30m跨廠房普通鋼屋架設計

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學 鋼結(jié)構(gòu)設計原理 課程設計（說明書）題目： 30m跨廠房普通鋼屋架設計院（系）： 土木建筑工程學院 專業(yè)班級： 建筑121班 學 號： 120501028 學生姓名： 王 晶 指導教師： 張玉梅 教師職稱： 副教授 起止時間：2016.03.07-2016.03.18課程設計（論文）任務及評語 學院： 土木建筑工程學院 教研室：結(jié)構(gòu)教研室學 號120501028學生姓名王晶專業(yè)班級建筑121課程設計（論 文）題 目 30m跨廠房普通鋼屋架設計）課程設計（論文）任務1.完成計算說明書一份（A4紙打?。?內(nèi)容包括：1）設計資料、設計依據(jù)2）選擇鋼屋架的材料，并明確提出對保證項

2、目的要求；3）確定屋架形式及幾何尺寸，屋架及支撐布置；4）進行荷載匯集、桿件內(nèi)力計算、內(nèi)力組合，選擇各桿件截面；5）節(jié)點設計：設計下弦節(jié)點、上弦節(jié)點、支座節(jié)點、屋脊節(jié)點及下弦中央節(jié)點等。6）填板設置7）材料統(tǒng)計2.繪制鋼屋架施工圖一張（1#圖紙） 圖面內(nèi)容：1）屋架幾何尺寸及內(nèi)力圖（1：100）；2）屋架施工圖； 3）上、下弦桿俯視圖；4）端豎桿、中豎桿側(cè)視圖；5）支座詳圖；6）材料表7）設計說明。注：軸線比例1:20，桿件比例1:10指導教師評語及成績成績： 指導教師簽字： 年 月 日目錄一、設置屋蓋支撐1二、屋架的幾何尺寸計算2三、屋架荷載分析內(nèi)力匯計算3 3.1 永久荷載標準值33.2可

3、變荷載標準值33.3荷載效應組合33.4內(nèi)力計算4四、桿件截面設計84.1端部斜桿BL84.2上弦桿94.3下弦桿94.4腹桿DM104.5再分式腹桿PR、KR114.6斜桿HO124.7斜桿HP124.8豎桿AL134.9 桿件計算結(jié)果匯總14五、節(jié)點設計175.1下弦節(jié)點175.2上弦節(jié)點B185.3屋脊結(jié)點K205.4下弦跨中節(jié)點Q21六、端部支座和支座節(jié)點L設計236.1支座底板的尺寸236.2節(jié)點板的尺寸246.3加勁肋的尺寸24 參考文獻26一、設置屋蓋支撐 車間跨度為30m，廠房總長度90m，柱距6m，車間內(nèi)設有兩臺300/50kN中級工作制吊車，工作溫度高于-20，無侵蝕性介質(zhì)

4、，地震設防烈度為6度，屋架下弦標高為12.5m；采用1.56m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，II級防水，卷材屋面，屋架采用梯形鋼桁架，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為，混凝土強度等級為C25，屋架采用的鋼材為Q235B鋼，焊條為E43型。圖1.1 上弦橫向水平支撐布置圖圖1.2 下弦橫向和縱向水平支撐布置圖圖1.3 屋架外形圖二、屋架的幾何尺寸計算 車間跨度為30m，廠房總長度90m，柱距6m，屋架下弦標高為12.5m；兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為。,屋面坡度。軸線外間距150。圖2.1 屋架幾何尺寸圖三、屋架荷載分析內(nèi)力匯計算 3.1 永久荷載標準值 改性瀝

5、青防水層 0.35kN/m2 20厚1：2.5水泥砂漿找平層 0.4 kN/m2 100厚加氣混凝土保溫層 0.9kN/m2 預應力混凝土大型屋面板（包括灌縫） 1.4kN/m2 屋架和支撐自重 （0.120+0.011×30）=0.45kN/m2總計 3.2kN/m2 3.2可變荷載標準值基本風壓 0.35kN/m2基本雪壓 0.45kN/m2積灰荷載 0.75kN/m2不上人屋面活荷載 0.7kN/m23.3荷載效應組合由可變荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合所以本設計按永久荷載效應控制。3.3.3節(jié)點荷載3.4內(nèi)力計算圖3.1 屋架結(jié)構(gòu)計算圖表3.1 內(nèi)力計算表第1頁

6、共4 頁桿件內(nèi)力系數(shù)單項荷載內(nèi)力內(nèi)力組合不利組合類型編號全跨半跨恒載活載恒載+全跨活載恒載+半跨活載全跨半跨上弦桿AB-3.54-2.29-137.64-64.68-41.84-202.31-179.47-202.31AB-3.54-1.25-137.64-64.68-22.84-202.31-160.47-202.31BC-6.97-4.77-270.99-127.34-87.15-398.34-358.14-398.34BC-6.97-2.2-270.99-127.34-40.19-398.34-311.19-398.34CD-9.57-6.54-372.08-174.84-119.49-

7、546.93-491.57-546.93CD-9.57-3.03-372.08-174.84-55.36-546.93-427.44-546.93DE-12.48-8.42-485.22-228.01-153.83-713.23-639.06-713.23DE-12.48-4.06-485.22-228.01-74.18-713.23-559.40-713.23續(xù)表3.1 內(nèi)力計算表第2頁 共4 頁桿件內(nèi)力系數(shù)單項荷載內(nèi)力內(nèi)力組合不利組合類型編號全跨半跨恒載活載恒載+全跨活載恒載+半跨活載全跨半跨上弦桿EF-14.08-9.31-547.43-257.24-170.09-804.67-717.

8、52-804.67EF-14.08-4.78-547.43-257.24-87.33-804.67-634.76-804.67FG-16.02-10.23-622.86-292.69-186.90-915.54-809.76-915.54FG-16.02-5.79-622.86-292.69-105.78-915.54-728.64-915.54GH-16.75-10.36-651.24-306.02-189.28-957.26-840.52-957.26GH-16.75-6.39-651.24-306.02-116.75-957.26-767.99-957.26HI-17.65-10.26-

9、686.23-322.47-187.45-1008.70-873.68-1008.70HI-17.65-7.39-686.23-322.47-135.02-1008.70-821.25-1008.70IJ-13.18-7.47-512.44-240.80-136.48-753.24-648.92-753.24IJ-13.18-0.337-512.44-240.80-6.16-753.24-518.60-753.24JK-17.62-9.55-685.07-321.92-174.48-1006.98-859.54-1006.98JK-17.62-8.07-685.07-321.92-147.44

10、-1006.98-832.50-1006.98下弦桿LM-7.51-2.91-291.99-137.21-53.17-429.20-345.15-429.20LM-7.51-4.6-291.99-137.21-84.04-429.20-376.03-429.20MN-2.110.91-82.04-38.5516.63-120.59-65.41-120.59MN-2.11-3.02-82.04-38.55-55.18-120.59-137.21-137.21NO1.563.5860.6528.5065.4189.15126.06126.06NO1.56-1.5260.6528.50-27.778

11、9.1532.8889.15OP3.483.58135.3063.5865.41198.88200.71200.71續(xù)表3.1 內(nèi)力計算表第3頁 共4 頁桿件內(nèi)力系數(shù)單項荷載內(nèi)力內(nèi)力組合不利組合類型編號全跨半跨恒載活載恒載+全跨活載恒載+半跨活載全跨半跨下弦桿OP3.48-0.11135.3063.58-2.01198.88133.29198.88PQ4.222.48164.0777.1045.31241.17209.38241.17PQ4.221.72164.0777.1031.42241.17195.50241.17腹桿AL-3.19-2.53-124.03-58.28-46.22-182

12、.31-170.25-182.31AL-3.19-0.66-124.03-58.28-12.06-182.31-136.09-182.31BL-5.21-0.010-202.56-95.19-0.17-297.75-202.74-297.75BL-5.211.77-202.56-95.1932.34-297.75-170.23-297.75BM-0.586-0.095-22.78-10.71-1.74-33.49-24.52-33.49BM-0.5860.49-22.78-10.718.95-33.49-13.83-33.49CM-0.530.465-20.61-9.688.50-30.29-

13、12.11-30.29CM-0.53-0.066-20.61-9.68-1.21-30.29-21.81-30.29DM-3.65-2.25-141.91-66.69-41.11-208.60-183.02-208.60DM-3.651.41-141.91-66.6925.76-208.60-116.15-208.60DN-0.280.063-10.89-5.121.15-16.00-9.74-16.00DN-0.280.22-10.89-5.124.02-16.00-6.87-16.00EN-0.18-0.257-7.00-3.29-4.70-10.29-11.69-11.69EN-0.18

14、0.075-7.00-3.291.37-10.29-5.63-10.29FN-2.88-1.63-111.97-52.62-29.78-164.59-141.75-164.59FN-2.88-1.25-111.97-52.62-22.84-164.59-134.81-164.59續(xù)表3.1 內(nèi)力計算表第4頁 共4 頁桿件內(nèi)力系數(shù)單項荷載內(nèi)力內(nèi)力組合不利組合類型編號全跨半跨恒載活載恒載+全跨活載恒載+半跨活載全跨半跨腹桿FO-0.47-0.41-18.27-8.59-7.49-26.86-25.76-26.86FO-0.47-0.06-18.27-8.59-1.10-26.86-19.37-26

15、.86GO-0.06-0.21-2.33-1.10-3.84-3.43-6.17-6.17GO-0.060.145-2.33-1.102.65-3.430.32-3.43HO-2.16-1.05-83.98-39.46-19.18-123.44-103.16-123.44HO-2.16-1.1-83.98-39.46-20.10-123.44-104.08-123.44HP-0.77-0.935-29.94-14.07-17.08-44.01-47.02-47.02HP-0.770.162-29.94-14.072.96-44.01-26.98-44.01IP-0.134-0.35-5.21-

16、2.45-6.39-7.66-11.60-11.60IP-0.1340.213-5.21-2.453.89-7.66-1.32-7.66PR-2.26-0.457-87.87-41.29-8.35-129.16-96.22-129.16PR-2.26-1.8-87.87-41.29-32.89-129.16-120.75-129.16IR-3.28-1.712-127.53-59.93-31.28-187.45-158.80-187.45IR-3.28-1.564-127.53-59.93-28.57-187.45-156.10-187.45JR0.020.1880.780.373.431.1

17、44.214.21JR0.02-0.1650.780.37-3.011.14-2.24-2.24KR-2.26-0.457-87.87-41.29-8.35-129.16-96.22-129.16KR-2.26-1.8-87.87-41.29-32.89-129.16-120.75-129.16KQ0.560.2821.7710.235.1232.0026.8932.00四、桿件截面設計腹桿最大內(nèi)力，N= 297.75kN，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：支座節(jié)點板厚度取20mm；其余節(jié)點板與填板厚度取8mm。本設計中常使，保證達到支撐的近于等穩(wěn)的條件。4.1端部斜桿BL 最不利內(nèi)力N= -297.

18、75kN（壓桿），計算長度：截面選用2 L100×14，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.1.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）整體穩(wěn)定驗算故，上弦桿繞x軸彎扭屈曲，按b類截面查得，則（滿足條件） 填板放置個數(shù)的確定：，故填板個數(shù)為2個。4.2上弦桿 整個上弦桿采用相同截面，按最大內(nèi)力計算，N= -1008.7kN（壓桿） 計算長度： 截面選用2 L200×125×14，且短肢相并，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.2.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）整體穩(wěn)定驗算 故，上弦桿繞y軸彎扭屈曲，按b類截面查得，則（滿足條件） 填板放置個數(shù)的確定：

19、，故填板個數(shù)為1個。4.3下弦桿整個下弦桿采用相同截面，按最大內(nèi)力計算，N=-429.2KN（壓桿）計算長度： 截面選用2 L200×125×14，且短肢相并，肢背間距截面幾何特性：，。4.3.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）強度驗算 （滿足條件） 填板放置個數(shù)的確定：，故填板個數(shù)為1個。4.4腹桿DM桿件承受最不利內(nèi)力組合值N=-208.6kN（壓桿）計算長度：截面選用2 L100×10，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.4.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）強度驗算 （滿足條件）桿件所承受的內(nèi)力荷載較小，不必進行穩(wěn)定性驗算。 填板放置個數(shù)的確定

20、：，故填板個數(shù)為2個。4.5再分式腹桿PR、KR 計算長度系數(shù)： 計算長度： 截面選用2 L 90×56×8，且短肢相并，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）強度驗算 （滿足條件）桿件所承受的內(nèi)力荷載較小，不必進行穩(wěn)定性驗算。 填板放置個數(shù)的確定：，故填板個數(shù)為1個。4.6斜桿HO桿件承受最不利內(nèi)力組合值N=-123.44kN（壓桿）計算長度：截面選用2 L63×8，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.6.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）整體穩(wěn)定驗算故，上弦桿繞x軸彎扭屈曲，按b類截面查得，則（滿足條件） 填板放置個數(shù)

21、的確定：，故填板個數(shù)為4個。4.7斜桿HP 桿件承受最不利內(nèi)力組合值N=31.088kN（壓桿）計算長度： 截面選用2 L63×8，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.7.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）整體穩(wěn)定驗算故，上弦桿繞x軸彎扭屈曲，按b類截面查得，則（滿足條件） 填板放置個數(shù)的確定：，故填板個數(shù)為4個。4.8豎桿AL桿件承受最不利內(nèi)力組合值N=-182.31kN（壓桿）計算長度：截面選用2 L63×8，肢背間距，所提供的截面幾何特性：，。4.8.1剛度驗算 （滿足條件） （滿足條件）整體穩(wěn)定驗算 故，上弦桿繞x軸彎扭屈曲，按b類截面查得，則（滿足條件）

22、填板放置個數(shù)的確定：，故填板個數(shù)為2個。4.9 桿件計算結(jié)果匯總表4.1 各桿件計算長度桿件名稱計算長度桿件名稱計算長度上弦桿15066024下弦桿30006000AL21002100GO29182918BL26542654HO2722.43403BM26862686HP2722.43403CM23722372IP31913191DM2238.42923PR22914290DN2238.42923KR22914290EN26452645JR16641664FN25283160IR1832.82291FO25283160KQ34643464表4.2 桿件截面驗算匯總表桿件名稱內(nèi)力設計值（KN）選

23、用截面截面積回轉(zhuǎn)半徑計算應力填板上弦-1008.72L200×125×1487.83.549.5063.41500.805142.711下弦-429.202L200×125×1487.83.549.5084.7150-48.881AL-182.312L63×819.021.92.95110.51500.520184.332BL-297.752L100×1452.63.004.5388.471500.82868.42BM-33.492L100×1038.63.054.45-150-1CM-30.292L63×819.

24、021.92.95-150-2DM-208.62L100×1038.63.054.4576.67150-50.042DN-33.492L100×1038.63.054.45-150-1EN-30.292L63×819.021.92.95-150-3FN-164.592L63×819.021.92.95-150-2FO-26.862L63×819.021.92.95-150-1GO-6.172L63×819.021.92.95-150-3HO-123.442L63×819.021.92.95143.551500.493137.

25、744HP-47.022L63×819.021.92.95143.551500.49350.144IP-11.602L63×819.021.92.95-150-4PR-129.162L90×56×822.41.564.47146.8150-57.061KR-129.162L90×56×822.41.564.47146.8150-57.061IR-187.452L63×819.021.92.95-150-1JR4.212L63×819.021.92.95-150-2KQ0.562L63×819.021.92

26、.95110.5150-4表4.3 屋架型鋼布置表桿件類型編號型鋼類型桿件類型編號型鋼類型上弦桿-2L200×125×14下弦桿-2L200×125×14豎桿AL2L63×8豎桿GO2L63×8CMIPENKQ邊斜桿BL2L100×14邊斜桿DM2L100×10BM2L100×10DN中間斜桿FN2L63×8再分腹桿IR2L63×8FOJRHO再分斜桿PR2L90×56×8HPKP五、節(jié)點設計用E43型焊條進行節(jié)點焊接時，節(jié)點板厚8mm,角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度

27、設計值為 。最小角焊縫長度不應小于和40mm，不宜大于。,且當,。5.1下弦節(jié)點圖5.1 下弦節(jié)點M斜桿BM與節(jié)點板連接焊縫計算N=-33.49kN，設肢背與肢尖的焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為：肢背：取肢尖：取斜桿DM與節(jié)點板連接焊縫計算 N=-208.6kN，設肢背與肢尖的焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為： 肢背：，取 肢尖：，取豎桿CM與節(jié)點板連接焊縫計算N = -30.29kN，因其內(nèi)力與BM接近，且很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定。取焊腳尺寸=8mm。因為，取=80mm。圖5-2 M節(jié)點詳圖下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差設肢尖與肢背的焊腳尺寸為10mm,所需

28、焊縫長度為：肢背：，取 肢尖：，取5.2上弦節(jié)點B圖5.3 上弦節(jié)點B斜桿BM與節(jié)點板連接焊縫計算N=-33.49KN，BM受力較小，焊縫與下弦節(jié)點M中BM桿計算相同。肢背： 肢尖：斜桿BL與節(jié)點板連接焊縫計算 N= -297.75kN，設肢背與肢尖的焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為：肢背：，取 肢尖：，取上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算上弦節(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。假定集中荷載P與上弦垂直，且集中荷載P由槽焊縫承受，P=38.88kN，焊腳尺寸為10mm。所需槽焊縫長度為：，取。圖5.4 B節(jié)點

29、詳圖 上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差, ,設肢尖焊腳尺寸10mm，設需焊縫長度為300mm，則 （滿足條件）5.3屋脊結(jié)點K上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(cè)的焊縫長度按弦桿內(nèi)力計算。圖5.5 屋脊節(jié)點KN=-1006.98KN，設肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為： ，取拼接角鋼長度取2(250+210)+50590mm,為方便施工取600mm。上弦桿與節(jié)點板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

30、板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15%計算。 ，設焊腳尺寸為10mm弦桿一側(cè)焊縫長度為200 mm。 （滿足條件）斜桿KR與節(jié)點板連接焊縫計算N=-129.16kN，設肢背與肢尖的焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為：肢背：，取肢尖：，取圖5.6 K節(jié)點詳圖斜桿KR與節(jié)點板連接焊縫計算 N=-129.16kN，設肢背與肢尖的焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為：肢背：，取肢尖：，取中豎桿KQ與節(jié)點板的連接焊縫計算 N=32KN,內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸=8mm。焊縫長度，取=80mm。5.4下弦跨中節(jié)點Q下弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算N=241.17KN，設肢尖、肢背焊腳尺寸為10mm。所需焊縫長度為： 取圖5.7 下弦跨中節(jié)點Q下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算 設焊腳尺寸為10mm，弦桿一側(cè)焊縫長度為150 mm。 （滿足條件）圖5.8 Q節(jié)點詳圖六、端部支座和支座節(jié)點L設計為便于施焊，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