昆明地區(qū)某工廠金工車間鋼屋架設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱： 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 昆明地區(qū)某工廠金工車間鋼屋架設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 土木工程學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程、工程力學(xué) 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 土木工程學(xué)院 學(xué)院 土木工程 專業(yè) 年級(jí)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課程設(shè)計(jì)題目： 昆明地區(qū)某工廠金工車間鋼屋架設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：（一）設(shè)計(jì)資料 昆明地區(qū)某工廠金工車間，長度90m，柱距6m，車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)30/5t中級(jí)工作制橋式吊車，屋面采用1.56m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂漿找平層，三氈四油防水層，屋面坡度1/101/12。屋架兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上，上

2、柱截面400400mm，混凝土c20，屋面活荷載0.50 kn/m2，屋面積灰荷載0.75 kn/m2，屋架跨度、屋架計(jì)算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 1、屋架跨度 （1）21m （2）24m 2、屋面計(jì)算跨度 （1）l0l （2） l0l-300mm3、屋面做法 （1）有保溫層 （2）無保溫層4、屋架端高 （1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m （4）=2.1m（二）設(shè)計(jì)要求 1、由結(jié)構(gòu)重要性，荷載特征（靜荷），連接方法（焊接）及工作溫度選用鋼材及焊條。2、合理布置支撐體系，主要考慮 （1）上弦橫向水平支撐 （2）下弦橫向水平支撐 （3）垂直支撐

3、（4）系桿（剛性或柔性） 并在計(jì)算書上畫出屋蓋支撐布置圖，并對(duì)各榀屋架進(jìn)行編號(hào) 3、荷載及內(nèi)力計(jì)算 （1）屋面恒載計(jì)算。 （2）屋面活荷載與屋面雪荷載不同時(shí)考慮。 （3）屋面積灰荷載屬于可變荷載。 （4）利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，僅計(jì)算屋架左半跨桿件內(nèi)力。 （5）計(jì)算屋架桿力時(shí)，應(yīng)考慮三種荷載組合。 （6）將屋面分布荷載轉(zhuǎn)化為屋架節(jié)點(diǎn)荷載，利用左半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載內(nèi)力圖計(jì)算桿力。 （7）確定各桿最不利內(nèi)力（最大拉力或最大壓力） 4、桿件截面選擇 （1）屋架桿件常采用雙角鋼組合組成的t形截面或十字形截面，要根據(jù)x=y的等穩(wěn)條件選擇合理的截面形式。 （2）正確確定桿件的長細(xì)比，由軸心受力桿件確定桿件截面及填

4、板數(shù)量。 （3）設(shè)計(jì)小組內(nèi)每位同學(xué)所計(jì)算的上弦桿，下弦桿，斜桿截面選擇過程要在計(jì)算書內(nèi)詳細(xì)說明，其余桿件截面選擇可按同組內(nèi)其他同學(xué)計(jì)算成果統(tǒng)一列表取用。（4）桿件截面規(guī)格不宜過多，與垂直支撐相連的豎桿截面則不宜小于2l635。 5、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) （1）熟知節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本要求及一般步驟。 （2）要在計(jì)算書內(nèi)寫出一般上下弦節(jié)點(diǎn)，下弦跨中節(jié)點(diǎn)，下弦支座節(jié)點(diǎn)及屋脊節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程。 6、屋架施工圖 （1）用鉛筆繪制1#施工圖 （2）施工圖應(yīng)包括 屋架簡圖（比例1100），左半跨標(biāo)明桿件長度，右半跨注明桿件最不利內(nèi)力，以及起拱度。 屋架正面圖，上、下弦平面圖（軸線比例1：20，桿件、節(jié)點(diǎn)比例1：10）。 側(cè)面圖

5、，剖面圖及零件詳圖。 注明全部零件的編號(hào)，規(guī)格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直徑，焊縫尺寸以及對(duì)工廠加工和工地施工的要求。 材料表（一榀屋架的材料用量）。 說明（鋼號(hào)、焊條型號(hào)、起拱要求、圖中未注明的焊縫尺寸和油漆要求等）。 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 （簽字）： 教學(xué)基層組織負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日計(jì)算書1.屋架及支撐形式:2.荷載何內(nèi)力計(jì)算1)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：20mm厚水泥砂漿找平層: 0.4 kn/m2三氈四油防水層： 0.4 kn/m2預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板： 1.4 kn/m2屋架和支撐自重： (0.117+0.011l)=(0.117+0.01

6、121)=0.348 kn/m2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 屋面活荷載： 0.5 kn/m2屋面積灰荷載： 0.75 kn/m22）節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算全跨屋面永久荷載作用下p=（1.4+0.4+0.4+0.348）61.6=2.54861.5=22.932（kn）全跨可變荷載作用下p=0.561.5+0.750.961.5=（0.5+0.90.75）61.5=10.575（kn）當(dāng)基本組合由可變荷載效應(yīng)控制時(shí)，上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為1.222.932+1.4（0.5+0.90.75）61.5=1.222.932+1.410.575=42.323（kn）當(dāng)當(dāng)基本組合由永久荷載效應(yīng)控制時(shí)，上弦節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值為1.3

7、522.932+1.4（0.70.5+0.90.75）61.5=30.958+12.915=43.873（kn）由上可知，本工程屋面荷載組合由永久荷載效應(yīng)控制，節(jié)點(diǎn)集中力設(shè)計(jì)值取 p=43.873 (kn)。屋架節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算計(jì)算是考慮下列三種荷載組合情況：全跨恒荷載+全跨屋面均布活荷載全跨恒荷載+半跨屋面均布活荷載（左）屋架及支撐自重+半跨屋面板自重（左）+半跨屋面活荷載（左）設(shè)：由永久荷載換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載； 由可變荷載換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載； 由部分永久荷載（屋架及支撐自重）換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載；由部分永久荷載（屋面板重）和可變荷載（屋面活荷載）換換算得的節(jié)點(diǎn)集中荷載。則：=1.3522.

8、932=30.958（kn）=1.4（0.70.5+0.90.75）61.5=12.92（kn）=1.350.34861.5=5.47（kn）=（1.351.4+1.40.5）61.5=23.31（kn）內(nèi)力計(jì)算桿 力 組 合 表名稱桿件編號(hào)桿件內(nèi)力系數(shù)桿件內(nèi)力計(jì)算桿力（kn）p=1第一組組合第二組組合第三組組合左右全(p1+ p2)p1+p2p3+p4上弦ab0000000bd-5.34-2.20-7.54-328.126-302.416-165.72-328.126df-7.26-3.91-11.17-490.117-439.600-230.33-490.117fh-6.78-5.28-1

9、2.06-529.169-460.951-224.01-529.169下弦ab+3.17+1.67+4.84212.370190.793+100.37212.370bc+6.62+3.09+9.71426.055386.133207.43426.055cd+7.24+4.61+11.85519.954460.393+233.58519.954de+5.83+5.83+11.66511.618436.294+199.68511.618斜腹桿ab-5.17-2.10-7.27-318.993-291.861-160.28-318.993bb+3.87+1.84+5.71250.543226.771

10、+121.44250.543bd-2.57-1.78-4.35-190.869-167.872-83.70-190.869dc+1.19+1.58+2.77121.542101.129+42.89121.542cf-0.03-1.54-1.57-68.889-48.992-9.29-68.889fd-1.05+1.38+0.3314.480-3.350-22.67-22.67dh+2.13-1.36+0.7733.78651.357+53.86+53.86豎腹桿aa-0.500-0.50-21.939-21.939-14.39-21.939cb-1.000-1.00-43.878-43.878

11、-28.78-43.878ec-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878gd-1.000-1.00-43.878-43.878-28.78-43.878he00000003.桿件截面選擇 (1)上弦桿(選用兩根不等邊角鋼短肢相并)=-529.169kn（最大） =150.8cm =301.6cm腹桿=318.993kn,查表2.8得節(jié)點(diǎn)板t=10mm，支座節(jié)點(diǎn)板厚度t=12mm假定=60，=0.807， ， 選用2l125808短肢相并，a=31.9782.28cm，6.07cm驗(yàn)算：=150=150因?yàn)樗杂杀聿榈?=214（2）下弦桿=519.954kn，

12、=300 cm ，=1050cm ，節(jié)點(diǎn)板t=10mm,支座節(jié)點(diǎn)板t=12mm， =60 , =0.807 , 選用2l125808短肢相并a=31.9782.28cm，6.07cm驗(yàn)算：=350=350因?yàn)樗?162.6（3）端斜腹桿ab=-318.993kn，=270.9cm ，t=10mm, =60 , =0.807 ， 選用2l100807長肢相并，a=19.3122.39cm，4.71cm驗(yàn)算：=150=150因?yàn)樗圆楸淼?209.62bd,bd,dc同ab,計(jì)算長度=0.8（4）斜桿cf=-68.889kn，=0.8322.6 =258.08cm ，=322.6cm ，t=10

13、mm, =60 , =0.807 ， 選用2l75505，a=12.25c。長肢相并2.39cm，2.20cm驗(yàn)算=150=150因?yàn)樗杂刹楸淼?183.78fd dh同cf計(jì)算長度=0.8(5)豎桿gd =-43.878kn，=0.8300 =240cm, =300cm內(nèi)力小，按選擇 ， 選擇2l505 a=9.606c =1.531.6cm =2.45cmec, cb同gd =0.8 aa也同gd =屋架桿件截面選擇表名稱桿件編號(hào)內(nèi)力（）計(jì)算長度（cm）截面形式和規(guī)格截面面積(cm2)回轉(zhuǎn)半徑(cm)長細(xì)比容許長細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算應(yīng)力n/mm2端部焊縫floxloyixiyxy肢背肢尖上弦

14、fh-529.169150.8301.62l125808短肢相并31.9782.286.0766.1449.691500.773214下弦cd519.95415010502l125808短肢相并31.9782.286.0765.79172.98350162.6斜腹桿ab-318.993270.9270.92l100807長肢相并19.3122.394.71113.3557.521500.788209.628- 1406- 100bb250.543215.9269.92l100807長肢相并19.3122.394.7190.3357.30350129.7381206- 80bd-190.8692

15、37.04296.32l100807長肢相并19.3122.394.7199.1862.911500.759130.228- 906- 70dc121.542236.24295.32l100807長肢相并19.3122.394.7198.8462.7035062.948- 606- 60cf-68.889258.08322.62l75505長肢相并12.252.392.20107.98146.641500.306183.785- 504- 50fd-22.67257.28321.62l75505長肢相并12.252.392.20107.65146.181500.30860.085- 504-

16、50dh+53.86279.12348.92l75505長肢相并12.252.392.20116.79158.5935043.975-505-50豎腹桿aa-21.9392102102l5059.6061.532.45137.2585.711500.61437.205-505-50cb-43.8781922402l5059.6061.532.45125.4997.961500.53984.745-505-50ec-43.8782162702l5059.6061.532.45141.18110.201500.46897.605-505-50gd-43.8782403002l5059.6061.5

17、32.45156.86122.451500.405112.785-505-50he0=283.52l705 十字形截面13.75_4.節(jié)點(diǎn)板計(jì)算(1)上弦節(jié)點(diǎn) “b”。節(jié)點(diǎn)板尺寸為-25034010，只要計(jì)算ba桿即可。對(duì)ab桿，肢背肢尖焊縫分別采用和6mm，則所需焊縫長度為：肢背：，取140mm肢尖：，取100mm對(duì)bb桿，肢背肢尖焊縫分別采用和6mm，則所需焊縫長度為：肢背：，取110mm肢尖：，取80mm為了便于在上弦擱置大型屋面板，節(jié)點(diǎn)板上邊緣可縮進(jìn)肢背8mm，用塞縫連接，這時(shí)，承受集中力p=43.873kn肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差n=318.993-0=318.993kn=318993

18、n偏心矩e=8-1.9=6.1cmm=ne=31899361=19458573nmm，,則上弦節(jié)點(diǎn) “d”。節(jié)點(diǎn)板尺寸為-20030010只要計(jì)算db桿。對(duì)db桿，肢背肢尖焊縫分別采用和6mm，則所需焊縫長度為：肢背：，取90mm肢尖：，取70mm對(duì)dc桿，肢背肢尖焊縫分別采用和6mm，則所需焊縫長度為：肢背：，取60mm肢尖：，取60mm為了便于在上弦擱置大型屋面板，節(jié)點(diǎn)板上邊緣可縮進(jìn)肢背8mm，用塞縫連接，這時(shí)，承受集中力p=43.873kn肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差n=190.869-0=190.869kn=190869n偏心矩e=8-1.9=6.1cmm=ne=19086961=11643

19、009nmm，,則上弦節(jié)點(diǎn) “f”。節(jié)點(diǎn)板尺寸為-18026010只要計(jì)算fc桿。對(duì)db桿，肢背肢尖焊縫分別采用和4mm，則所需焊縫長度為：肢背：，取60mm肢尖：，取50mm對(duì)db桿，肢背肢尖焊縫分別采用和4mm，則所需焊縫長度為：肢背：肢尖：節(jié)點(diǎn)板上邊緣可縮進(jìn)肢背8mm，用塞縫連接，這時(shí)，承受集中力p=43.873kn肢尖焊縫承擔(dān)弦桿內(nèi)力差n=68.889-0=68.889kn=68889n偏心矩e=8-1.9=6.1cmm=ne=6888961=4202229nmm，,則對(duì)于節(jié)點(diǎn)“c”“e”“g”,所受內(nèi)力較小，桿件aa,cb,ec,gd采用焊縫腳寸，最小焊縫長度。（2）下弦節(jié)點(diǎn)板b設(shè)計(jì)：角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 bb桿的肢背和肢尖焊縫分別采用 肢背： 取120mm肢尖：取80mmdb桿同理計(jì)算取90mm取60mmcb桿內(nèi)力很小，根據(jù)構(gòu)造繪出節(jié)點(diǎn)大樣圖，可知節(jié)點(diǎn)板尺寸為290265mm下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長度為290mm，61.14160() 滿足強(qiáng)度要求下弦節(jié)點(diǎn)板c設(shè)計(jì)：角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 dc桿的肢背和肢尖焊縫分別采用 肢背 取60mm肢尖：取40mmfc桿同理計(jì)算肢背 取40mm肢尖 取40mmec桿內(nèi)力很小，根據(jù)構(gòu)造繪出節(jié)點(diǎn)大樣圖，可知節(jié)點(diǎn)板尺寸為1