鋼結構課程設計：鋼屋蓋設計任務書(梯形屋架)

鋼結構課程設計：鋼屋蓋設計任務書(梯形屋架)鋼結構課程設計學生姓名：學號：所在學院：專業(yè)班級：指導教師：201年月鋼屋蓋設計任務書（梯形屋架）一、設計資料某車間（或廠房）跨度L為96m，柱距為6m，屋蓋采用梯形鋼屋架，屋面材料為壓型鋼板復合板，檁條間距為1.5m，屋面坡度為1/10，屋面活荷載標準值為0.5kN/m2，當?shù)鼗撅L壓為0.55kN/m2，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級為C30，柱截面為400mm×400mm。其他設計資料如下：A.跨度編號L（m）A118A221A324A430B.永久荷載B1B2編號20.30.5屋面永久荷載標準值（kN/m）B30.7注：表中給出的永久荷載尚未包含屋架和支撐自重。C.雪荷載編號雪荷載標準值（kN/m2）C10.30C20.55C30.60C40.65C50.70D.積灰荷載D1D2D3廠房類別編號水泥廠烘干房屋面無擋風板1水泥廠機修間屋面有擋風板2水泥廠機修間屋面無擋風板3二、題目分配各班學生在題目分配表中找到自己學號所對應的設計資料并結合各自班級的D組合進行設計。三、設計要求計算書內容應詳盡，主要內容應包括：設計任務書，材料選擇，屋架形式、幾何尺寸，支撐布置，荷載匯集，桿件內力計算及組合，桿件截面選擇，典型節(jié)點設計（屋脊、跨中拼接節(jié)點，上下弦節(jié)點）等。圖紙要求符合制圖規(guī)范和要求，表達應完整。主要圖面應包括正面圖、上下弦平面圖，必要的側面圖、剖面圖，以及某些安裝節(jié)點或特殊零件的大樣圖。在圖的左上角繪制屋架簡圖，并注明桿件幾何長度（左半跨）及桿件內力設計值（右半跨）。圖面右側應繪制材料表及編寫有關文字說明，如鋼材型號、附加說明、焊條型號、焊接方法、質量要求等。采用A1圖紙594mm×841mm。主要參考資料包括：1.戴國欣主編的《鋼結構》（第三版）；2.夏志斌和姚諫的《鋼結構—原理與設計》；3.張耀春主編的《鋼結構設計原理》；4.汪一駿等的《鋼結構設計手冊（第三版）》；5.建筑結構荷載規(guī)范（GB50009—2001）；6.鋼結構設計規(guī)范（GB50017—2003）；7.建筑結構制圖標準（GB/T50105—2001）。圖紙要求規(guī)范，表達完整。主要圖面應包括正面圖、上下弦平面圖、側面圖、剖面圖以及特殊零件的大樣圖。在圖的左上角繪制屋架簡圖，注明桿件幾何長度和內力設計值。右側應繪制材料表和相關文字說明，如鋼材型號、附加說明、焊條型號、焊接方法、質量要求等。圖紙大小為A1圖紙594mm×841mm。主要參考資料包括：戴國欣主編的《鋼結構》（第三版）、夏志斌和姚諫的《鋼結構—原理與設計》、張耀春主編的《鋼結構設計原理》、汪一駿等的《鋼結構設計手冊（第三版）》、建筑結構荷載規(guī)范（GB50009—2001）、鋼結構設計規(guī)范（GB50017—2003）和建筑結構制圖標準（GB/T50105—2001）。h5300mm，屋架采用梯形結構，上下弦桿均采用矩形鋼管Q345B，斜腹桿采用圓鋼Q345B，節(jié)點采用鋼板焊接連接。支撐布置采用對稱布置，每個節(jié)點處設置一對支座，支座采用橡膠支座。3.荷載和內力計算3.1荷載計算根據(jù)國家標準GB50009-2012《建筑結構荷載規(guī)范》，屋面活荷載標準值為0.5kN/m2，當?shù)匮┖奢d0.65kN/m2，基本風壓0.55kN/m2，按照跨度平均分配原則，計算得到荷載大小。3.2荷載組合按照國家標準GB50009-2012《建筑結構荷載規(guī)范》的要求，采用組合荷載計算方法，考慮不同荷載組合情況下的最不利狀態(tài)，計算得到荷載組合。3.3內力計算根據(jù)靜力學原理，利用有限元軟件對屋架結構進行內力計算，得到各桿件的內力大小。4.桿件截面計算4.1上弦根據(jù)內力計算結果，采用桿件截面計算公式，計算出上弦桿的截面尺寸，選擇合適的矩形鋼管Q345B作為上弦桿的材料。4.2下弦根據(jù)內力計算結果，采用桿件截面計算公式，計算出下弦桿的截面尺寸，選擇合適的矩形鋼管Q345B作為下弦桿的材料。4.3斜腹桿B-a根據(jù)內力計算結果，采用桿件截面計算公式，計算出斜腹桿B-a的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿B-a的材料。4.4斜腹桿B-b根據(jù)內力計算結果，采用桿件截面計算公式，計算出斜腹桿B-b的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿B-b的材料。4.5斜腹桿C-b根據(jù)內力計算結果，采用桿件截面計算公式，計算出斜腹桿C-b的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿C-b的材料。5.節(jié)點設計5.1下弦節(jié)點采用鋼板焊接連接方式，設計下弦節(jié)點的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點的強度和穩(wěn)定性。5.2上弦節(jié)點采用鋼板焊接連接方式，設計上弦節(jié)點的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點的強度和穩(wěn)定性。5.3屋脊節(jié)點采用鋼板焊接連接方式，設計屋脊節(jié)點的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點的強度和穩(wěn)定性。5.4支座節(jié)點采用橡膠支座連接方式，設計支座的尺寸和材料，保證支座的承載能力和穩(wěn)定性。6.參考資料1.國家標準GB50009-2012《建筑結構荷載規(guī)范》2.國家標準GB50017-2017《鋼結構設計規(guī)范》3.《鋼結構設計手冊》鋼結構課程設計本課程設計中，需要滿足不同截面要求，并進行相應的驗算和設計。下面對設計過程進行詳細說明。2.31根據(jù)要求，計算得到截面參數(shù)后，按照相應的表格進行選擇，然后進行驗算。具體計算過程如下：對于截面參數(shù)，根據(jù)公式0.48l=0y=0.48×251.8b2/56=9.33，可以得到滿足要求。然后按照公式t=6b/5.6=1.09b，計算得到λyz=λy(1+22)=87×(1+1.09×5.64)=91>λy=88，再根據(jù)公式λyz按b類表附表4.2得φ=0.614。最后計算得到σ=N/φA=204500/(0.614×1712)=194.5N/mm2<215N/mm2，符合要求。4.4對于斜腹桿B-b，根據(jù)內力大小和受壓桿長細比，可以選擇2L56×4截面。然后進行驗算，計算得到σ=N/A=154500/8.78=176N/mm2<215N/mm2，符合要求。最后填板每個節(jié)間放一塊，la=104cm<80i=40×1.73=138.4cm。4.5對于斜腹桿G-d，根據(jù)內力大小和受壓桿長細比，可以選擇2L56×4截面。然后進行驗算，計算得到σ=N/A=26.56kN/10.16cm2=261.7N/mm2<215N/mm2，符合要求。最后填板放三塊，la=45.5cm<40i=54.4cm。5節(jié)點設計針對不同節(jié)點的設計，需要考慮焊縫長度和強度。具體設計過程如下：5.1下弦節(jié)點b先計算腹桿與節(jié)點板的連接焊縫，根據(jù)要求取肢背和肢尖的焊腳尺寸分別為hf1=5mm和hf2=4mm，所需焊縫長度為2/3×154.5×103+2×5=102mm，為考慮起滅弧缺陷，取110mm肢背。根據(jù)構造要求，底板面積采用28cmx28cm，即784cm2。計算所需底板毛面積，其中錨栓直徑d取20mm，錨栓孔直徑為50mm，得到A=190cm2。實際底板凈面積為724cm2，底板實際應力為2.57N/mm2。計算加勁肋與節(jié)點板連接焊縫的應力，其中一個加勁肋的連接焊縫所受內力為V=46.48kN，M=325.36kN?cm。加勁肋高度、厚度與中間節(jié)點板相同，即338mmx140mmx8mm，采用hf=6mm。對V，驗算焊縫應力