36m跨度车间钢屋架设计

Word 资料 钢结构课程设计指导书 （梯形钢屋架） 建筑工程学院 . 钢结构课程设计指导书 绪言绪言课程设计目的要求课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生 通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌 握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在 老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和 基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工 图。 第一节第一节 钢结构课程设计题目钢结构课程设计题目 一、、设计题目设计题目 某 18-36m 跨度车间钢屋架设计。 二、二、设计任务设计任务 1、 选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、三、设计资料设计资料 某厂一金工车间跨度 24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t 中级工 作制桥式吊车。屋面采用 1.5×6.0m 大型屋面板。20mm 厚水泥砂浆找平，上 铺（变化的）50 厚泡沫混凝土保温层；三毡四油防水层，上铺小石子。屋面坡 .页脚 . 度 i=1/10。屋面活荷载标准值 0.55kN/m2，雪荷载标准值 0.55 kN/m2，积灰荷 载标准值 0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400× 400mm，混凝土强度等级为 C20。钢屋架设计可不考虑抗震设防。 永久荷载： 防水层0.35KN/m2 找平层(20mm 厚水泥砂浆)0.0220=0.40 KN/m2 a)厚 50mm0.25 KN/m2 保温屋(泡沫砼) (3 组)：b}厚 90 mm0.50 KN/m2 c)厚 110mm0.70 KN/m2 d)厚 130mm0.90 KN/m2 { 钢屋架及支撑重(0.12+0.011跨度) KN/m2 0.55 KN/m2 a}0.45 KN/m2 可变荷载雪荷载 屋面活荷载(2 组) { b)0.55 KN/m2 积灰荷载0.30 KN/m2 第二节第二节 钢屋架设计计算钢屋架设计计算 一、材料选择一、材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-A.F，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸 长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用 E43 型，手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋 i＝1／10，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取 l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 .页脚 . 屋架端部高度 H。 与屋架中部高度及屋面坡度相关， 我国常将 H。 取为 1.8～ 2.1m 等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。可取 H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为 3m 的人字形式，屋面板 传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。 屋架跨中起拱 l／500 ，可取 50mm。 三、支撑布置三、支撑布置 根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、 下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆， 屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚 性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为 GWJ—2，其它编号均为 GWJ—l。 四、荷载和内力计算四、荷载和内力计算 1、荷载计算 屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。 荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑， 所以各荷载均按水平投影面积计算。 2．荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： （1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载 （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 （3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 .页脚 . 按图解法、解释法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载 作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取 其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。 如果按照正确的施工方法，屋面板采用对称吊装，就不会出现杆件内力的变号。 五、杆件截面设计五、杆件截面设计 屋架跨度不大于 30m 时，上弦、下弦可不改变截面，按最大内力设计。 上弦杆计算长度，在屋梁平面内，为节间轴线长度。在屋梁平面外，根据 支撑布置和内力变化情况（按大型屋面板与屋梁保证三点焊，故取两块屋面板宽 度） ，其计算长度大于屋架平面内计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，短 肢相并。 节点板厚度需按腹杆的最大内力选用。 轴心拉杆，可按强度要求选择截面。对轴心压杆，可先假定长细比（弦杆λ =80～100，腹杆 100～120）选择截面再进行验算。 屋架所有的杆件还应满足长细比限值的要求。 六、节点设计六、节点设计 节点的设计一般步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的 焊脚尺寸和焊缝长度， 然后根据此焊缝长度的大小按比例绘出节点板的形状和大 小，最后验算弦杆与节点板的连接焊缝。 用作图法求节点板的形状和大小时，应按角度准确画出各杆件的轴线和轮 廓线，各杆件的形心线应尽量与杆件轴线重合并取 5mm 的整数，再考虑杆件之 .页脚 . 间应有的间隙以及制作、 装配等误差， 按比例绘出各杆件端部及腹杆焊缝的位置， 在此基础上作出节点详图。 节点板的形状应尽可能简单、规则，至少有两边平行。如矩形、梯形、直 角梯形等。 七、屋架施工图七、屋架施工图 屋架施工图是指导钢结构构件制造和安装的技术文件，同时也是编制工程 预算的依据和工程竣工后的存档资料。因此，务须做到清晰、明确，准确无误， 表达详尽。 1．屋架施工图一般按运输单元绘制。当屋架对称时，可仅绘制半榀屋架。 施工图上应包括屋架正面图、上弦和下弦平面图以及必要的侧面图、剖面图和零 件图。 2．图纸的左上角用适当比例绘制屋架简图（单线图） ，左半跨注明屋架杆 件的几何轴线尺寸，右半跨注明杆件的内力设计值，并注明屋架跨中央的起拱高 度（屋架图上不必表示） 。 图纸正中为屋架正面和上、下弦平面图。右上角是材料表，把所有杆件和 零部件的编号、规格、长度、数量（正、反）及重量等均填于表中，以备配料和 计算用钢量，并可供配备起重和运输设备时参考。 3．屋架施工图通常采用两种比例尺绘制。屋架杆件的轴线一般用1：20～ 1：30，而节点尺寸和杆件截面尺寸用 1：10～1：15 的比例尺绘制。对重要节 点和特殊零部件还可加大些，以清楚地表达节点的细部尺寸。 4．施工图上应注明各零部件的型号和主要几何尺寸，包括加工尺寸（宜取 5mm 的倍数） 、定位尺寸、孔洞位置以及对工厂制造和工地安装的要求。定位 .页脚 . 尺寸主要有：节点中心至各杆件杆端和至节点板边缘（上、下和左、右）的距离、 轴线至角钢肢背的距离等。螺栓孔位置要符合螺栓排列的要求。工厂制造和工地 安装要求主要包括：零部