【电大2】钢结构课程设计任务书(附施工图)

1 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书 班级 土木工程 学号 姓名 一 设计资料 某厂房总长度 90m 跨度根据不同的学号从附表中取 屋盖体系可从以下 所给的类型中选取 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 20 0C 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 1 0 作 用下杆件的内力 如附图所示 屋架采用的钢材 焊条为 同学用 Q235 钢 焊条为 E43 型 或用 Q345 钢 焊条为 E50 型 二 屋架形式 尺寸 材料选择及支撑布置 所选跨度为 24m 积灰荷载 1 2 保温层 0 65 KN m2 钢材采用 Q235 其设计强度为 215KN 焊条采用 E43 型 手工焊接 屋架的计算跨度 L 24000 2 150 23700 端部高度 h 1990mm 轴线处 h 2140 计算跨度处 屋架形式及几何尺寸见图一所示 1990 1350 2290 2590 2890 31902608 2859 319 3702535 2859 3129 396 15091508 150 A a c e g I BC D F G H I 15008 1200 1508150815081508 15081508 起拱50 图一 2 三 荷载与内力计算 1 荷载计算 活荷载于雪荷载不会同时出现 故取两者较大的活荷载计算 永久荷载标准值 三毡四油 上铺绿豆砂 防水层 0 4KN m 2 水泥砂浆找平层 0 4KN m 2 保温层 0 65 KN m 2 一毡二油隔气层 0 05KN m 2 水泥砂浆找平层 0 3KN m 2 预应力混凝土屋面板 1 45KN m 2 总计 3 25 KN 可变荷载标准值 施工活荷载标准值为 0 7KN m2 雪荷载的基本雪压标准 值为 S0 0 35KN m2 雪荷载 屋面活荷载 取两者较大值 0 7KN 积灰荷载 1 2KN 学号 700 总计 1 9 KN 永久荷载设计值 1 2 3 25 KN 3 9KN 可变荷载设计值 1 4 1 9 KN 2 66KN 屋面坡度不大 对荷载影响较小 未予考虑 风荷载对屋面为吸引力 重屋盖 可不考虑 2 荷载组合 一般考虑全夸荷载 对跨中的部分细杆可以考虑半跨荷载 因为本设计在设计 杆件截面时 将跨度中央每侧各两根斜复杆均按压杆控制其长细比 不必考虑 半跨荷载作用情况 只计算全跨满载时的杆件内力 组合 全跨永久荷载 全跨可变荷载 屋架上弦荷载 P 3 9KN 2 66KN 1 5 6 59 04KN 3 内力计算 内力设计值如下图所示 屋架杆件内力组合表 杆件名称 全跨系数 计算内力 P 1 KN AB 0 000 0 BCD 8 72 514 8 DEF 13 53 798 81 FGH 15 26 900 95 上弦 HI 14 71 868 48 ac 4 73 279 26 ce 11 53 680 73 eg 14 65 864 94 下弦 gf 15 17 895 64 Aa 0 5 29 52 aB 8 87 523 68 腹杆 Bc 6 88 406 20 3 cC 1 0 59 04 cD 5 44 321 18 De 3 70 218 45 eE 1 0 59 04 eF 2 46 145 24 Fg 1 11 65 53 gG 1 0 59 04 gH 0 02 1 18 HI 1 08 63 76 A a 4 73 0 00 8 72 13 53 15 26 14 71 14 71 8 87 5 4 2 46 0 02 1 08 6 8 3 70 1 1 1 08 1 0 1 0 1 0 0 5 1 53 14 65 15 17 15 17c e g I B C D E F G H I0 51 01 0 1 01 01 0 1 0 1 0 1 0 h 24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 四 杆件截面设计 腹杆最大内力 N 523 68KN 由钢结构教科书 P189 表 7 4 可知 中间节点板厚 度可取 12mm 支座节点板厚可取 14mm 1 上弦杆 整个上弦杆采用同一截面 按最大内力计算 N 900 95KN 计算长度 屋架平面内取节点轴线长度 lox 150 8cm 屋架平面外根据支撑 考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用 取上弦横向水 平支撑的节点长度 loy 300cm 因 2lox loy 选用 2L140 12 需要截面积 65cm AfN 需要回转半径 ix 4 31cm 需要回转半径 iy 6 23cm 按所选角钢进行验算 015 8 435xli 0 6 2 10 87 y yl bi 类 由于 t 14 1 2 11 7 4yz20 ylt 42 13 y 3max 225 0 8N9 1 64 f15N mA8yz 按 照 b类 表 查 得 填板每个节间放一块 满足 L1 范围内不少于两块 75 4cm 40i 40 4 31 172 4cmal 2 下弦杆 整个下弦杆采用同一截面 按最大内力计算 N 895 64KN 计算长度 屋架平面内取节点间轴线长度 lox 1500mm 屋架平面外根据支撑布置 取 loy 12000mm 计算需要净截面面积 AfN 32895 641062m 选用 2L125 80 12 短肢相并 A 4680 2 24cm 6 15cm2xiyi 按所选角钢进行验算 取 An 若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于 100mm 则不计截面削弱影响 322895 64109 15 nNNmA 02 oxli 1095 356 oyli 3 端斜杆 Ba 已知 N 523 6KN 253 oxylcm 因为 故采用等肢角钢 使 oyxl xiy A 3860 3 05cm 4 52cm 2mxiyi 5 截面刚度和稳定验算 253 81 500oxli 4 52oyli 由于 b t 10 1 0 10 38 140 9 2758 0 0 59 4 7 1 22 tlboyyz 0 6792x min 所选截面合适 22 3 15 5 1806792 04mNANX 填板放两块 cicmlxa 0 34 4 斜杆 Bc 已知 N 406 2KN 计算长度 屋架平面内取节点间轴线长度 lox 0 82608 4l m 屋架平面外根据支撑布置 取 loy 2608mm A 1880 2 47cm 3 65cm 2mxiyi 223 15 0184 mNAN 3 7 29 xoil 50 65 34 yoil 填板放两块 cmicmlxa 6 1974 28 82 5 斜杆 Dc 已知 N 321 18KN 计算长度 屋架平面内取节点间轴线长度 lox l4 208 屋架平面外根据支撑布置 取 loy 263cm A 1374 2 16cm 3 24cm 2mxiyi 6 223 15 17406 19mNAN 30 2 xoil 5 814 36 yoil 填板放两块 cmicmlxa 8 1726 80 7 6 中竖杆 Je 已知 N 0KNl25809 0 中竖杆选用 2L70 5 的角钢 并采用十字形截面 见图 10 150 7 16 25 47 13002 xxilcmicA 满足要求 填板放五块 cmiclxa 4 86 244 0 其余各杆截面选择过程不一一列出 计算结果见表二 计算长度 cm 回转半径 cm 杆件 名称 内力设计 值 N KN oxloyl 选用截面 截面积 A 2c xiymax min 计算应力 2 N填 板块 上弦杆 900 95 150 8 300 短肢相并 2L140 90 12 52 8 2 54 6 81 52 6 150 0 844 185 2 下弦杆 905 34 399 1185 短肢相并 2L125 80 12 46 8 2 24 6 15 192 7 350 193 5 2 Aa 23 47 201 5 201 5 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 131 7 150 0 3795 64 4 2 Ba 473 09 247 9 247 9 T 型截面 2L100 10 38 6 3 05 4 52 81 3 150 0 6792 180 5 2 Bb 382 04 198 3 247 9 T 型截面 2L80 6 18 8 2 47 3 65 80 3 350 203 4 2 Cb 46 93 174 2 217 8 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 113 9 150 0 4705 103 9 2 Db 318 68 210 4 263 T 型截面 2L100 10 38 6 3 05 4 52 69 0 150 0 757 109 1 2 Dc 239 36 210 4 263 T 型截面 13 74 2 16 3 24 97 4 350 174 2 2 7 2L70 5 Ec 73 69 188 5 235 6 T 型截面 2L70 5 13 74 2 16 3 24 87 3 150 0 6392 83 9 2 E1 32 38 94 1 117 6 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 61 5 350 33 7 1 F1 46 93 94 2 117 8 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 61 5 150 0 7995 61 1 1 c1 192 43 G1 157 70 147 2 388 3 T 型截面 2L80 6 18 8 2 47 3 65 110 2 150 0 4918 208 1 2 23 04 150 12 26 2 Gd 137 05 229 1 286 4 T 型截面 2L80 6 18 8 2 47 3 65 106 1 250 0 6024 121 0 2 Hd 0 209 8 262 2 T 型截面 2L70 5 13 74 2 16 3 24 97 1 150 0 5757 0 2 H2 0 144 8 181 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 94 6 150 0 5904 0 2 I2 0 104 9 T 型截面 2L50 5 9 6 1 53 2 45 68 6 150 0 7594 0 1 53 50 350 38 9 2J2 d2 40 19 154 8 387 T 型截面 2L70 5 13 74 2 16 3 24 126 0 150 0 406 72 4 2 Je 0 252 252 十字型截面 2L70 5 13 74 min 2 16 i 2 16 116 7 150 0 2 五 节点设计 用 E43 焊条时 角焊缝的抗拉 抗压和抗剪强度设计值 2 160mNfw 各杆件内力由表二查得 最小焊缝长度不应小于 8 和 40mm fh 1 下弦节点 b 见图 11 8 1 斜杆 Bb 与节点的连接焊缝计算 N 382 04KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm 所需焊缝长度为 肢背 取 200mmmhfNkl fww 5 201167 024387 0231 wl 肢尖 取 150mmfhkl fww 7 35 3 32 wl 2 斜杆 Db 与节点的连接焊缝计算 N 318 68KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm 所需焊缝长度为 肢背 取 180mmmhfNkl fww 1 702167 02837 0231 wl 肢尖 取 120mmfhkl fww 8 45 3 32 wl 3 斜杆 Cb 与节点的连接焊缝计算 N 46 93KN 因其内力很小 焊缝尺寸可按构造确定 取焊角尺寸 mhf5 焊缝长度 40mm 取 60mm wlwl 4 下弦杆与节点板连接焊缝计算 焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N 621 27 254 58 369 29KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 所需焊缝长度为 肢背 取 200mmmhfNkl fww 2 194607 2937 0231 wl 肢尖 取 120mmfhkl fww 31 3 32 wl 9 5 节点板尺寸 根据以上求得的焊缝长度 并考虑杆件之间应有的间隙和制 作装配等误差 按比例做出构造详图 从而定出节点尺寸 如图 12 所示 1 上弦节点 B 见图 13 10 1 斜杆 Bb 与节点板连接焊缝的计算 N 382 04KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm 所需焊缝长度为 肢背 取 200mmmhfNkl fww 5 201167 024387 0231 wl 肢尖 取 150mmfhkl fww 7 35 3 32 wl 2 斜杆 Ba 与节点板连接焊缝的计算 N 473 09KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 10mm 和 6mm 所需焊缝长度为 肢背 取 180mmmhfNkl fww 8 1602107 29437 0231 wl 肢尖 取 150mmfhkl fww 3 96 3 32 wl 3 上弦杆与节点板连接焊缝计算 为了便于在上弦上搁置大型屋面板 上弦 节点板的上边缘的上肢背可缩进 8mm 用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来 槽焊缝可按两条焊缝计算 计算时可略去屋架上弦坡度的影响 而假定集中荷 载 P 与上弦垂直 假定集中荷载 P 由槽焊缝承受 P 46 9332KN 焊角尺寸为 5mm 所需槽焊缝长度为 取 60mmmhfl fww 9 510657 029347 023 wl 上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 N 473 09 0 473 09KN 偏心距 e 90 21 9 68 1mm 设肢尖焊角尺寸为 8mm 设所需焊缝长度为 400mm 则 23 0 1 640 87 297 02 mNlhNwff 2232 1 7 8 6leWMfFf 22 1 ff 60 0 146 17222 mN2 11 4 节点板尺寸 如图 14 所示 1 屋脊节点 J 见图 15 12 1 弦杆与角钢连接焊缝计算 弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接 为 使拼接角钢与弦杆之间能够密合 便于施焊 需将拼接角钢进行切肢 切棱 拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿 拼接一侧的焊缝长 度可按弦杆内力来计算 N 825 09KN 设肢尖 肢背焊角尺寸为 8mm 取 300mmmhfNl fww 2 461087 49257 043 wl 拼接角钢长度取 2 300 50 650mm 2 弦杆与节点板的连接焊缝计算 上弦肢背与节点板用槽焊缝 假定承受 节点荷载 上弦肢尖与节点板用角焊缝 按上弦杆内力的 15 计算 N 825 09 15 123 8KN 设肢尖焊角尺寸为 8mm 弦杆一侧焊缝长度为 200mm 23 1 60 2 87 017 02 mNlhNwff 2232 4 3 86 6leWMfFf 22 1 ff 160 14 0 143222 mN2 3 中竖杆与节点板的连接焊缝计算 N 0KN 此杆内力很小 焊缝尺寸可按构造确定 取焊角尺寸 hf5 焊缝长度 40mm 取 60mm wlwl 4 斜杆 J2 与节点板的连接焊缝计算 N 53 5KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 6mm 和 5mm 所需焊缝长度为 肢背 取 60mmmhfNkl fww 8 4312607 2537 021 wl 肢尖 取 60mmfhkl fww 9 515 3 32 wl 13 5 节点板尺寸如图 16 所示 4 下弦跨中节点 e 见图 17 14 1 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算 拼接角钢与下弦杆截面相同 传递内力 N 905 34KN 设肢尖 肢背焊角尺寸为 8mm 则需焊缝长度为 取 300mmmhfNl fww 6 2816087 439527 04 wl 拼接角钢长度取 2 300 20 620mm 2 弦杆与节点板连接焊缝计算 其内力按下弦杆内力的 15 计算 N 905 34 15 135 8KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸为 6mm 弦杆一侧所需焊缝长度为 肢背 取 90mmmhfNkl fww 4 7912607 281357 0231 wl 肢尖 取 60mmfhkl fww 51 3 32 wl 3 节点板尺寸 如图 18 所示 15 5 端部支座节点 a 见图 19 1 为了便于施焊 下弦角钢水平肢的地面与支座地板的距离一般不小于下 弦伸出肢的长度 故可取 160mm 在节点板中心线左侧设置加劲肋 加劲肋 的高度与节点板的高度相同 厚度同端部节点板为 12mm 支座底板计算 支座反力 R 473 09 sin57 4 23 4 422 03KN 取加劲肋的宽度为 80mm 考虑底板上开孔 按构造需求取地板尺寸为 240mm 360mm 偏安全地取有加劲肋部分的底板承受支座反力 则承压面积 为 24180 280 24mAn 验算柱顶混凝土的抗压强度 满足要求 2 3 1 NRn 2 9 1mNfc 地板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算 节点板和加劲肋将底板分为四 块 每块板为两边支撑而另两边自由的板 每块板的单位宽度的最大弯矩 为 2 M 16 式中 地板下的平均应力 2 10mN 两边支撑对角长度 2 3 198 2 系数 由 决定 为两边支撑的焦点到对角线 的垂直距离 2 b2b2 由三角形面积关系得 m9 683 10 0 50 查表得 0 06022 b NM 4 2 96 10 地板厚度 取 t 20mm f 5 18 38 2 加劲肋与节点板的连接焊缝计算 偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座反力的 1 4 则焊缝受力 NV33105 410 meM 63 47 设肢焊缝尺寸为 6mm 设所需焊缝长度为 170mm 则 23 5 79 120 67 257 02 NlhNwff 2262 4 13 6 mleWfFf 22 1 ff 0 9 14 5 7 143222 N2 所以加劲肋高度不小于 170mm 即可 3 节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算 设底板连接焊缝传递全部支座反力 R 422 03KN 设焊缝尺寸为 8mm 节点板 加劲肋与底板连接焊缝总长度 mhhl ffw 624 028 4 20 满足要2 3 10 97 10 1 NlRwef 求 17 4 下弦杆 腹杆与节点板的连接焊缝计算 竖杆与节点板的连接焊缝计算 N 26 33KN 1 此杆内力很小 焊缝尺寸可按构造确定 取焊角尺寸 mhf5 焊缝长度 40mm 取 60mm wlwl 下弦杆与节点板连接焊缝计算 N 254 85KN 2 设焊缝尺寸为 6mm 侧所需焊缝长度为 肢背 取mhfNkl fww 4 1382607 285437 0231 150mmwl 肢尖 取 80mmmhfNkl fww 2 751607 2854317 023 wl 斜杆 Ba 与节点板连接焊缝的计算 3 N 473 09KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 10mm 和 6mm 所需焊缝长度为 肢背 取mhfNkl fww 8 1602107 29437 0231 180mmwl 肢尖 取mhfNkl fww 3 129607 29437 023 150mmwl 六 施工图 详见施工图纸 18