鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書附施工圖

1、鋼 結(jié) 構(gòu) 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書班級(jí)： 土木工程 學(xué)號(hào)： 姓名： 一、設(shè)計(jì)資料某廠房總長(zhǎng)度90m，跨度根據(jù)不同的學(xué)號(hào)從附表中取，屋蓋體系可從以下所給的類型中選取。縱向柱距6m。1.結(jié)構(gòu)形式:鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，屋面坡度i=L/10；L為屋架跨度。地區(qū)計(jì)算溫度高于-200C，無侵蝕性介質(zhì)，屋架下弦標(biāo)高為18m。2. 屋架形式及荷載:屋架形式、幾何尺寸及內(nèi)力系數(shù)（節(jié)點(diǎn)荷載P=1.0作用下桿件的內(nèi)力）如附圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：同學(xué)用Q235鋼，焊條為E43型；或用Q345鋼，焊條為E50型。二、屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置：所選跨度為24m，積

2、灰荷載1.2，保溫層0.65 KN/m2鋼材采用Q235。其設(shè)計(jì)強(qiáng)度為215KN/,焊條采用E43型，手工焊接。屋架的計(jì)算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=1990mm(軸線處)，h=2140(計(jì)算跨度處)。屋架形式及幾何尺寸見圖一所示： 圖一三、荷載與內(nèi)力計(jì)算：1、荷載計(jì)算：活荷載于雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，故取兩者較大的活荷載計(jì)算。永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層 0.4KN/m2 水泥砂漿找平層 0.4KN/m2 保溫層 0.65 KN/m2 一氈二油隔氣層 0.05KN/m2 水泥砂漿找平層 0.3KN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板 1.45KN/

3、m2總計(jì)：3.25 KN/可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7KN/m2，雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為S0=0.35KN/m2雪荷載屋面活荷載（取兩者較大值）0.7KN/積灰荷載1.2KN/（學(xué)號(hào)700）總計(jì)：1.9 KN/永久荷載設(shè)計(jì)值 1.2×3.25 KN/=3.9KN/可變荷載設(shè)計(jì)值 1.4×1.9 KN/=2.66KN/屋面坡度不大，對(duì)荷載影響較小，未予考慮。風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸引力，重屋蓋可不考慮。2、荷載組合：一般考慮全夸荷載，對(duì)跨中的部分細(xì)桿可以考慮半跨荷載，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)桿件截面時(shí)，將跨度中央每側(cè)各兩根斜復(fù)桿均按壓桿控制其長(zhǎng)細(xì)比，不必考慮半跨荷載作用情況，只

4、計(jì)算全跨滿載時(shí)的桿件內(nèi)力。組合： 全跨永久荷載+全跨可變荷載 屋架上弦荷載P=(3.9KN/+2.66KN/) ×1.5×6=59.04KN3、內(nèi)力計(jì)算：內(nèi)力設(shè)計(jì)值如下圖所示：屋架桿件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱全跨系數(shù)計(jì)算內(nèi)力P*1(KN)上弦AB0.0000BCD-8.72-514.8DEF-13.53-798.81FGH-15.26-900.95HI-14.71-868.48下弦ac+4.73+279.26ce+11.53680.73eg+14.65864.94gf+15.17895.64腹桿Aa-0.5-29.52aB-8.87-523.68Bc+6.88406.20cC-1

5、.0-59.04cD-5.44-321.18De+3.70218.45eE-1.0-59.04eF-2.46-145.24Fg+1.1165.53gG-1.0-59.04gH+0.021.18HI-1.08-63.76h . 24米跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值四、桿件截面設(shè)計(jì)：腹桿最大內(nèi)力N=-523.68KN，由鋼結(jié)構(gòu)教科書P189表7.4可知：中間節(jié)點(diǎn)板厚度可取12mm,支座節(jié)點(diǎn)板厚可取14mm。1、 上弦桿整個(gè)上弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=-900.95KN。計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)軸線長(zhǎng)度 lox=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

6、作用，取上弦橫向水平支撐的節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度loy=300cm。因：2lox=loy 選用2L140*12，需要截面積=65cm需要回轉(zhuǎn)半徑ix=4.31cm需要回轉(zhuǎn)半徑iy=6.23cm按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：由于/t=14/1.2=11.7<0.58×300/14=12.4所以應(yīng)該按照計(jì)算則=48.2*（1+）=55>填板每個(gè)節(jié)間放一塊（滿足L1范圍內(nèi)不少于兩塊），=75.4cm<40i=40*4.31=172.4cm2、下弦桿整個(gè)下弦桿采用同一截面，按最大內(nèi)力計(jì)算，N=895.64KN。計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度 lox=1500mm。屋架平面外根據(jù)支撐布置，取

7、loy=12000mm。計(jì)算需要凈截面面積= 選用2L125×80×12(短肢相并)，A=4680,=2.24cm,=6.15cm按所選角鋼進(jìn)行驗(yàn)算：取=A(若螺栓孔中心至節(jié)點(diǎn)板邊緣距離大于100mm，則不計(jì)截面削弱影響)3、 端斜桿Ba已知N=-523.6KN 因?yàn)?故采用等肢角鋼，使=A=3860,=3.05cm,=4.52cm。截面剛度和穩(wěn)定驗(yàn)算：由于 b/t=10/1.0=10=0.6792 所選截面合適。填板放兩塊，4、斜桿Bc已知：N=406.2KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度 lox=屋架平面外根據(jù)支撐布置，取 loy=2608mm。A=1880,=2

8、.47cm,=3.65cm。填板放兩塊，5、 斜桿Dc已知：N=-321.18KN計(jì)算長(zhǎng)度：屋架平面內(nèi)取節(jié)點(diǎn)間軸線長(zhǎng)度 lox=屋架平面外根據(jù)支撐布置，取 loy=263cm。A=1374,=2.16cm,=3.24cm。填板放兩塊，6、 中豎桿Je已知：N=0KN中豎桿選用2L70×5的角鋼，并采用十字形截面，見圖10： 滿足要求。填板放五塊，其余各桿截面選擇過程不一一列出，計(jì)算結(jié)果見表二：桿件名稱內(nèi)力設(shè)計(jì)值N(KN)計(jì)算長(zhǎng)度(cm)選用截面截面積A（）回轉(zhuǎn)半徑（cm）計(jì)算應(yīng)力填 板塊上弦桿-900.95150.8300短肢相并2L140×90×1252.82.

9、546.8152.61500.844-1852下弦桿905.343991185短肢相并2L125×80×1246.82.246.15192.7350/193.52Aa-23.47201.5201.5T型截面2L50×59.61.532.45131.71500.3795-64.42Ba-473.09247.9247.9T型截面2L100×1038.63.054.5281.31500.6792-180.52Bb382.04198.3247.9T型截面2L80×618.82.473.6580.3350/203.42Cb-46.93174.2217.8

10、T型截面2L50×59.61.532.45113.91500.4705-103.92Db-318.68210.4263T型截面2L100×1038.63.054.5269.01500.757-109.12Dc239.36210.4263T型截面2L70×513.742.163.2497.4350/174.22Ec-73.69188.5235.6T型截面2L70×513.742.163.2487.31500.6392-83.92E132.3894.1117.6T型截面2L50×59.61.532.4561.5350/33.71F1-46.9394

11、.2117.8T型截面2L50×59.61.532.4561.51500.7995-61.11c1-192.43147.2388.3T型截面2L80×618.82.473.65110.21500.4918-208.12G1-157.70 Gd 23.04229.1286.4T型截面2L80×618.82.473.65106.1150/12.262-137.052500.6024-121.02Hd0209.8262.2T型截面2L70×513.742.163.2497.11500.575702H20144.8181T型截面2L50×59.61.5

12、32.4594.61500.590402I20104.9T型截面2L50×59.61.532.4568.61500.759401J2-d253.50154.8387T型截面2L70×513.742.163.24126.0350/38.92-40.191500.406-72.42Je0252252十字型截面2L70×513.742.162.16116.7150/02五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)用E43焊條時(shí)，角焊縫的抗拉，抗壓和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值各桿件內(nèi)力由表二查得，最小焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小于8和40mm。1、下弦節(jié)點(diǎn)b 見圖11(1)斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：N=382.04KN設(shè)肢背

13、與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜桿Db與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：N=318.68KN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=180mm肢尖： 取=120mm（3）斜桿Cb與節(jié)點(diǎn)的連接焊縫計(jì)算：N=46.93KN因其內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊角尺寸焊縫長(zhǎng)度40mm 取=60mm。（4）下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：焊縫受力為左右下弦桿的內(nèi)力差N=621.27-254.58=369.29KN;設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=200mm肢尖： 取=120mm（

14、5）節(jié)點(diǎn)板尺寸：根據(jù)以上求得的焊縫長(zhǎng)度，并考慮桿件之間應(yīng)有的間隙和制作裝配等誤差，按比例做出構(gòu)造詳圖，從而定出節(jié)點(diǎn)尺寸，如圖12所示：1、 上弦節(jié)點(diǎn)B 見圖13（1）斜桿Bb與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算：N=382.04KN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=200mm肢尖： 取=150mm（2）斜桿Ba與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的計(jì)算：N=473.09KN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為10mm和6mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=180mm肢尖： 取=150mm（3）上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算：為了便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點(diǎn)板的上邊緣的上肢背可縮進(jìn)8mm，用槽焊縫

15、將上弦角鋼和節(jié)點(diǎn)板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計(jì)算，計(jì)算時(shí)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=46.9332KN，焊角尺寸為5mm。所需槽焊縫長(zhǎng)度為： 取=60mm上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的內(nèi)力差： N=473.09-0=473.09KN偏心距 e=90-21.9=68.1mm設(shè)肢尖焊角尺寸為8mm，設(shè)所需焊縫長(zhǎng)度為400mm，則：（4）節(jié)點(diǎn)板尺寸：如圖14所示：1、 屋脊節(jié)點(diǎn)J見圖15（1） 弦桿與角鋼連接焊縫計(jì)算：弦桿一般用與上弦桿同號(hào)角鋼進(jìn)行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，便于施焊，需將拼接角鋼進(jìn)行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削

16、弱可以靠節(jié)點(diǎn)板來補(bǔ)償。拼接一側(cè)的焊縫長(zhǎng)度可按弦桿內(nèi)力來計(jì)算。N=825.09KN設(shè)肢尖、肢背焊角尺寸為8mm， 取=300mm拼接角鋼長(zhǎng)度取 2×300+50=650mm。（2） 弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：上弦肢背與節(jié)點(diǎn)板用槽焊縫，假定承受節(jié)點(diǎn)荷載，上弦肢尖與節(jié)點(diǎn)板用角焊縫，按上弦桿內(nèi)力的15計(jì)算:N=825.09×15=123.8KN。設(shè)肢尖焊角尺寸為8mm，弦桿一側(cè)焊縫長(zhǎng)度為200mm。（3）中豎桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：N=0KN此桿內(nèi)力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊角尺寸焊縫長(zhǎng)度40mm 取=60mm。（4）斜桿J2與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算： N=53.5KN設(shè)肢

17、背與肢尖的焊角尺寸分別為6mm和5mm，所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=60mm肢尖： 取=60mm（5） 節(jié)點(diǎn)板尺寸如圖16所示：4、下弦跨中節(jié)點(diǎn)e 見圖17（1） 弦桿與拼接角鋼連接焊縫計(jì)算：拼接角鋼與下弦桿截面相同，傳遞內(nèi)力N=905.34KN設(shè)肢尖、肢背焊角尺寸為8mm，則需焊縫長(zhǎng)度為： 取=300mm拼接角鋼長(zhǎng)度取 2×300+20=620mm。（2）弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫計(jì)算,其內(nèi)力按下弦桿內(nèi)力的15計(jì)算:N=905.34×15=135.8KN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸為6mm，弦桿一側(cè)所需焊縫長(zhǎng)度為：肢背： 取=90mm肢尖： 取=60mm（3）節(jié)點(diǎn)板尺寸，如圖18所示

18、：5、 端部支座節(jié)點(diǎn)a 見圖19：(1)為了便于施焊，下弦角鋼水平肢的地面與支座地板的距離一般不小于下弦伸出肢的長(zhǎng)度，故可取160mm，在節(jié)點(diǎn)板中心線左側(cè)設(shè)置加勁肋，加勁肋的高度與節(jié)點(diǎn)板的高度相同，厚度同端部節(jié)點(diǎn)板為12mm。支座底板計(jì)算：支座反力：R=473.09×sin57.4+23.4=422.03KN。取加勁肋的寬度為80mm，考慮底板上開孔，按構(gòu)造需求取地板尺寸為240mm×360mm,偏安全地取有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓面積為：驗(yàn)算柱頂混凝土的抗壓強(qiáng)度： 滿足要求。地板的厚度按支座反力作用下的彎矩計(jì)算、節(jié)點(diǎn)板和加勁肋將底板分為四塊，每塊板為兩邊支撐而另兩邊自由的板，每塊板的單位寬度的最大彎矩為：式中-地板下的平均應(yīng)力， -兩邊支撐對(duì)角長(zhǎng)度， -系數(shù) 由決定，為兩邊支撐的焦點(diǎn)到對(duì)角線的垂直距離，由三角形面積關(guān)系得=0.50 查表得=0.0602地板厚度 取t=20mm（2）加勁肋與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算：偏安全地假定一個(gè)加勁肋的受力為支座反力的1/4，則焊縫受力： 設(shè)肢焊縫尺寸為6mm，設(shè)所需焊縫長(zhǎng)度為170mm，則：所以加勁肋高度不小于170mm即可。（3）節(jié)點(diǎn)板加勁肋與底板的連接焊縫計(jì)算:設(shè)底板連接焊縫傳遞全部支座反力 R=42