24M跨度鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計書

一、課程設(shè)計容1、 計算書一份：繪制屋架支撐布置簡圖；荷載和桿件力計算、匯總；設(shè)計節(jié)點并在計算書中繪制節(jié)點簡圖。2、 繪制鋼屋架施工圖(一號圖紙一594mmX841mm)，繪制桿件匯總表。二、設(shè)計資料工業(yè)廠房跨度為L=24m，柱距為6m，廠房總長度為96m，選用1.5x6.0m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。采用梯形鋼屋架，如圖1,鋼材選用Q235-B，焊條選用E43，手工焊。屋架兩端簡支于鋼筋混凝土柱上，檐口采用封閉結(jié)合，上柱截面450mmx450mm，混凝土標(biāo)號為C20。荷載(標(biāo)準(zhǔn)值):1、 永久荷載：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板(包括嵌縫)1800/(Nm2)SBS改性瀝青防水卷材400f(Nm2)20mm厚找平層400；'(Nm2)100mm厚泡沫混凝土保溫層500(Nm2)屋架和支撐自重500(Nm2)2、 活荷載：屋面雪荷載400'(Nm2)，施工荷載500(Nm2)O10(J230103010二寧'O10(J230103010二寧'6u0lii：6u0lii：i宀忖51單如+76LPxtrinn課程設(shè)計正文:一、屋架支撐布局簡屋架上弦支撐布置圖AnnnFnnnw14unnn屋架下弦支撐布置圖屋架上弦支撐布置圖AnnnFnnnw14unnn屋架下弦支撐布置圖\A/ :IWW15 :W』1垂直支撐1-1:XXXx>《S垂直支撐2-2二、荷載和力計算及節(jié)點設(shè)計1、荷載和力計算荷載組合由于屋面坡度不大，故忽略坡度對荷載值的影響；風(fēng)荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。永久荷載總和為：1.8+0.4+0.4+0.5+0.5二3.6kN;節(jié)點設(shè)計荷載：F=(1.35x3.6+1.4x0.7x0.5)x6x3.0二96.3kN;d支座反力:R=4F=4x96.3=385.2kN;d d力計算用所給出的圖中的單位力可求出全跨荷載作用下屋架的桿件力?力設(shè)計值如下圖所2、桿件截面選擇腹桿最大軸力為543.9kN，選用支座節(jié)點板厚t=12mm，中間節(jié)點板及墊板厚可為t=10mm。所用鋼材厚度均小于16mm，設(shè)計強度=215N/mm2。(1)上弦截面上弦不改變截面，最大力N =—756?05kN；max屋架平面計算長度L=300.0cm;屋架平面外，要求大型屋面板與屋架可靠焊接，取OX兩塊板的寬度L=300.0cm。初選2L160x14,A=86.60cm2,I=4.92cm，=6.99cmoy x Y驗算彎矩平面和彎矩平面外穩(wěn)定性：九=^ox= =61<［九］=150;申=0.801xI4.92 X

由于b—16—11.4>0.58l-y—0.58x300—10.9由丁t1.4 b16C b l2t2 c故W3?97(1+歸)—51<幾］—150申二0.852yz上部局部彎矩：氣=4a4x96300x3=72225ngmM=0.6M=43335Ngm01）上弦截面彎矩平面穩(wěn)定性驗算。NEX 1.1九2x冗2EA 3.142x206x103x8660二4297.264kN；1.1NEX 1.1九2x冗2EA 3.142x206x103x8660二4297.264kN；1.1X612丫二1.05xI二1048x2+2x43.3x0.52二2117.65cm4xWlx—厶—2117.65—473.75cm34.47yi2117.65二183.66cm311.53lx43335000N 1 mx9AyW(1-0.8N/N') 0.801x86601.05x437.75x103x(1-0.8x756.05/4269.22)x x1x EX756050+二101+109=210N/mm2<f=215N/mm2；滿足要求2）上弦截面彎矩平面外穩(wěn)定性驗算。P二1.0；9二1-0.0017九x b y二0.927NPM+—tx x9A9W

y bx756050+嘆43335000-207.7n/mm2<f=215N/mm2；0.801x8660 0.927x473750 ；每節(jié)間放兩塊墊板301l=——=100.3<40i=125.2a3滿足要求。(2)下弦截面下弦桿采用同一截面，最大力N=769.53kN;屋架平面計算長度/二600cm;max ox屋架平面外根據(jù)支撐布置取1二600cm。oy計算需要凈截面面積：215A亠N二769?53%1°3二3579.2mm2215采用等肢角鋼2L100x10，A=3860mm2，i—3.05cm，i—4.52cm。yN769.53xN769.53x103—199.36n/mm2<f=215N/mm2；3860_l——oxix600-196.7<[X]_l——oxix600-196.7<[X]-150l600-i—4.52y每節(jié)間放兩塊墊板l—600—200<80i—244滿足要求。a3⑶腹桿1）桿件A-F、C-G:=132.7<[九]=150N——48.15kNAFl=200cml=200cmJox oyNCG—"96-3kNl=250x0.8=200cml=250cmJox oy選2L63x6，A=1458mm2，i—1.93cm，i—2.99cm。x y桿件C-G受力較大，長細比也較大，按桿件C-G驗算：Xx+=罟—103.6<[X]—150，9x-0.532x—h—蘭0—83.6i2.99y63—10.5<0.581—0.58X250—23.2t0.6 b6.3所以九=X九=X(1+yzy申=0.645,申yz ，二0.532min0.475b4)=86.4<[X]=150l2t2°y96.3x1096.3x103◎二= =124.15n/mm2<f=215n/mm2；?A0.532x14.58x102 n/A-F放兩塊墊板，C-G放三塊墊板，滿足要求。2)3)桿件E-H:選用2L100x10,放三塊墊板，經(jīng)過上述桿件類似驗算，滿足要求。2)3)桿件B-F:選用2L180x110x10（長肢相并），放三塊墊板，經(jīng)過驗算，滿足要求。4） 桿件B-G:選用2L63x6,放兩塊墊板，經(jīng)過上述桿件類似驗算，滿足要求。5） 桿件D-G、D-H:選用2L80x6,放四塊墊板，經(jīng)過上述桿件類似驗算，滿足要求。3、節(jié)點設(shè)計選用E43焊條，角焊縫的抗拉抗壓和抗剪強度設(shè)計值f=160N/mm2。（1）下弦節(jié)點G（如下圖）1）斜桿1）斜桿BG與節(jié)點的連接焊縫計算。N=307.679kN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為hf1二8mm和hf2二6mm，所需焊縫長度為：0.7x307.679x103肢背1W +16=136.2mm取l=肢背1W2x0.7x8x160 '取w 0肢尖：1=°3xEx103+12=80.7mm取l'=100mm。w 2x0.7x6x160 '取w 0肢尖：11）斜桿DG與節(jié)點的連接焊縫計算N=133.376kN設(shè)肢背與肢尖的焊角尺寸分別為hf1二8mm和hf2二6mm，所需焊縫長度為：+16=68.1mm取/=80mmwl=0.7x5x1°3肢冃：w+16=68.1mm取/=80mmw+12=41.8mm取l'=80mm+12=41.8mm取l'=80mmw肢尖：lw=2x0.7x6x1602） 斜桿CG與節(jié)點板的連接焊縫計算。N=96.3kN焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸h=6mm，焊縫長度取1=80mmI w3） 下弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算。受力為左右下弦桿的力差A(yù)N=N-N=769.53-426.9=342.63kNGHFG肢背焊縫應(yīng)力為：肢尖：T0.7x342.63x10肢尖：T0.7x342.63x1032x0.7x6x618=46.2N/mm2<fwf=160N/mm20.3x342.63x1032x0.7x6x618=19.8N/mm2<fwf=160N/mm2滿足要求。（2）上弦節(jié)點B（如下圖）仙 44仃1） 斜桿BG與節(jié)點板連接焊縫計算，與下弦節(jié)點G中BG桿計算相同.2） 斜桿BF與節(jié)點板連接焊縫計算,N=543.9kN。設(shè)肢背與肢尖的焊腳尺寸分別為hf1=10mm和hf2=8mm。所需焊縫長度為

肢背：1w0.7肢背：1w0.7x543.9x1032x0.7xlOx160+20=190mm,取l=200mmw+12=133.4mm，取l=140mm+12=133.4mm，取l=140mmw肢尖：w=2x0.7x6x1603）上弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算。為便于在上弦上擱置大型屋面板，上弦節(jié)點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。假定集中荷載F由塞焊縫承受°F=96.3kN,焊腳尺寸為=5mm,1=80mm2 w96.3x1096.3x1032x0.7x5x800=17.2N/mm2<pfwff=1.22x160=195.2N/mm2AN=N-N=675.352-0=675.352kNBCAB偏心矩：e=160-45=115mm。偏心力矩：M=AN-e=675.352x11.5=7766.548kN-mh=h=10mmf2l=79cm，則w2=AN=2h=AN=2h工e= =61.06N/mm2l 2x0.7x10x790w6x7766.548x104=53.33N/mm2W 2x0.7x10x7902fld)2+t2=75.09N/mm2<fw=160N/mm2滿足要求。

pf f ，Tf(3)屋脊節(jié)點E(3)屋脊節(jié)點E(如下圖)1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算。拼接角鋼切肢的尺寸為人=t+h+5二12_6+5二23mm,取25mmN=756.05kN，取焊腳尺寸為6mm,則需焊縫長度為N4x0.7xN4x0.7xhxfw+12=756.05x1034x0.7x6x160+12=293.3mm取l=300mm，拼接角鋼的長度取2x300+50二650mmw2）弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算。上弦肢背與節(jié)點板用塞焊縫，滿焊即可。下弦肢尖與節(jié)點板用角焊縫，按上弦桿力的15%計算。N=756.05x15%二113.4kNM二N-e二113.4x11.5二1304.1kN-m焊腳尺寸為6mm，弦桿一側(cè)焊縫長度為250mm，有AN2AN2h工l113.4x1032x0.7x6x240=56.25N/mm26x1304.1x10426x1304.1x1042x0.7x6x2402=161.78N/mm2fWf=144.04N/mm2<fwf=160N/mm2，滿足要求。3）中豎桿與節(jié)點板的連接焊縫計算N=29.275kN。此桿力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定，取焊腳尺寸6mm，焊縫長度l=80mm。w（4）下弦跨中節(jié)點H（如下圖）1）弦桿與拼接角鋼連接焊縫計算。拼接角鋼與下弦桿截面相同，傳遞力N=769.58kN，設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為6mm，豎肢需切去A=t+hf+5=23mm，取25mm，則需焊縫長度為1=265mm。拼接角鋼長度w取為550mm。2）弦桿與節(jié)點板連接焊縫計算。N=769.53x15%=115.43kN設(shè)肢尖、肢背焊腳尺寸為6mm，弦桿一側(cè)許焊縫長度為

ft.匸i=07沁沁肢冃：w2X0.7X6X1607 0.3x115.43x103肢尖：w_2xft.匸i=07沁沁肢冃：w2X0.7X6X1607 0.3x115.43x103肢尖：w_2x0.7x6x160+12=72.12mm，取/w+12=39.8mm4）其他腹桿力較小，采用構(gòu)造要求進行焊縫設(shè)計（5） 支座節(jié)點F（如下圖）-nrAn再 II=75mm取/'=60mmw龍COl50l50iaNQ1|￡旦1-1下弦角鋼水平肢的底面與支座底板的距離取為150mm。在節(jié)點中心線上設(shè)置加緊肋,高度與節(jié)點板的高度相同，厚度為12mm。1） 端斜桿焊縫計算端斜桿B-F由前面計算結(jié)果取肢背及肢尖角焊縫尺寸分別為:h=10mm,h=8mm,l=165mm,l =110mm。fl f2 w1 w22） 驗算下弦桿焊縫。

由腹桿焊縫決定的節(jié)點板尺寸，實際測得節(jié)點板長度為42cm。肢背與肢尖焊角尺寸均取為8mm，則取焊縫計算長度為40cm。肢背焊縫應(yīng)力為0.7x426.9x103t= =66.7N/mm2<fw=160N/mm2TOC\o"1-5"\h\z2x0.7x8x400 f3）支座底板計算。支反力R二4F二4x96.3二385.2kN;f=9.6N/mm2，所需底板凈面積為d d cQQC〈 1/AA=―.x3=39843.75mm2=398.44cm2n9.6取錨栓直徑d=24mm，錨栓孔直徑為50mm,則所需底面積為314x52A=A+A=398.44+2x5x5+二 =468.07cm2n 0 4按構(gòu)造要求采用底板面積為26x26=676>468.07