跨屋面永久荷载作用下P=(1.4+0.4+0.4+0.348)61.6=2.54861.5=22.932(kN)全跨可变荷载作用下P=0.561.5+0.750.961.5=(0.5+0.90.75)61.5=10.575(kN)当基本组合由可变荷载效应控制时,上弦节点荷载设计值为1.222.932+1.4(0.5+0.90.75)61.5=1.222.932+1.410.575=42.323(kN)当当基本组合由永久荷载效应控制时,上弦节点荷

7、载设计值为1.3522.932+1.4(0.70.5+0.90.75)61.5=30.958+12.915=43.873(kN)由上可知,本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制,节点集中力设计值取 P=43.873 (kN)。屋架节点荷载计算计算是考虑下列三种荷载组合状况:全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载(左)屋架及支撑自重+半跨屋面板自重(左)+半跨屋面活荷载(左)设:由永久荷载换算得节点集中荷载; 由可变荷载换算得节点集中荷载; 由某些永久荷载(屋架及支撑自重)换算得节点集中荷载;由某些永久荷载(屋面板重)和可变荷载(屋面活荷载)换换算得节点集中荷载。则:=1.3

8、522.932=30.958(kN)=1.4(0.70.5+0.90.75)61.5=12.92(kN)=1.350.34861.5=5.47(kN)=(1.351.4+1.40.5)61.5=23.31(kN)内力计算杆 力 组 合 表名称杆件编号杆件内力系数杆件内力计算杆力(KN)P=1第一组组合第二组组合第三组组合左右全(P1+ P2)P1+P2P3+P4上弦AB0000000BD-5.34-2.20-7.54-328.126-302.416-165.72-328.126DF-7.26-3.91-11.17-490.117-439.600-230.33-490.117FH-6.78-5.

9、28-12.06-529.169-460.951-224.01-529.169下弦ab+3.17+1.67+4.84212.370190.793+100.37212.370bc+6.62+3.09+9.71426.055386.133207.43426.055cd+7.24+4.61+11.85519.954460.393+233.58519.954de+5.83+5.83+11.66511.618436.294+199.68511.618斜腹杆aB-5.17-2.10-7.27-318.993-291.861-160.28-318.993Bb+3.87+1.84+5.71250.543226

10、.771+121.44250.543bD-2.57-1.78-4.35-190.869-167.872-83.70-190.869Dc+1.19+1.58+2.77121.542101.129+42.89121.542cF-0.03-1.54-1.57-68.889-48.992-9.29-68.889Fd-1.05+1.38+0.3314.480-3.350-22.67-22.67dH+2.13-1.36+0.7733.78651.357+53.86+53.86竖腹杆Aa-0.500-0.50-21.939-21.939-14.39-21.939Cb-1.000-1.00-43.878-43

11、.878-28.78-43.878Ec-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878Gd-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878He00000003.杆件截面选取 (1)上弦杆(选用两根不等边角钢短肢相并)=-529.169kN(最大) =150.8cm =301.6cm腹杆=318.993kN,查表2.8得节点板t=10mm,支座节点板厚度t=12mm假定=60,=0.807, , 选用2L125808短肢相并,A=31.9782.28cm,6.07cm验算:=150=150由于因此由表查得,=214(2)下弦杆=519.95

12、4kN,=300 cm ,=1050cm ,节点板t=10mm,支座节点板t=12mm, =60 ,=0.807 ,选用2L125808短肢相并A=31.9782.28cm,6.07cm验算:=350=350由于因此=162.6(3)端斜腹杆aB=-318.993kN,=270.9cm ,t=10mm,=60 ,=0.807 , 选用2L100807长肢相并,A=19.3122.39cm,4.71cm验算:=150=150由于因此查表得=209.62Bd,bD,Dc同aB,计算长度=0.8(4)斜杆cF=-68.889kN,=0.8322.6 =258.08cm ,=322.6cm ,t=10

13、mm,=60 ,=0.807 , 选用2L75505,A=12.25c。长肢相并2.39cm,2.20cm验算=150=150由于因此由查表=183.78Fd dH同cF计算长度=0.8(5)竖杆Gd =-43.878kN,=0.8300 =240cm,=300cm内力小,按选取 , 选取2L505 A=9.606c =1.531.6cm =2.45cmEC, Cb同Gd =0.8 Aa也同Gd =屋架杆件截面选取表名称杆件编号内力()计算长度(cm)截面形式和规格截面面积(cm2)回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力N/mm2端部焊缝fLoxLoyixiyxy肢背肢尖上弦FH-5

14、29.169150.8301.62L125808短肢相并31.9782.286.0766.1449.691500.773214下弦cd519.95415010502L125808短肢相并31.9782.286.0765.79172.98350162.6斜腹杆aB-318.993270.9270.92L100807长肢相并19.3122.394.71113.3557.521500.788209.628- 1406- 100Bb250.543215.9269.92L100807长肢相并19.3122.394.7190.3357.30350129.7381206- 80bD-190.869237.0

15、4296.32L100807长肢相并19.3122.394.7199.1862.911500.759130.228- 906- 70Dc121.542236.24295.32L100807长肢相并19.3122.394.7198.8462.7035062.948- 606- 60cF-68.889258.08322.62L75505长肢相并12.252.392.20107.98146.641500.306183.785- 504- 50Fd-22.67257.28321.62L75505长肢相并12.252.392.20107.65146.181500.30860.085- 504- 50dH

16、+53.86279.12348.92L75505长肢相并12.252.392.20116.79158.5935043.975-505-50竖腹杆Aa-21.9392102102L5059.6061.532.45137.2585.711500.61437.205-505-50Cb-43.8781922402L5059.6061.532.45125.4997.961500.53984.745-505-50Ec-43.8782162702L5059.6061.532.45141.18110.201500.46897.605-505-50Gd-43.8782403002L5059.6061.532.4

17、5156.86122.451500.405112.785-505-50He0=283.52L705 十字形截面13.75_4.节点板计算(1)上弦节点 “B”。节点板尺寸为-25034010,只要计算Ba杆即可。对aB杆,肢背肢尖焊缝分别采用和6mm,则所需焊缝长度为:肢背:,取140mm肢尖:,取100mm对bB杆,肢背肢尖焊缝分别采用和6mm,则所需焊缝长度为:肢背:,取110mm肢尖:,取80mm为了便于在上弦搁置大型屋面板,节点板上边沿可缩进肢背8mm,用塞缝连接,这时,承受集中力P=43.873kN肢尖焊缝承担弦杆内力差N=318.993-0=318.993kN=318993N偏心矩

18、e=8-1.9=6.1cmM=Ne=31899361=19458573Nmm,,则上弦节点 “D”。节点板尺寸为-0010只要计算Db杆。对Db杆,肢背肢尖焊缝分别采用和6mm,则所需焊缝长度为:肢背:,取90mm肢尖:,取70mm对Dc杆,肢背肢尖焊缝分别采用和6mm,则所需焊缝长度为:肢背:,取60mm肢尖:,取60mm为了便于在上弦搁置大型屋面板,节点板上边沿可缩进肢背8mm,用塞缝连接,这时,承受集中力P=43.873kN肢尖焊缝承担弦杆内力差N=190.869-0=190.869kN=190869N偏心矩e=8-1.9=6.1cmM=Ne=19086961=11643009Nmm,,

19、则上弦节点 “F”。节点板尺寸为-18026010只要计算Fc杆。对Db杆,肢背肢尖焊缝分别采用和4mm,则所需焊缝长度为:肢背:,取60mm肢尖:,取50mm对Db杆,肢背肢尖焊缝分别采用和4mm,则所需焊缝长度为:肢背:肢尖:节点板上边沿可缩进肢背8mm,用塞缝连接,这时,承受集中力P=43.873kN肢尖焊缝承担弦杆内力差N=68.889-0=68.889kN=68889N偏心矩e=8-1.9=6.1cmM=Ne=6888961=4202229Nmm,,则对于节点“C”“E”“G”,所受内力较小,杆件Aa,Cb,Ec,Gd采用焊缝脚寸,最小焊缝长度。(2)下弦节点板b设计:角焊缝强度设计

20、值 Bb杆肢背和肢尖焊缝分别采用 肢背: 取120mm肢尖:取80mmDb杆同理计算取90mm取60mmCb杆内力很小,依照构造绘出节点大样图,可知节点板尺寸为290265mm下弦杆与节点板连接焊缝长度为290mm,61.14160() 满足强度规定下弦节点板c设计:角焊缝强度设计值 Dc杆肢背和肢尖焊缝分别采用 肢背 取60mm肢尖:取40mmFc杆同理计算肢背 取40mm肢尖 取40mmEc杆内力很小,依照构造绘出节点大样图,可知节点板尺寸为160175mm下弦杆与节点板连接焊缝长度为160mm55.89() 160() 满足强度规定下弦节点板d设计:角焊缝强度设计值 Fd杆肢背和肢尖焊缝

21、分别采用 肢背 取40mm肢尖:取40mmHd杆同理计算肢背 取40mm肢尖 取40mmGd杆内力很小,依照构造绘出节点大样图,可知节点板尺寸为140180mm下弦杆与节点板连接焊缝长度为140mm5.72() 160() 满足强度规定(3)支座节点板“a”计算支座反力R=7x43.873=307.111KN支座底板取用30cmx20cm。若仅考虑有加筋肋某些底板作为有效面积,则底板承受均布反力为q=R/An=307111/(300x200)=5.119(N/m) 底板厚度按两邻边支撑而另两邻边自由板计算;查表2.9=0.029,则板单位宽度最大弯矩为M=q=0.0295.119172172=4392(N/mm)底板厚度为 取t=12mm底板尺寸为-30020012(mm)加筋肋与节点板焊缝计算:一种加筋肋连接焊缝所承受偏心荷载,偏于安全取屋架支座反力四分之一(N.mm)设焊缝=8mm,焊缝计算则节点板 加筋肋与地板连接焊缝计算:设焊缝传递所有支座反力R=307.111KN初设。实际焊缝总长度为取820mm所需焊缝尺寸,采用(4)屋脊节点H,采用同号刚拼接,切角某些最大内力杆为544.15KN 取160mm拼接角钢总长,取400mm切掉=23mm 取30mm计算屋脊处弦杆与节点板连接焊缝,取按构造规定决定节点板尺寸。

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