CSU鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)absh

1、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)第一篇 設(shè)計(jì)資料1. 某單層單跨工業(yè)廠房，跨度24m，長(zhǎng)度102m。2. 廠房柱距6m，鋼筋混凝土柱，混凝土強(qiáng)度c20，上柱截面尺寸400400mm，鋼屋架支承在柱頂。3. 吊車(chē)一臺(tái)150t，一臺(tái)30t，中級(jí)工作制橋式吊車(chē)（軟鉤），吊車(chē)平臺(tái)標(biāo)高+12.000m。4. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值：(1)永久荷載屋面材料自重 0.8 kn/m2屋架（包括支撐）自重0.12+0.011l=0.384kn/m2(2)可變荷載屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值 0.5 kn/m2雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.45 kn/m2積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.60 kn/m2(3) 風(fēng)荷載 ：b類(lèi)地區(qū)， z=1.0 基本風(fēng)壓：3.0kn/m2 標(biāo)準(zhǔn)值

2、：1.8kn/m2 5. 屋架結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算跨度及幾何尺寸見(jiàn)圖1(屋面坡度1:10)。圖1 梯形屋架示意圖(單位：mm)6.鋼材選用q235鋼，角鋼、鋼板各種規(guī)格齊全，有各種類(lèi)型的焊條和c級(jí)螺栓可供選用。7.鋼屋架的制造、運(yùn)輸和安裝條件：在金屬結(jié)構(gòu)廠制造，運(yùn)往工地安裝，最大運(yùn)輸長(zhǎng)度16m，運(yùn)輸高度3.85m，工地有足夠的起重安裝設(shè)備。第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算一、 屋架支撐系統(tǒng)的設(shè)置屋架支撐的種類(lèi)有橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿。在本設(shè)計(jì)中，屋架支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：1.1 廠房柱距6m,屋架間距取為6米。1.2 在房屋兩端第一個(gè)柱間各設(shè)置一道上弦平面橫向支撐和下弦平面橫向支撐。房屋長(zhǎng)度較大，為102m

3、，其兩端橫向支撐間距超過(guò)了60m，為增加屋蓋的剛性，在長(zhǎng)度方向正中間的柱間加設(shè)一道橫向支撐。1.3 房屋是廠房，且廠房?jī)?nèi)有吊車(chē)，高度較高，對(duì)房屋整體剛度的要求較高，設(shè)置縱向支撐，對(duì)梯形屋架，縱向支撐設(shè)置在屋架的下弦平面。1.4 在屋架中和兩端各布置一道垂直支撐。垂直支撐的形式根據(jù)高度與柱距的比值確定。在此屋架結(jié)構(gòu)中，h/l=3085/6000=0.51，故取如下圖垂直支撐形式：垂直支撐圖樣1.5 在屋架上弦平面，屋架跨中和兩端各布置一道通長(zhǎng)的剛性系桿，其他結(jié)點(diǎn)設(shè)通長(zhǎng)的柔性系桿；下弦平面，僅在跨中和兩端布置通長(zhǎng)的柔性系桿。屋架支撐系統(tǒng)設(shè)置如圖2所示。梯形屋架支撐布置圖1垂直支撐；2系桿；3上弦橫

4、向支撐；4下弦橫向支撐；5下弦縱向支撐二、桿件內(nèi)力的計(jì)算先定出屋架所有桿件的尺寸，畫(huà)出屋架示意圖如圖3：屋架幾何尺寸圖2.1 荷載計(jì)算按屋面做法，已知各荷載標(biāo)準(zhǔn)值算出永久荷載設(shè)計(jì)值；按屋面活載及雪荷載兩者中取最大值的原則，算出可變荷載的設(shè)計(jì)值。計(jì)算列表進(jìn)行。荷載匯集表序號(hào)荷載名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)值kn/m2設(shè)計(jì)值kn/m2備注永久荷載1屋面材料自重0.80.96永久荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.22屋架及支承自重0.3840.4608總 重 g1.1841.4208可變荷載3屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值0.50.7可變荷載分項(xiàng)系數(shù)1.43,4中取較大值4雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.450.635積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.60.84總 重p1.11.5

5、42.2 荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮三種組合：使用階段a.全跨永久荷載+全跨可變荷載 q=1.54+1.4208=2.9208kn/m2 結(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值： p=(q)lb=26.2872kn/m2a種荷載組合屋架受力圖b.全跨永久荷載+半跨可變荷載 節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值： p1=26.2872kn/m2 p2=1.420861.5=11.264kn/m2b種荷載組合屋架受力圖施工階段c.全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板+半跨活載 節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值： p1=（0.4608+0.96+1.54）61.5=26.647kn/m2 c種荷載組合屋架受力圖2.3 內(nèi)力計(jì)算實(shí)際采用pf程序計(jì)算桿件在單位節(jié)點(diǎn)作用

6、下各桿件的內(nèi)力系數(shù)，見(jiàn)下表（全跨和左半跨相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄）。由表內(nèi)三種組合可見(jiàn)：組合一，對(duì)桿件計(jì)算主要起控制作用；組合二和組合三，可能引起跨中幾根斜腹桿發(fā)生內(nèi)力變號(hào)。如果施工過(guò)程中，在屋架兩側(cè)對(duì)稱(chēng)均與鋪設(shè)面板，則可避免內(nèi)力變號(hào)而不用組合三。桿件及節(jié)點(diǎn)編號(hào)：節(jié)點(diǎn)編號(hào)示意圖屋架節(jié)點(diǎn)編號(hào)，如下圖所示：節(jié)點(diǎn)編號(hào)圖示根據(jù)電算所得各荷載組合下桿件內(nèi)力系數(shù)，即可求得其對(duì)應(yīng)控制內(nèi)力，結(jié)果見(jiàn)下表：屋架桿件內(nèi)力組合表?xiàng)U件名稱(chēng)內(nèi)力系數(shù)（p=1）第一種組合第二種組合第三種組合計(jì)算內(nèi)力全跨左半跨右半跨p=26.2872knp1=26.2872knp1=26.6472knp2=11.264knp2=4.1472knpp1p

7、2p1p2p1p2p1p2knknknknknkn上弦桿ab000000000bc-8.72-6.25-2.47-229.224-192.059-135.329-176.789-91.739-229.224cd-8.72-6.25-2.47-229.224-192.059-135.329-176.789-91.739-229.224de-13.53-9.04-4.49-355.667-288.212-219.856-258.979-157.137-355.667ef-13.53-9.04-4.49-355.667-288.212-219.856-258.979-157.137-355.667f

8、g-15.26-9.17-6.09-401.143-309.651-263.379-269.611-200.311-401.143gh-15.26-9.17-6.09待添加的隱藏文字內(nèi)容1-401.143-309.651-263.379-269.611-200.311-401.143hi-14.71-7.38-7.38-386.685-277.128-277.128-227.263-227.263-386.685下弦桿ac4.733.481.25124.338105.56072.05897.91647.266124.338ce11.538.03.53305.026250.059182.9062

9、24.777127.242305.026eg14.659.345.31385.107305.334244.791267.170178.213385.107gi15.178.446.73398.777296.554271.981252.813211.780398.777斜腹桿ab-8.87-6.53-2.34-233.167-198.013-135.066-183.711-89.436-233.167bc6.684.762.12175.598149.007109.346135.63376.220175.598cd-5.44-3.14-2.03-144.002-105.407-88.732-92.

10、091-67.104-144.007de3.701.901.8097.26370.22190.75958.09555.84597.263ef-2.460.71-1.75-64.667-1.048-38.00511.392-43.688-64.667fg1.11-0.451.5629.1795.74335.1506-5.52239.70339.703gh0.021.55-1.530.5223.511-22.76034.3689-34.34234.3689hi-1.08-2.471.39-28.390-49.2728.717-60.05425.466-60.054豎腹桿aa-0.5-0.50-13

11、.144-13.144-13.144-13.3236-2.0736-13.3236cc-1-10-26.2872-13.144-26.2872-13.3236-4.1472-26.2872ee-1-10-26.2872-13.144-26.2872-13.3236-4.1472-26.2872gg-1-10-26.2872-13.144-26.2872-13.3236-4.1472-26.2872ii1.940.970.9750.99836.42536.42529.87129.87150.998屋架桿件內(nèi)力組合表三、桿件截面設(shè)計(jì)3.1、節(jié)點(diǎn)板厚選擇支座斜桿最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值n=-233.167kn

12、，查鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課本表9.1：選取中間節(jié)點(diǎn)板厚t=8mm，支座結(jié)點(diǎn)板厚t=10mm。3.2、上弦桿（壓彎構(gòu)件）整個(gè)上弦桿采用同一截面，免去不同截面桿件間的拼接。截面按受力最大的部位f-g-h節(jié)間選用，最大內(nèi)力為：nmax=401.143kn由屋面坡度1：10得屋面傾角：計(jì)算長(zhǎng)度： 彎矩作用平面內(nèi) 彎矩平面外（側(cè)向無(wú)支撐） 雖當(dāng)時(shí)宜選用長(zhǎng)邊外伸的兩不等邊角鋼，但壓彎構(gòu)件又希望加大角鋼的豎邊尺寸，因而仍選用兩個(gè)等邊角鋼。設(shè)，查附表1.20得，則需要截面特性為： 因?yàn)閒-g-h節(jié)間不是端部，故節(jié)點(diǎn)板厚度為8mm,由此查附表2.1得：選用21007等邊角鋼。 截面特性為： 則： 由cm查附表1.2

13、0得，故 3.3 下弦桿（軸心受拉構(gòu)件）整榀屋架下弦桿采用等截面。截面按受力最大的部位g-i節(jié)間選用，最大內(nèi)力為：n=398.777kn計(jì)算長(zhǎng)度：，（因下弦有縱向支撐和系桿）截面選擇：根據(jù)所需截面特性，查附表2.1選用2100808不等邊角鋼，且短肢相連。截面特性為:截面驗(yàn)算： 故下弦桿滿足要求。3.4 腹桿（軸心受力構(gòu)件） (1) 端斜桿ab計(jì)算內(nèi)力：n=-233.167kn計(jì)算長(zhǎng)度：截面選擇：選取等邊角鋼21008（端部節(jié)點(diǎn)板厚度為12mm）截面特性：截面驗(yàn)算： 查附表1.20得：，故端斜桿ab符合要求。 (2) 斜腹桿bc計(jì)算內(nèi)力：n=175.598kn計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：需要截面積選

14、取2633，截面特性：截面驗(yàn)算： (3) 斜腹桿cd計(jì)算內(nèi)力：n=-144.002kn計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：設(shè)，查附表1.20得，.則需要截面積：選取2704，截面特性：截面驗(yàn)算： 由查附表1.20得：， (4) 斜腹桿ef計(jì)算內(nèi)力：n=97.263kn計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：設(shè)，查附表1.20得，.則需要截面積：選取2504，截面特性：截面驗(yàn)算： 由查附表1.20得：， （5）豎腹桿ii計(jì)算內(nèi)力：n=-50.998kn計(jì)算長(zhǎng)度： 截面選擇：需要截面積選取2453截面特性：截面驗(yàn)算： 其它幾根豎向腹桿的截面選擇可根據(jù)同樣的方法求算出來(lái)。3.5 桿件截面選擇列表上弦桿和下弦桿采用等截面通長(zhǎng)桿，腹桿

15、截面形式有多種截面形式。各桿件截面選擇表匯總?cè)缦卤恚簵U件計(jì)算內(nèi)力(kn)截面規(guī)格截面面積(cm2)計(jì)算長(zhǎng)度(cm)回轉(zhuǎn)半徑(cm)長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)力名稱(chēng)編號(hào)l0xl0yixiyxyn/mm2上弦桿fg/gh-401.143110723.92150.7301.53.094.4648.81333.5591500.924157.342下弦桿gi398.77710080827.8883003003.142.3795.54126.58350143.888腹桿豎腹桿aa-13.32364535.3181901901.402.30135.782.61500.36153.704cc-26.28724

16、546.972174.8218.51.382.24126.797.51500.40295.24ee-26.28724546.972198.8248.51.382.24144.1110.91500.329119.02gg-26.28725648.78222.80278.501.732.67128.79104.311500.39177.45ii50.9984535.318246.8308.51.402.22176.3139.035096.22斜腹桿ab-233.167100825.1682442.12442.13.181.7776.79126.581500.708120.507bc175.5988

17、0515.824202.25252.812.483.6381.669.6350176.366cd-144.0076339.956222.0277.51.962.95102.18885.561500.614214.5de97.2634558.584222.0277.51.372.26162.1122.135080.72ef-64.6675047.794242.56303.202.852.3885.108127.391500.655214.559fg55.5814546.972242.56303.201.382.24219.71135.3635079.72gh44.7054546.972263.6

18、9329.611.382.24191.08147.1535064.139hi-74.40975617.594263.69329.612.313.46114.1595.261500.47042.52四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 選取下弦端節(jié)點(diǎn)及其下弦相鄰節(jié)點(diǎn)、跨中上弦與下弦節(jié)點(diǎn)、上弦典型受力位置節(jié)點(diǎn)（屋脊節(jié)點(diǎn)）5個(gè)節(jié)點(diǎn)作為主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其余節(jié)點(diǎn)類(lèi)同。其5個(gè)節(jié)點(diǎn)位置見(jiàn)下圖：4.1 下弦節(jié)點(diǎn)c先計(jì)算腹桿焊縫長(zhǎng)度，然后定出節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸，最后計(jì)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板之間的連接焊縫。(1) 斜桿bc與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算，角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)焊縫 ，則焊縫所需長(zhǎng)度：角鋼背：計(jì)算長(zhǎng)度： 實(shí)際長(zhǎng)度：，取角鋼趾：計(jì)算長(zhǎng)度：

19、 實(shí)際長(zhǎng)度：，取(2) 豎桿cc與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算， 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)焊縫，則焊縫所需長(zhǎng)度：角鋼背：計(jì)算長(zhǎng)度： 據(jù)構(gòu)造要求取為48mm實(shí)際長(zhǎng)度：，取角鋼趾：計(jì)算長(zhǎng)度： 據(jù)構(gòu)造要求取為48mm實(shí)際長(zhǎng)度：，取(3) 斜桿cd與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫計(jì)算cd 桿焊縫計(jì)算， 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)焊縫 ，則焊縫所需長(zhǎng)度：角鋼背：計(jì)算長(zhǎng)度: 實(shí)際長(zhǎng)度：，取角鋼趾：計(jì)算長(zhǎng)度： 實(shí)際長(zhǎng)度：，取(4) 下弦桿焊縫驗(yàn)算下弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰內(nèi)力之差： n=305.026-124.338=180.688kn根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為400300mm。肢背焊縫驗(yàn)算，設(shè)，4.2 上弦節(jié)點(diǎn)f(1) fe桿焊

20、縫計(jì)算， 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)焊縫 ，則焊縫所需長(zhǎng)度：角鋼背：計(jì)算長(zhǎng)度:實(shí)際長(zhǎng)度：，取角鋼趾：計(jì)算長(zhǎng)度： 據(jù)構(gòu)造要求取為48mm實(shí)際長(zhǎng)度：，取(2) fg 桿焊縫計(jì)算， 角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，設(shè)焊縫 ，則焊縫所需長(zhǎng)度：角鋼背：計(jì)算長(zhǎng)度: 據(jù)構(gòu)造要求取為48mm實(shí)際長(zhǎng)度：482+6=60，取角鋼趾：計(jì)算長(zhǎng)度： 據(jù)構(gòu)造要求取為48mm實(shí)際長(zhǎng)度：，取(3) 上弦桿焊縫驗(yàn)算上弦桿與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫承受兩相鄰內(nèi)力之差：n=401.143-355.667=45.476kn根據(jù)節(jié)點(diǎn)放樣，得節(jié)點(diǎn)板尺寸為260230mm?？紤]擱置屋面板的需要，節(jié)點(diǎn)板縮進(jìn)上弦肢背10mm，用槽焊縫連接，槽焊縫按兩條角焊縫計(jì)算，取。焊縫設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8,假定集中荷載p與上弦桿垂直，忽略屋架上弦坡度的影響。肢背焊縫驗(yàn)算：肢尖焊縫驗(yàn)算：4.3 屋脊節(jié)點(diǎn)i(1) 拼接角鋼與弦桿的連接計(jì)算及拼接角鋼總長(zhǎng)度的確定 拼接角鋼與受壓弦桿的連接可按弦桿中的實(shí)際壓力設(shè)計(jì)值n進(jìn)行計(jì)算，每邊共有4條寒風(fēng)平均承受此力，因而得焊縫長(zhǎng)度為 由此可