輕屋面鋼屋架設(shè)計課程設(shè)計2724785

1、鋼屋架課程設(shè)計2014房屋鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計輕屋面鋼屋架設(shè)計一、設(shè)計資料1、工程地點：河北邯鄲，設(shè)計使用年限：50年。2、工程規(guī)模：單層單跨封閉式工業(yè)廠房，長度120m,屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，屋架跨度24m，柱距6m,屋面離地20m,吊車起重量為15t，工作制為A5，無較大的振動設(shè)備。3、屋面作法：選用輕型屋面板，屋面坡度為1/10，無天窗。4、自然條件：基本風(fēng)壓為0.35KN/m2，基本雪壓為0.25KN/m2，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5KN/m2地震設(shè)防烈度為7度。地面粗糙度類別為B類，場地類別皿類，重要性級別為二級，(1.0)。5、材料選用：(1) 、屋架鋼材采用規(guī)定的Q235，(2) 、焊

2、條采用規(guī)定的E43型焊條，(3) 、普通螺栓采用等級為4.6級的C級螺栓，錨栓采用Q235級鋼制成。(4)、角鋼型號按熱軋型鋼選用，(5)、混凝土強(qiáng)度等級為C25.6、結(jié)構(gòu)及各組成構(gòu)件形式：(1) 、鋼屋架：梯形鋼屋架，(2)、屋面板：選用輕型屋面板，材料可選擇夾芯板，選用長尺壓型鋼板、夾芯板時按圖集壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造01J925-1選用(3)、檁條及屋面支撐：計算或從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集中選用。7、主要建筑構(gòu)造做法及建筑設(shè)計要求按輕屋面計算。二、屋架形式的選定和結(jié)構(gòu)平面的布置1、采用緩坡梯形屋架，坡度為1/10,屋架計算跨度l0l15022400030023700mm屋架端部高度取h

3、02000mm跨中高度hh。i1020000.1空7003185mm22高跨比h0.134，屬于常用范圍之內(nèi)。10屋架起拱度f2400048mm,取50mm.500500屋架腹桿采用人字式，使得上弦節(jié)點受荷，上弦桿節(jié)點水平間距取1500mm.丨”1門可150單位：mm2、屋架支撐布置根據(jù)廠房跨度24m,長度120及荷載情況，設(shè)置3道上、下弦橫向水平支撐；屋脊處與檐口位置上、下弦處分別設(shè)一道系桿；在屋蓋兩-11-端開間內(nèi)的屋脊處與兩端支座處設(shè)置豎向支撐；有吊車，需設(shè)下弦縱向水平支撐下獲會8g以平立揮無天窗，跨度Fv30m,布置在屋架兩端、中口圖R垂直支撐的布置二、屋架荷載和內(nèi)力計算1、荷載計算根

4、據(jù)經(jīng)驗公式，屋架和支撐的自重估算值為(0.120.0111。)1.20.3811.2KN/m2,取0.41.2KN/m2屋架下弦無其他荷載，可假定屋架和支撐重量全都作用在上弦節(jié)點。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范可知，屋面活荷載和雪荷載不同時考慮,屋面活荷載為0.5KN/m2(不上人)，雪荷載為0.25KN/m2取其中的較大者計入，取屋面活荷載0.5KN/m2。由于是輕屋面，需要考慮風(fēng)荷載作用。輕型屋面板采用夾芯板，按圖集壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造01J925-1選用。預(yù)估屋面板受力，恒載為0.3KN/m2，屋面活荷載為0.5KN/m2，積灰荷載為0.5KN/m2，屋面板承受的設(shè)計荷載值為1.20

5、.31.4(0.50.5)1.76KN/m2。板型選JXB40320960，板厚75mm,有效寬度為960mm取檁條間距為1500mm,支撐條件為連續(xù)，即所承受的設(shè)計荷載最大值為3.0KN/m21.76KN/m2屋面板受力表永久何載標(biāo)準(zhǔn)值KN/m2設(shè)計值KN/m2屋面板和檁條自重0.31.20.36屋架和支撐自重0.41.20.48總和0.70.84可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值KN/m2設(shè)計值KN/m2屋面活荷載0.51.40.7積灰荷載0.51.40.7總和1.01.4檁條的設(shè)計檁條采用實腹式檁條，截面采用冷彎薄壁C型鋼C22075202.5.鋼材選用Q235,檁條跨度為6m,在跨中設(shè)一道拉條，提供下翼緣

6、平面外變形的約束條件，防止檁條因整體失穩(wěn)而發(fā)生彎扭，拉條采用8mm圓鋼。qy冷彎薄壁C型鋼C22075202.5截面參數(shù):A9.73cm2，Ix703.76cm4，Wx63.98cm3，7A7A7Wymax33.11cm3，Wymin12.65cm檁條承受的豎向荷載：屋面板和檁條自重：0.36KN/m2可變荷載：1.4KN/m2q(0.361.4)1.52.64KN/mqxqsin,qyqcos5.710Mx121028qJ8264C0S56112KNmxqJ拉條處負(fù)彎矩M32拉條與支座間正彎矩My132qxl22.64sin5.7106212.64sin5.710640.295KNm620.

7、148KNm強(qiáng)度驗算:WxMyWy11.821060.1481062196.44N/mmf2215N/mm63.9810312.65103剛度驗算qk(0.30.50.90.5)1.5cos5.7101.866KN/m5qkl351.8663心10631“c3.62103-510l384EI38420610703.76103l200由于設(shè)置了拉條，可不用驗算整體穩(wěn)定荷載組合（本次設(shè)計地區(qū)地址設(shè)防烈度為7度，輕型單層工業(yè)廠房,無需進(jìn)行抗震設(shè)計。）（1）、全跨永久荷載+全跨可變荷載F1(0.841.4)1.5620.16KN(2) 、全跨永久荷載+半跨可變荷載F20.841.567.56KN,F3

8、1.41.5612.6KN(3) 、屋架、支撐自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷載F40.481.564.32KN，F(xiàn)5(0.360.7)1.569.54KN(4) 、輕屋面考慮風(fēng)吸力的作用風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值kzzs01(0.6)1.250.350.26KN/m2z-Z處的風(fēng)振系數(shù)z-風(fēng)壓高度變化系數(shù)s-風(fēng)荷載體型系數(shù)0-基本風(fēng)壓一67-0.715-0.6300+0.8:中間值按捕人法計算考慮1.0X恒載+1.4X活載和荷載組合，風(fēng)吸力為Ff1.0(0.30.4)1.40.260.336KN/m20，即為風(fēng)壓力，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于豎向荷載組合，可以忽略。內(nèi)力計算利用midas建模計算先計算桁架各桿件的內(nèi)力系數(shù)

9、和支座反力(F=1作用于全跨、左半跨、右半跨)。然后求出各種荷載情況下的內(nèi)力進(jìn)行組合。-忙靜力荷戟申自1左半跨；占節(jié)點荷載：日0y2865cy101.2iy28.3150滿足要求(3)整體穩(wěn)疋驗算：xy由x136.4查表得x0.438N109630171.72N/mm2f215N/mm2滿足要求yA0.4381457.64、豎桿截面設(shè)計1)支座豎桿Aa,N10.08KN受壓計算長度：平面內(nèi)、平面外loxloy2000mm,內(nèi)力較小，假設(shè)140，則0.345，所需的截面面積為:10-08103135.89mm20.34521510xlxiy200014014.29mm，選擇2455等肢角鋼相并,

10、2455的截面系數(shù)為A8.584cm2，-15-lx1.37cm，ly2.10cm.二等邊角鋼相并a(131.5)心3(1)強(qiáng)度驗算:NAn10.0810858.411.74N/mm2215N/mm2滿足要求(2)剛度驗算:l0x2000ix13.71461502014房屋鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計0yly200021.095.24150滿足要求(3)整體穩(wěn)定驗算:xy由x146查表得x0.322NTA100800.322858.436.5N/mm2215N/mm2滿足要求2)中間豎桿cC,受壓N20.16KN計算長度：平面內(nèi)lox0.810.822851828mm，平面外10y1.2510x1.2518

11、282285mm假設(shè)140，貝卩0.345，3所需的截面面積為：A20.1610271.79mm2f0.345215l0x182814013.06mm,Iyl0y228514016.32mm.選擇2455等肢角鋼相并,2455的截面系數(shù)為A8.584cm2,NAn滿足要求-16-Ix1.37cm,Iy2.10cm.二等邊角鋼相并嚴(yán)(1*5)(1)強(qiáng)度驗算:20.16103858.423.49N/mm22215N/mm(2)剛度驗算:l0xIx182813.7133.41502014房屋鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計0yly228521.0108.8150滿足要求(3)整體穩(wěn)定驗算:xy由x133.4查表得x0

12、.372NTA201600.372858.463.13N/mm2215N/mm2滿足要求3) 豎桿Kk選擇2455等肢角鋼組合成十字截面，2455的截面系數(shù)為2A8.584cm，ix1.37cm，iy2.10cm.-36-二等邊角鋼組合成的十字形截面5、填板的截面設(shè)計為使兩個拼接角鋼整體作用，兩角鋼相并肢之間焊上填板。填板的厚度應(yīng)等于節(jié)點板厚度6mm,寬度取60mm,長度比角鋼肢寬20-30mm,以方便角鋼焊接。填板間距在受壓桿件中不大于40i,受拉桿件中不大于80i（i為一個角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑）。十字形截面則由角鋼肢尖兩側(cè)各縮進(jìn)1015mm。桿件截面選擇表f215N/mm2,壓桿：150拉桿

13、：350桿件內(nèi)力設(shè)計值/KN幾何長度/mm計算長度/mm截面形式及規(guī)格截面面積A/2mm回轉(zhuǎn)半徑/mm長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力設(shè)計值/（N/l0xl0yiyiyxyxy上弦桿AK-308.131508150830162100638（短肢相并）2516.817.748.285.262.60.654-187.20下弦桿ak306.39300030006000290566（短肢相并）1711.415.843.4189.87138.25179.02斜桿aB-178.9253125312531275508（長肢相并）1893.423.521.2107.7110.90.488-193.62Be138.72260

14、4208326042455858.413.721.0152.0124161.60cD-109.6328652292286526361457.619.328.3118.8101.20.438-171.7De74.612855228428552455858.413.721.0166.7136.086.92eF-49.4531252500312526361457.619.328.3129.5110.40.390-87.0Fg28.153114249131142455858.413.721.0181.9148.332.79gH19.74-19.0933912713339126361457.619.32

15、8.3140.6119.80.343-38.213.5Hk9.26-39.3033802704338026361457.619.328.3140.1119.40.345-78.156.35豎桿Aa-10.082000200020002455858.413.721.014695.20.322-36.5Cc-20.162285182522852455858.413.721.0133.4108.80.372-63.13Ee-20.1625852068258526361457.619.328.3107.291.30.510-27.1Gg-20.1628852308288526361457.619.32

16、8.3119.6101.90.439-31.5Kk3945X5858.4imin17.2max167.445.63各桿件填板截面選擇桿件內(nèi)力設(shè)計值/KN幾何長度/mm計算長度/mm截面形式及規(guī)格最小回轉(zhuǎn)半徑/mm填板數(shù)量填板間距/mm填板間距允許值40i（受壓桿）或80i（受拉桿）/mm上弦桿AK-308.13150830162100638（短肢相并）31.887501272下弦桿ak306.3930006000290566（短肢相并）28.8415002304斜桿aB-178.925312531275508（長肢相并）14.04500560Be138.7226042

17、604245513.728001096cD-109.6328652865263619.33600772De74.6128552855245513.728001096eF-49.4531253125263619.34650772Fg28.1531143114245513.729001096gH19.74-19.0933913391263619.34700772Hk9.26-39.3033803380263619.34700772豎桿Aa-10.08200020002455H13.73500548Ce-20.1622852285245513.73500548Ee-20.1625852585:263

18、619.33550772Gg-20.16288528852636H19.33600720Kk3945X58.85500704五、節(jié)點設(shè)計設(shè)計步驟：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計算腹桿與節(jié)點板連接焊縫尺寸，然后根據(jù)焊縫尺寸的大小選擇節(jié)點板的形狀和尺寸，最后驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫。本次設(shè)計節(jié)點板形狀均取矩形。節(jié)點板桿件應(yīng)有間隙的要求6mm,hf25mm1w120.7N0.7hfiffw2hfi0.7138.721020.761601284.25mm取lw110.3N2hf20.3138.721031047.16mm取lw2w220.7hf2ffw20.75160cD桿角鋼的肢背和

19、肢尖的焊腳尺寸為hf16mm，hf25m10.7N2hfi0.7109.631031269.10mm取lw1w120.7hf1ffw20.7616010.3N2hf20.3109.631031039.37mm取lw2w220.7hf2ffw20.75160則肢背和肢尖的焊縫長度85mm50mm70mm40mmCc桿內(nèi)力很小，可按構(gòu)造選擇hf5mm根據(jù)求得的焊縫長度，考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作和裝配的誤差，按比例繪出節(jié)點詳圖，得到節(jié)點板尺寸為280mm235mm。驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫桿件與節(jié)點板的焊縫長度280mm，取hf5mm，焊縫所受的力為左右兩下弦桿最大內(nèi)力差NN1N2232.8

20、595.6137.25KN受力較大的肢背處焊縫應(yīng)力為k1N20.7hf(lw2hJ0.7513725020.75(28010)254.46N/mm160N/mm2滿足要求。oaB桿角鋼的肢背和肢尖的焊腳尺寸取為hf18mm，hf26mmlw10.75N20.7hf1f；2hf10.75178.910320.781601690.9mm取lw1100mmlw20.25N20.7hf2ffw2hf225仇910320.761601245.3mm取lw250mm上弦節(jié)點因需擱置屋面板或檁條，常將節(jié)點板縮進(jìn)角鋼背而采用槽焊縫連接，節(jié)點板縮進(jìn)距離不少于節(jié)點板厚度的一半加2mm極為5mm。槽焊縫可作為兩條角

21、焊縫計算，其強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。上弦節(jié)點板尺寸為260mm180mm驗算桿件與節(jié)點板的連接焊縫20.16KNN176.220176.22KN201601.2220.7hflw29.08N/mm1.2220.75260w0.8ff2128N/mm20.7hflw6M20.7hflW,1.22176.22103296.82N/mm20.7526036176.221022107.25N/mm20.752602C96.82130.78N/mm160N/2mm滿足要求3、下弦中央拼接節(jié)點k拼接角鋼采用與下弦桿相同的截面290566拼接角鋼計算節(jié)點兩側(cè)下弦桿件內(nèi)力相等，N306.39KNhf

22、5mm豎向肢切去thf565516mm（t為角鋼肢厚）節(jié)點一側(cè)與下弦桿的每條焊縫的計算長度為306.3910340.7hffT40.75160137mm焊縫的實際長度為lw2hf13710147mm拼接角鋼所需長度為L2(lw2hf)10214710304mm取L350mm驗算下弦桿與節(jié)點板連接焊縫按15%N計算hf5mm1w10.750.15N20.7hf1ffw2hf0.750.15306.3910320.751601040.8mm取lw150mm1w20.250.15N20.7hf2ffw2hf0.250.15306.3910320.751601020.3mm取lw230mm4、屋脊節(jié)點

23、Kl110.11041*拼接角鋼計算拼接角鋼采用與上弦桿相同截面的2100638,N298.19KNhf5mm豎向肢切去thf585518mm（t為角鋼肢厚）節(jié)點一側(cè)與上弦桿的每條焊縫的計算長度為N40.7hfffw298.1910340.75160133mm焊縫的實際長度為lw2hf13310143mm拼接角鋼所需長度為L2(lw2hf)10214310296mmL350mm驗算上弦桿與節(jié)點板連接焊縫按15%N計算hf5mm節(jié)點板長度取120mm.M0.15Nee=63-15=48mm0.15N20.7hflw30.15289.191020.7512053.2N/mm26M220.7hflw

24、60.15298.1910348220.75120127.8N/mm22f1.222127.82253.22117.5N/mm21.22f；160N/mm2滿足要求由于屋架跨度較大，需將屋架分為兩個運輸單元，在屋脊節(jié)點和下弦跨中節(jié)點設(shè)置工地拼接。左半邊的上弦、斜桿與節(jié)點板的連接為工地焊縫。拼接角鋼與上弦的連接全用工地焊縫。為了便于工地焊接,需設(shè)置臨時性的安裝螺栓。5、上弦支座節(jié)點與豎桿節(jié)點這兩個節(jié)點的弦桿內(nèi)力或節(jié)點兩邊弦桿內(nèi)力差值均等于零，因此弦桿肢背焊縫不必驗算，肢尖焊縫也不受力，采用構(gòu)造焊縫。6、支座節(jié)點a1）底板計算底板承受屋架的支座反力R161.28KN，屋架與柱鉸接，柱子混凝土米用C

25、25,fc11.9N/mm2則底板需要的凈截面面積為An空需0135歸螺栓直徑采用d22mm螺栓孔采用50mm.螺栓孔面積A505022526963mm2底板需要的總面積為AAnA13553696320516mm2根據(jù)底板構(gòu)造要求，選取底板面積為210mm200mm42000mm2底板承受的應(yīng)力為161.28104.60N/mm2An42000696312|210a1138a1.1002100138mm，b69mm,222由于D/a10.5，所以取0.060222Ma-!0.06024.61385274Nmm6M65274t.12.13mm取t20mmVfV215底板尺寸選為210200202

26、）加勁肋與節(jié)點板的焊縫計算加勁肋的高度和厚度等于支座節(jié)點板高度和厚度，高度取360mm厚度取8mm。焊腳尺寸hf6mm加勁肋與節(jié)點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似，假定一個加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4。R16128V40.32KNe402060mm44MVe40.32602419.2KNmm焊縫計算長度lw3602hf202602620328mm強(qiáng)度驗算V20.7hflw340.321020.76328214.63N/mm6M20.7hfl62419.2103220.7632816.06N/mm22f1.22216.061.2214.63219.68N/mm2f；160N/mm2滿足要求3

27、）加勁肋和節(jié)點板與底板的連接焊縫計算節(jié)點板與底板的焊腳尺寸取hf6mm加勁肋與底板的焊腳尺寸取hf8mm節(jié)點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長度(200828)2(20026)2728mm強(qiáng)度驗算243.24N/mmfT160N/mm2R1.220.7hflw161.281031.220.76728下弦一般節(jié)點計算表節(jié)點N1/KNN2/KNN/KN放樣焊縫lw/mmk1Nf20.7hf(lw2hf)c95.60232.85137.2528054.46e232.85295.7762.9228524.51g295.77306.3910.622854.14說明：hf5mm,f160N/mm2上弦一般

28、節(jié)點計算表節(jié)占八、N/KNlw/mmPNNm6M|MJ(；o)2(N)21.22f1.2220.7hflwT20.7hflwf220.7hfiwB176.222609.0896.82107.25130.78D97.1319012.4373.03110.70116.48F34.7816014.7531.0555.9055.35H9.9417013.898.3514.1514.29M說明：hf5mm,f0.8f；128N/mm2,，()2(N)2ffW160N/mm2V1.22原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用