课程设计任务书 课程名称： 钢结构课程设计 实践时间： 一 周 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013年X月X日 钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1. 结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。 2. 屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用×预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷 载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=+，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为m2，雪荷载的基本雪压标准 值为S0=m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 m2 水泥砂浆找平层 m2 保温层 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 m2 附 图 (a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、 设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直 支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三 种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2 剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层 kN/m2 水泥砂浆找平层 m2 保温层 m2 预应力混凝土屋面板 m2 屋架及支撑自重 +=m2 恒荷载总和 m2 活荷载 m2 积灰荷载 m2 可变荷载总和 m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋面可不考虑。 3.荷载组合 1.全跨永久荷载+全跨可变荷载 可变荷载效应控制的组合： F=×+×+××××6= 永久荷载效应控制的组合： F’=×+××+××××6= 故F= 2.全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨永久荷载设计值： F1=×××6= 半跨可变荷载设计值： F2=×+××××6= 屋架杆件内力组合表 杆件名称 杆件编号 单位内力作用时的内力系数 组合1 组合2 计算内里 全跨A 左半跨B 右半跨C F×A F1×A+F2×C F1×A+F2×B 上弦 AB BC、CD DE、EF FG 下弦 ac ce eg 441..64 斜腹杆 aB Bc cD De eF Fg 竖杆 Aa Cc Ee Gg 4. 截面选择 按腹杆最大内力N=查表选用中间节点板厚度t=10mm，荷载支座节点板厚度t=12mm。 1. 上弦 整个上弦不改变截面，按最大内里计算： 假定λ=60,对于双角T形钢，当绕轴失稳时属于类b截面，由附表查得 ψx= ，需要的截面几何量： A=N/ψminf= / ×310)=² ix=lox/λ=90= iy=loy/λ=300/90= 由附表选用2L80×10,A=²,ix=,iy= λx=lox/ix== λy=loy/iy=300/=<[λ]=150 双角T钢型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz b/t=<b=,故按下式计算 λyz=λy（1+⁴/loy²t²）=>λy 因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部 稳定填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块）,la=<40i=40 ×= 2.下弦 下弦不改变截面，按最大内力计算： Nmax=,lox=300cm,loy=900cm，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘 的距离约为100cm(eg节间)，可不考虑螺栓孔削弱。需要的截面几何量： ix=lox/[λ]=300/350= iy=loy/[λ]=1500/350= 由附表选用2L75×7，A=²,ix=,iy= λx=lox/ix=300/=<[λ]=350 λy=loy/iy=900/=<[λ]=350 σ=N/A=mm²<f=310N/mm² 填板每个节间放一块，l1=150cm<80i=80×=184cm 3.斜腹杆 （1）杆件aB:N=,lox=loy= 假设λ=80，对于双角T形钢，当绕轴失稳时属于类b截面，由附表 查得ψx= ，需要的截面几何量： A=N/ψminf= / ×310)=² ix=lox/λ=80= iy=loy/λ= 由附表选用2L100×6,A=²,ix=,iy= λx=lox/ix==<[λ]=150 λy=loy/iy== 双角T钢型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz b/t=<b=,故按下式计算 λyz=×b(1+loy²×t²/⁴)/t=<λx 因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局 部稳定填板放两块,la=<40i=40×=124cm (2)杆件Bc:N=,lox==×=,loy= 需要的截面几何量： ix=lox/λ=350= iy=loy/λ=350= 由附表选用2L63×4，A=²,ix=,iy= λx=lox/ix==<[λ]=350 λy=loy/iy==<[λ]=350 σ=N/A=mm²<f=310N/mm² 填板放两块，l1=<80i=80×=. （3）杆件Ee:N=,lox==×=,loy=。内里较小 可按[λ]选择截面，需要的截面几何量： ix=lox/[λ]=150= iy=loy/[λ]=150= 由附表选用2L50×6,A=²,ix=,iy= λx=lox/ix==<[λ]=150 λy=loy/iy==<[λ]=150 双角T钢型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz b/t=<b=,故按下式计算 λyz=λy（1+⁴/loy²t²）=<λx 因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局 部稳定填板放四块,la=<40i=40×= 其余杆件截面选择见表，注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜 平面计算长度lo=,其他腹杆除Aa外，lox=. 物价杆件截面选用表 杆件名称 杆件号 内里设计值（kN） 计算长度(cm) 所用截面 截面积(cm² ） 计算应力(N/mm²) 容许长细比[λ] 杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝 填板数 lox loy 上弦 FG 2L80×10 150 _____ 每节间1 下弦 eg 2L75×7 350 _____ 每节间1 斜腹杆 aB 2L100×6 150 6-160 4-120 2 Bc 2L63×4 350 4-170 4-90 2 cD 2L90×6 150 6-90 4-70 3 De 2L30×4 350 4-70 4-40 3 eF 2L56×8 150 6-40 4-30 4 Fg 2L56×8 150 6-40 4-30 4 竖杆 Aa 2L45×6 150 6-40 4-30 3 Cc 2L45×6 150 6-40 4-30 3 Ee 2L50×6 150 6-40 4-30 4 Gg 289×= ╇36×5 200 6-40 4-30 3 5.节点设计 （1）下弦节点设计”c” 先算腹杆与节点板的连接焊缝：Bc杆肢背及肢尖的焊缝的焊脚尺寸取 hf1=hf2=4mm，则所需的焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）： 肢背 lw1=257940/(3××4×200)+2×4= ,用170mm; 肢尖 lw2=257940/(6××4×200)+2×4=,用90mm. 腹杆Cc和cD的杆端焊缝同理计算，其次验算下弦杆与节点板连接焊缝， 内力差Δ N=Nce-Nac= .由斜腹杆焊缝决 定的节点板量得节点板长度是,角焊缝计算长度lw=采用hf=6mm,肢背焊缝应力为： τ1=244500/(3××6×508)=mm²<ff=200N/mm² 下线节点“c” （2）上线节点“B” 腹板aB,Bc的杆端焊缝计算同上。这里验算上线与节点板的连接焊缝：节点 板缩进8mm 肢背采用塞焊缝，承受节点荷载： Q=,hf=t/2=5mm,lw1=lw2= σ=54430/(2××5×470)=mm²<βff=×200=244N/mm² 对ΔN：τ=338120/(2××10×508)=mm² 对M：σf=6M/(2×he×lw²)=6×/(2××10× 508²)=mm² 则焊缝强度为：√（αf/βf）²＋τf²=mm²<ff=200N/mm 上弦节点“B” （3）屋脊节点“G” 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，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2L80×10，除倒棱外，竖肢需切去Δ=t+hf+5=10+10+5=25mm,按上线坡 度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设hf=10mm） ∑lw=N/×ff)= 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度： lw=4+20= 拼接角钢总长度为： l=2lw+20= ＜600mm 取拼接角钢长度为600mm. 屋脊节点“a” （4） 支座节点“a” （5） 支座节点“a” 杆端焊缝计算从略，以下给出底板等的计算 ①底板计算 支反力Rd=，混凝土强度C30，fc=mm²,所需底板净面积： An=327180/=²=² 锚栓直径取d=25mm,锚栓孔直径为50mm,则所需底板毛面积： A=An+Ao=+2×4×5+×5²/4=² 按构造要求采用地板面积为a×b=28×28=784cm²>²,垫板采用-100 ×100×12，孔径26mm,实际底板净面积为: An=784-2×4××5²/4=² 底板实际应力： q==mm² a1=√²+²= b1=×= b1/a1==,查表得β=，则： M=βqa²=×ײ=·mm 所需底板厚度： t≥√6Mmax/f=√6×205= 用t=18mm,底板尺寸为﹣280×280×18 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为V=R/4=4=, M=Ve=×=·cm,加劲肋高度、厚度与中间节点板相同 (即-378×140×10)。采用hf=6mm,验算焊缝应力： 对V τf=81800/(2××6×483)=mm² 对M σf=6×5439700/(2××6×483²) = N/mm² √(αf/βf)²+τ²=√（）²+²=mm² ③节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用hf=8mm,实际焊缝总长度： Σlw=2×(28+×2)-12×= 焊缝设计应力： σf=327180/×8×936)=mm²<βfff=×200=244N/mm² (5)下弦中央节点“g” 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， 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2L75×7， 除倒棱外，竖肢需切去Δ=t+hf+5=7+8+5=20mm,。拼接角钢 与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设hf=8mm） ∑lw=N/×ff)= 共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度： lw=4+16= 拼接角钢总长度为： l=2lw+16= ＜600mm 取拼接角钢长度为600mm. 下弦中央节点“g” 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传
