鋼結構課程設計任務書-吳顏玉打字

1、. 鋼結構課程設計例題、設計資料某一單層單跨工業(yè)長房。廠房總長度為120m，柱距6m，跨度為27m。車間內設有兩臺中級工作制橋式吊車。該地區(qū)冬季最低溫度為20。屋面采用1.5m6.0m預應力大型屋面板，屋面坡度為i=1:10。上鋪120mm厚泡沫混凝土保溫層和三氈四油防水層等。屋面活荷載標準值為0.6kN/，雪荷載標準值為0.75kN/，積灰荷載標準值為0.5kN/。屋架采用梯形鋼屋架，其兩端鉸支于鋼勁混凝土柱上。柱頭截面為400mm400mm，所用混凝土強度等級為C20。根據(jù)該地區(qū)的溫度及荷載性質，鋼材采用Q235AF，其設計強度f=215kN/,焊條采用E43型，手工焊接。構件采用鋼板及熱

2、軋鋼勁，構件與支撐的連接用M20普通螺栓。屋架的計算跨度：Lo=270002150=26700mm，端部高度：h=2000mm（軸線處），h=2015mm（計算跨度處）。二、結構形式與布置屋架形式及幾何尺寸見圖1所示。 圖1 屋架形式及幾何尺寸屋架支撐布置見圖2所示。符號說明：GWJ-（鋼屋架）；SC-（上弦支撐）：XC-（下弦支撐）； CC-（垂直支撐）；GG-（剛性系桿）；LG-（柔性系桿） 圖2 屋架支撐布置圖三、荷載與內力計算1.荷載計算荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計算。永久荷載標準值放水層（三氈四油上鋪小石子） 0.35kN/找平層（20mm厚水泥砂漿） 0.022

3、0=0.40kN/保溫層（120mm厚泡沫混凝土） 0.12*6=0.70kN/預應力混凝土大型屋面板 1.40kN/鋼屋架和支撐自重 0.12+0.01127=0.417kN/管道設備自重 0.10 kN/總計 3.387kN/可變荷載標準值雪荷載 0.75kN/積灰荷載 0.50kN/總計 1.25kN/永久荷載設計值 1.23.387=4.0644 kN/（由可變荷載控制）可變荷載設計值 1.41.25=1.75kN/2.荷載組合設計屋架時，應考慮以下三種組合：組合一 全跨永久荷載+全跨可變荷載 屋架上弦節(jié)點荷載 P=(4.0644+1.75) 1.56=52.3296 kN組合二 全跨

4、永久荷載+半跨可變荷載 屋架上弦節(jié)點荷載 =4.06441.56=36.59 kN =1.751.56=15.75 kN組合三 全跨屋架及支撐自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷載 屋架上弦節(jié)點荷載 =0.4171.21.56=4.5 kN =(1.41.2+0.751.4) 1.56=24.57 kN3.內力計算本設計采用程序計算桿件在單位節(jié)點力作用下各桿件的內力系數(shù)，見表1。由表內三種組合可見：組合一，對桿件計算主要起控制作用；組合三，可能引起中間幾根斜腹桿發(fā)生內力變號。如果施工過程中，在屋架兩側對稱均勻鋪設面板，則可避免內力變號而不用組合三。注：表內負責表示壓力；正值表示拉力圖3 屋架接

5、點圖四、桿件截面設計腹桿最大內力，N=-619.16KN，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：支座節(jié)點板剛度取14mm；其余節(jié)點板與墊板厚度取12mm。1.上弦桿整個上弦桿采用相同一截面，按最大內力計算，N=-1117.37KN計算長度： 屋架平面內取節(jié)間軸線長度=150.8cm 屋架平面外根據(jù)支撐，考慮到大型屋面板能起一定的支撐作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)間長度：=3000cm因為2，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相并，見圖4 圖 4 上弦截面 設=60，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，=0.807需要截面積 =6440需要回轉半徑=2.51 cm=5.00 cm根據(jù)需要的、 查角鋼型鋼表，初選 2 L 1

6、6010014，A=6940， =2.80cm ， =7.86m。按所選角鋼進行驗算=52.9=150=38=150由于則：=150 由于 ，只需求出，查軸心受力穩(wěn)定系數(shù)表，0.8384 =192N/215 N/ 所選截面合適。2 .下弦桿整個下弦桿采用同一截面，按最大內力計算，N=1169.52kN計算長度：屋架平面內取節(jié)點間軸線長度=4500mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取=13350mm計算需要凈截面面積=5439.6選用 2 L1409014（短肢相并），見圖5。 圖 5 下弦截面A=6940， =2.51cm，=6.93cm。按所選角鋼進行截面驗算，?。ㄈ袈菟字行闹凉?jié)點板邊緣距離大于

7、100mm，則可不計截面削弱影響） =191.7 N/215 N/ =179.3 =250 =192.6=350 所選截面滿足要求。3. 端斜桿Ba已知N-619.16kN，253.9cm因為，故采用等肢角鋼，使選用角鋼2 L 10012,見圖6 圖 6 端斜桿BaA4560，3.03cm，4.64cm截面剛度和穩(wěn)定驗算= =83.8 =150= =54.7 =150由于=14.730.6624205N/215 N/ 所選截面滿足要求。填板放兩塊，=84.6 cm40=403.03=121.2 cm4. 斜桿Bb已知N=497.1kN計算長度：屋架平面內取節(jié)點間軸線長度=0.8l=0.8262

8、2=2097.6mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取=2622mm選用 2 L1006，見圖7。 圖 7 斜桿BbA=2386， =3.10cm，=4.44cm。 =208.34 N/215 N/ =67.7 =350 =59.1=350 所選截面滿足要求。填板放兩塊，=87.4cm80=803.10=248cm5.再分腹桿c1G=-252.991kN， =-208.6kN，=4174 mm計算長度：屋架平面內取節(jié)點間軸線長度=0.8l=0.82087=1669.6mm 屋架平面外根據(jù)支撐布置取=（0.75+0.25）=4174（0.75+0.25）=4396mm選用 2 L1006，見圖8。 圖

9、8 再分腹桿c1G 圖 9 中豎桿Je A=2386， =3.10cm，=4.44cm。 =53.9 =350 =99=350 由于=25.50.5182204.6N/215 N/所選截面滿足要求填板放兩塊，=109.9cm40=403.10=124cm6.中豎桿Je已知N0，0.9 335301.5cm中間豎桿選用2 L756的角鋼，并采用十字形截面，見圖9A=17.6, cm,=103.6 =150 所選截面滿足要求填板放五塊，=60.3cm40=402.45=98cm其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結果見表2；.桿件名稱內力設計值N（KN）計算長度（cm）選用截面截面積A（）回轉半

10、徑（cm）計算應力（N/）填板(塊)上弦桿-1117.37150.8300短肢相并2L160*100*1469.42.807.8653.91500.8384-1922（3）下弦桿1169.54501335短肢相并2L140*90*14612.516.93179.3350/191.71（2）Aa-27.74201.5201.5T型截面2L50*517.61.532.53131.71500.3795-41.52Ba-619.16253.9253.9 T型截面2L100*1245.63.034.6483.81500.6624-2052Bb497.1209.76262.2T型截面2L100*623.8

11、63.104.4467.7350/208.32Cb-55.48184230T型截面2L50*59.61.532.53120.31500.6624-136.12Db-412.77229.84287.3T型截面2L100*1245.63.034.4675.91500.7146-125.72Dc304.03229.84287.3T型截面2L75*617.62.313.5399.5350/172.72Ec-83.22208260T型截面2L75*617.62.313.5397.71500.5701-82.92E140.50151.2189T型截面2L50*59.61.532.5398.8350/42.

12、211F1-55.48104130T型截面2L50*59.61.532.53681500.763-75.71c1-252.99166.96439.6T型截面2L100*623.863.104.44105.81500.5182-204.62G1-208.6Gd2.36261.2326.5T型截面2L75*617.62.313.53113150/1.342-138.052500.475-165.72Hd0.00244305T型截面2L75*617.62.313.531051500.5230.002H20.00162.8203.5T型截面2L50*59.61.532.53106.41500.5140

13、.002I20.00137.25152.5T型截面2L50*59.61.532.5379.71500.6880.001J2-d2164.55179.92449.8T型截面2L75*617.62.313.53129.6350/93.52-2.881500.688-4.22Je0.00301.5301.5十字型截面2L75*617.6=2.91=2.91103.6150/0.002五、節(jié)點設計用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值 各桿件內力由表2查得，最小焊縫長度不應小于1. 下弦節(jié)點b見圖10 圖 10 下弦節(jié)點b（1） 斜桿Bb與節(jié)點的連接焊縫計算：N=497.1kN設肢背與肢尖

14、的焊角尺寸分別為6mm和5mm。所需焊縫長度為：肢背： +12=285.6mm，取270mm肢尖： +10=158mm，取170mm（2） 斜桿Db與節(jié)點的連接焊縫計算：N=412.77kN設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm。所需焊縫長度為肢背： +12=216.7，取250mm肢尖： +10=132.8，取150mm（3）豎桿Cb與節(jié)點板連接焊縫計算：N = 55.48kN因其內力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸=5mm焊縫長度40mm，取=60mm（4）下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內力差 N=1828.87-329499.87KN，設肢尖與肢背的焊腳尺寸

15、為6mm，所需焊縫長度為：肢背： +12=260，取300mm肢尖： +12=136，取150mm（5）節(jié)點板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配等誤差，按比列作出構造詳圖，從而定出節(jié)點尺寸。如圖11所示 圖 11 節(jié)點板b尺寸2 .上弦節(jié)點B 圖12 上弦節(jié)點B（1）斜桿Bb與節(jié)點板連接焊縫計算，與下弦節(jié)點b中Bb桿計算相同。（2）斜桿Ba與節(jié)點板連接焊縫計算，N=619.16kN。設肢背與與肢尖的焊腳尺寸分別為10mm和6mm。所需焊縫長度為肢背： +20=184.27，取200mm肢尖： +12=165.6，取180mm（3）上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：為了便

16、于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫將上弦角鋼和節(jié)點板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計算，計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。假定集中荷載P由槽焊縫承受，P=55.3296kN，焊腳尺寸為5mm所需槽焊縫長度為:+10=+10=59.51mm ,取=65mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內力差 N=619.38-0.0619.38kN偏心距 e =100-24.375.7mm設肢尖焊腳尺寸8mm，設需焊縫長度為480mm，則 （4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖13所示圖 13 節(jié)點板B尺寸3 .屋脊節(jié)點J見圖14圖14 屋脊節(jié)點J（1）

17、 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：弦桿一般用與上弦桿同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼接角鋼進行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節(jié)點板來補償。拼接一側的焊縫長度可按弦桿內力計算。N=1117.37KN，設肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm，則需焊縫長度為，取=375mm拼接角鋼長度取2375+50800mm（2）弦桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：上弦肢背與節(jié)點板用槽焊縫，假定承受節(jié)點荷載上弦肢尖與節(jié)點板用角焊縫，按上弦桿內力的15%計算。N=1117.3715%1167.6kN，設焊腳尺寸為8mm，弦桿一側焊縫長度為250 mm， （3）中豎桿與節(jié)點板的連接焊縫計算：N=

18、0kN此桿內力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取焊腳尺寸=5mm焊縫長度40mm，取=60mm（4）斜桿J2與節(jié)點板連接焊縫的計算N=164.55KN，設肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm，所需焊縫長度為：肢背：，取=100 mm肢尖：，取焊縫長度=60mm（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖15所示圖 15 節(jié)點板J尺寸4 .下弦跨中節(jié)點e見圖16圖 16 下弦跨中節(jié)點e（1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算：拼接角鋼與下弦桿截面相同，傳遞內力N=1012.51kN設肢尖、肢背焊腳尺寸為8mm，則需焊縫長度為，取=300mm拼接角鋼長度不小于2300+12=612mm（2）弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：按下弦桿內力的15%計算。設肢背、肢尖焊腳尺寸為6mm，弦桿一側需焊縫長度為肢背：，取=90mm肢尖：，按構造要求，取焊縫長度 48mm，取 =60mm（4）節(jié)點板尺寸：方法同前，如圖17所示圖 17 節(jié)點板e尺寸5 .端部支座節(jié)點a圖18 支座節(jié)點a（1）為便于施焊，下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離一般不小于下弦伸出肢的寬度，故可取為160mm。在節(jié)點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點板的高度相同，厚度同端部節(jié)點板為14mm。支座底板計算：支座反力取加勁肋的寬度為80mm，考