《鋼結(jié)構(gòu)》(鋼屋架)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

鋼結(jié)構(gòu)（鋼屋架）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 日期： 一、設(shè)計(jì)資料某單跨單層廠房，跨度L=24m，長(zhǎng)度54m，柱距6m，廠房?jī)?nèi)無(wú)吊車、無(wú)振動(dòng)設(shè)備，屋架鉸接于混凝土柱上，屋面采用1.56.0m太空輕質(zhì)大型屋面板。鋼材采用Q235-BF，焊條采用E43型，手工焊。柱網(wǎng)布置如圖1所示，桿件容許長(zhǎng)細(xì)比：屋架壓桿=150，屋架拉桿=350。24000550060006000600060006000600060006000500500134567891011122AB圖1 柱網(wǎng)布置圖二、屋架形式及幾何尺寸 如圖2所示。圖2 屋架形式及幾何尺寸三、荷載1. 永久荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）大型屋面板 （0.50 +0.001*本人學(xué)號(hào)后三位數(shù)）kN/m2（例如：學(xué)號(hào)為070807110190，則屋面板荷載為：0.50+0.001*190=0.69kN/m2）防水層 0.10kN/m2屋架及支撐自重 0.15kN/m2懸掛管道 0.05kN/m22. 可變荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）屋面活荷載按學(xué)號(hào)選?。▍⒁?jiàn)下表）； 雪荷載 0.30kN/m2 屋面活荷載的取值 (kN/m2)學(xué)號(hào)個(gè)位1234567890活荷載0.500.520.540.560.580.600.620.640.660.68四、課程設(shè)計(jì)要求1. 掌握鋼屋架荷載的計(jì)算；2. 掌握桿件內(nèi)力的計(jì)算和組合，桿件的計(jì)算長(zhǎng)度、截面形式，截面選擇及構(gòu)造要求，填板的設(shè)置及節(jié)點(diǎn)板的厚度； 3. 掌握普通鋼屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的原則和要求，主要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及計(jì)算和構(gòu)造；掌握鋼屋架施工圖的內(nèi)容和繪制。 五、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排序號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1 布置設(shè)計(jì)任務(wù)； 屋蓋支撐布置，按比例繪出屋架結(jié)構(gòu)及支撐布置圖； 選擇鋼材及焊接材料； 荷載計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合；自選周一2 設(shè)計(jì)各桿件截面；同上周二3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)、一個(gè)上弦節(jié)點(diǎn)、支座節(jié)點(diǎn)、屋脊節(jié)點(diǎn)及下弦中央節(jié)點(diǎn)。同上周三4 繪制鋼屋架施工圖，包括：1、屋架結(jié)構(gòu)圖、上弦和下弦平面圖、必要的剖面圖和零件大圖。2、屋架簡(jiǎn)圖（單線圖）3、各零部件詳細(xì)編號(hào)，填寫材料表4、設(shè)計(jì)說(shuō)明。同上周四5完善施工圖及計(jì)算書同上周五六、上交內(nèi)容1、屋蓋支撐布置，按比例繪出屋架結(jié)構(gòu)及支撐布置圖；2、屋架結(jié)構(gòu)圖、上弦和下弦平面圖、必要的剖面圖和零件大圖。3、屋架簡(jiǎn)圖（單線圖）4、各零部件詳細(xì)編號(hào)，填寫材料表5、設(shè)計(jì)說(shuō)明。鋼結(jié)構(gòu)（鋼屋架）課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書三明學(xué)院建筑工程學(xué)院結(jié)構(gòu)教研室鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書本指導(dǎo)書根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求指出了設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的原則和應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)其中某些問(wèn)題作了必要的說(shuō)明。更為一般的設(shè)計(jì)原理、方法及參考數(shù)據(jù)，可查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)程規(guī)范。一、課程設(shè)計(jì)目的要求課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)過(guò)程，是對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的總結(jié)。要求學(xué)生通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)布置和受力特點(diǎn)，掌握鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載組合和內(nèi)力分析，掌握鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等。要求在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，參考已學(xué)過(guò)的課本及有關(guān)資料，綜合應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的材料、連接和基本構(gòu)件的基本理論、基本知識(shí)，進(jìn)行整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制鋼結(jié)構(gòu)施工圖。二、設(shè)計(jì)資料和任務(wù)參見(jiàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書三、鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 材料選擇根據(jù)荷載性質(zhì)，鋼材可采用Q235-BF，要求保證屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎試驗(yàn)及碳、硫、磷含量合格。屋架連接方法采用焊接，焊條可選用E43型，手工焊。3.2 屋架形式及幾何尺寸因屋面采用大型屋面板，屋面坡屋i110，故宜采用梯形屋架。屋架計(jì)算跨度應(yīng)取l。=l-2150=24000-300=23700mm。屋架端部高度H。與屋架中部高度及屋面坡度相關(guān)，當(dāng)梯形屋架與柱鉸接時(shí)，屋架端部高度取1.62.2m。為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)荷載，腹桿體系采用節(jié)間為3m的人字形式，屋面板傳來(lái)的荷載，正好作用在節(jié)點(diǎn)上，使之傳力更好。屋架跨中起拱L500。3.3 支撐布置根據(jù)車間長(zhǎng)度、屋架跨度、荷載情況以及吊車設(shè)置情況，布置上、下弦橫向水平支撐、垂直支撐和系桿，屋脊節(jié)點(diǎn)及屋架支座處沿廠房通長(zhǎng)設(shè)置剛性系桿，屋架下弦沿跨中通長(zhǎng)設(shè)一道柔性系桿。凡與支撐連接的屋架可編號(hào)為GWJ2，其它編號(hào)均為GWJl。四、荷載和內(nèi)力計(jì)算4.1 荷載計(jì)算屋面活荷載與雪載一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，可取其中較大者進(jìn)行計(jì)算。荷載計(jì)算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，對(duì)重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計(jì)算。4.2 荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，應(yīng)考慮以下兩種荷載組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨永久荷載+半跨可變荷載4.3 內(nèi)力計(jì)算按圖解法、數(shù)解法、電算法均可計(jì)算屋架各桿內(nèi)力。先求出單位荷載作用于各節(jié)點(diǎn)時(shí)的內(nèi)力，即內(nèi)力系數(shù)，然后可求出當(dāng)荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點(diǎn)時(shí)的桿件內(nèi)力，并求出三種荷載組合下的桿件內(nèi)力。取其中不利內(nèi)力（正、負(fù)最大值）作為設(shè)計(jì)屋架的依據(jù)。可列表計(jì)算。跨中附近斜腹件的內(nèi)力發(fā)生變號(hào)，由于考慮了施工階段荷載的不利分布。如果按照正確的施工方法，屋面板采用對(duì)稱吊裝，就不會(huì)出現(xiàn)桿件內(nèi)力的變號(hào)。五、桿件截面設(shè)計(jì)屋架跨度不大于30m時(shí)，上弦、下弦可不改變截面，按最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。上弦桿計(jì)算長(zhǎng)度，在屋梁平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長(zhǎng)度。在屋梁平面外，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況（按大型屋面板與屋梁保證三點(diǎn)焊，故取兩塊屋面板寬度），其計(jì)算長(zhǎng)度大于屋架平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度，故截面宜選用兩個(gè)不等肢角鋼，短肢相并。節(jié)點(diǎn)板厚度需按腹桿的最大內(nèi)力選用。軸心拉桿，可按強(qiáng)度要求選擇截面。對(duì)軸心壓桿，可先假定長(zhǎng)細(xì)比（弦桿=80100，腹桿100120）選擇截面再進(jìn)行驗(yàn)算。屋架所有的桿件還應(yīng)滿足長(zhǎng)細(xì)比限值的要求。六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)一般步驟是：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的焊腳尺寸和焊縫長(zhǎng)度，然后根據(jù)此焊縫長(zhǎng)度的大小按比例繪出節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小，最后驗(yàn)算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。用作圖法求節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小時(shí)，應(yīng)按角度準(zhǔn)確畫出各桿件的軸線和輪廓線，各桿件的形心線應(yīng)盡量與桿件軸線重合并取5mm的整數(shù)，再考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作、裝配等誤差，按比例繪出各桿件端部及腹桿焊縫的位置，在此基礎(chǔ)上作出節(jié)點(diǎn)詳圖。節(jié)點(diǎn)板的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、規(guī)則，至少有兩邊平行。如矩形、梯形、直角梯形等。七、屋架施工圖屋架施工圖是指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造和安裝的技術(shù)文件，同時(shí)也是編制工程預(yù)算的依據(jù)和工程竣工后的存檔資料。因此，務(wù)須做到清晰、明確，準(zhǔn)確無(wú)誤，表達(dá)詳盡。1屋架施工圖一般按運(yùn)輸單元繪制。當(dāng)屋架對(duì)稱時(shí)，可僅繪制半榀屋架。施工圖上應(yīng)包括屋架正面圖、上弦和下弦平面圖以及必要的側(cè)面圖、剖面圖和零件圖。2圖紙的左上角用適當(dāng)比例繪制屋架簡(jiǎn)圖（單線圖），左半跨注明屋架桿件的幾何軸線尺寸，右半跨注明桿件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，并注明屋架跨中央的起拱高度（屋架圖上不必表示）。圖紙正中為屋架正面和上、下弦平面圖。右上角是材料表，把所有桿件和零部件的編號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度、數(shù)量（正、反）及重量等均填于表中，以備配料和計(jì)算用鋼量，并可供配備起重和運(yùn)輸設(shè)備時(shí)參考。3屋架施工圖通常采用兩種比例尺繪制。屋架桿件的軸線一般用1：201：30，而節(jié)點(diǎn)尺寸和桿件截面尺寸用1：101：15的比例尺繪制。對(duì)重要節(jié)點(diǎn)和特殊零部件還可加大些，以清楚地表達(dá)節(jié)點(diǎn)的細(xì)部尺寸。4施工圖上應(yīng)注明各零部件的型號(hào)和主要幾何尺寸，包括加工尺寸（宜取5mm的倍數(shù)）、定位尺寸、孔洞位置以及對(duì)工廠制造和工地安裝的要求。定位尺寸主要有：節(jié)點(diǎn)中心至各桿件桿端和至節(jié)點(diǎn)板邊緣（上、下和左、右）的距離、軸線至角鋼肢背的距離等。螺栓孔位置要符合螺栓排列的要求。工廠制造和工地安裝要求主要包括：零部件切角、切肢、削棱、孔洞直徑和焊縫尺寸等均應(yīng)在施工圖中注明。工地安裝焊縫和安裝螺栓應(yīng)標(biāo)注其符號(hào)。5施工圖中的各零部件應(yīng)加以詳細(xì)編號(hào)，其次序按主次、上下和左右排列。完全相同的零部件用同一編號(hào)，如兩個(gè)零部件形狀和尺寸完全一樣，僅因開(kāi)孔位置或切角等不同，使兩構(gòu)件成鏡面對(duì)稱時(shí)，可采用同一編號(hào)而只須在材料表中用正、反字樣注明，以示區(qū)別。6施工圖上還應(yīng)有文字說(shuō)明。其內(nèi)容主要有：鋼材的鋼號(hào)、焊條型號(hào)和焊接方法、質(zhì)量要求，圖中未注明的焊縫和螺栓孔尺寸，防銹處理方法，以及運(yùn)輸、安裝和制造要求等。此外，對(duì)一些在施工圖上難以用圖而宜用文字表達(dá)清楚的內(nèi)容亦可用文字加以說(shuō)明。八、主要參考文獻(xiàn)1 董軍. 鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì). 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008 2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500172003）. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，20033 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范北京：中國(guó)