鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)：鋼屋蓋設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(梯形屋架)

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)：鋼屋蓋設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(梯形屋架)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：所在學(xué)院：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：201年月鋼屋蓋設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（梯形屋架）一、設(shè)計(jì)資料某車間（或廠房）跨度L為96m，柱距為6m，屋蓋采用梯形鋼屋架，屋面材料為壓型鋼板復(fù)合板，檁條間距為1.5m，屋面坡度為1/10，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為0.55kN/m2，屋架簡(jiǎn)支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，柱截面為400mm×400mm。其他設(shè)計(jì)資料如下：A.跨度編號(hào)L（m）A118A221A324A430B.永久荷載B1B2編號(hào)20.30.5屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）B30.7注：表中給出的永久荷載尚未包含屋架和支撐自重。C.雪荷載編號(hào)雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）C10.30C20.55C30.60C40.65C50.70D.積灰荷載D1D2D3廠房類別編號(hào)水泥廠烘干房屋面無(wú)擋風(fēng)板1水泥廠機(jī)修間屋面有擋風(fēng)板2水泥廠機(jī)修間屋面無(wú)擋風(fēng)板3二、題目分配各班學(xué)生在題目分配表中找到自己學(xué)號(hào)所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)資料并結(jié)合各自班級(jí)的D組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。三、設(shè)計(jì)要求計(jì)算書(shū)內(nèi)容應(yīng)詳盡，主要內(nèi)容應(yīng)包括：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，材料選擇，屋架形式、幾何尺寸，支撐布置，荷載匯集，桿件內(nèi)力計(jì)算及組合，桿件截面選擇，典型節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（屋脊、跨中拼接節(jié)點(diǎn)，上下弦節(jié)點(diǎn)）等。圖紙要求符合制圖規(guī)范和要求，表達(dá)應(yīng)完整。主要圖面應(yīng)包括正面圖、上下弦平面圖，必要的側(cè)面圖、剖面圖，以及某些安裝節(jié)點(diǎn)或特殊零件的大樣圖。在圖的左上角繪制屋架簡(jiǎn)圖，并注明桿件幾何長(zhǎng)度（左半跨）及桿件內(nèi)力設(shè)計(jì)值（右半跨）。圖面右側(cè)應(yīng)繪制材料表及編寫(xiě)有關(guān)文字說(shuō)明，如鋼材型號(hào)、附加說(shuō)明、焊條型號(hào)、焊接方法、質(zhì)量要求等。采用A1圖紙594mm×841mm。主要參考資料包括：1.戴國(guó)欣主編的《鋼結(jié)構(gòu)》（第三版）；2.夏志斌和姚諫的《鋼結(jié)構(gòu)—原理與設(shè)計(jì)》；3.張耀春主編的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》；4.汪一駿等的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》；5.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009—2001）；6.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017—2003）；7.建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105—2001）。圖紙要求規(guī)范，表達(dá)完整。主要圖面應(yīng)包括正面圖、上下弦平面圖、側(cè)面圖、剖面圖以及特殊零件的大樣圖。在圖的左上角繪制屋架簡(jiǎn)圖，注明桿件幾何長(zhǎng)度和內(nèi)力設(shè)計(jì)值。右側(cè)應(yīng)繪制材料表和相關(guān)文字說(shuō)明，如鋼材型號(hào)、附加說(shuō)明、焊條型號(hào)、焊接方法、質(zhì)量要求等。圖紙大小為A1圖紙594mm×841mm。主要參考資料包括：戴國(guó)欣主編的《鋼結(jié)構(gòu)》（第三版）、夏志斌和姚諫的《鋼結(jié)構(gòu)—原理與設(shè)計(jì)》、張耀春主編的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、汪一駿等的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009—2001）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017—2003）和建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50105—2001）。h5300mm，屋架采用梯形結(jié)構(gòu)，上下弦桿均采用矩形鋼管Q345B，斜腹桿采用圓鋼Q345B，節(jié)點(diǎn)采用鋼板焊接連接。支撐布置采用對(duì)稱布置，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置一對(duì)支座，支座采用橡膠支座。3.荷載和內(nèi)力計(jì)算3.1荷載計(jì)算根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，當(dāng)?shù)匮┖奢d0.65kN/m2，基本風(fēng)壓0.55kN/m2，按照跨度平均分配原則，計(jì)算得到荷載大小。3.2荷載組合按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求，采用組合荷載計(jì)算方法，考慮不同荷載組合情況下的最不利狀態(tài)，計(jì)算得到荷載組合。3.3內(nèi)力計(jì)算根據(jù)靜力學(xué)原理，利用有限元軟件對(duì)屋架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，得到各桿件的內(nèi)力大小。4.桿件截面計(jì)算4.1上弦根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用桿件截面計(jì)算公式，計(jì)算出上弦桿的截面尺寸，選擇合適的矩形鋼管Q345B作為上弦桿的材料。4.2下弦根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用桿件截面計(jì)算公式，計(jì)算出下弦桿的截面尺寸，選擇合適的矩形鋼管Q345B作為下弦桿的材料。4.3斜腹桿B-a根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用桿件截面計(jì)算公式，計(jì)算出斜腹桿B-a的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿B-a的材料。4.4斜腹桿B-b根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用桿件截面計(jì)算公式，計(jì)算出斜腹桿B-b的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿B-b的材料。4.5斜腹桿C-b根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，采用桿件截面計(jì)算公式，計(jì)算出斜腹桿C-b的截面尺寸，選擇合適的圓鋼Q345B作為斜腹桿C-b的材料。5.節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)5.1下弦節(jié)點(diǎn)采用鋼板焊接連接方式，設(shè)計(jì)下弦節(jié)點(diǎn)的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。5.2上弦節(jié)點(diǎn)采用鋼板焊接連接方式，設(shè)計(jì)上弦節(jié)點(diǎn)的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。5.3屋脊節(jié)點(diǎn)采用鋼板焊接連接方式，設(shè)計(jì)屋脊節(jié)點(diǎn)的連接板和連接角鋼的尺寸，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。5.4支座節(jié)點(diǎn)采用橡膠支座連接方式，設(shè)計(jì)支座的尺寸和材料，保證支座的承載能力和穩(wěn)定性。6.參考資料1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》2.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)本課程設(shè)計(jì)中，需要滿足不同截面要求，并進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算和設(shè)計(jì)。下面對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。2.31根據(jù)要求，計(jì)算得到截面參數(shù)后，按照相應(yīng)的表格進(jìn)行選擇，然后進(jìn)行驗(yàn)算。具體計(jì)算過(guò)程如下：對(duì)于截面參數(shù)，根據(jù)公式0.48l=0y=0.48×251.8b2/56=9.33，可以得到滿足要求。然后按照公式t=6b/5.6=1.09b，計(jì)算得到λyz=λy(1+22)=87×(1+1.09×5.64)=91>λy=88，再根據(jù)公式λyz按b類表附表4.2得φ=0.614。最后計(jì)算得到σ=N/φA=204500/(0.614×1712)=194.5N/mm2<215N/mm2，符合要求。4.4對(duì)于斜腹桿B-b，根據(jù)內(nèi)力大小和受壓桿長(zhǎng)細(xì)比，可以選擇2L56×4截面。然后進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算得到σ=N/A=154500/8.78=176N/mm2<215N/mm2，符合要求。最后填板每個(gè)節(jié)間放一塊，la=104cm<80i=40×1.73=138.4cm。4.5對(duì)于斜腹桿G-d，根據(jù)內(nèi)力大小和受壓桿長(zhǎng)細(xì)比，可以選擇2L56×4截面。然后進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算得到σ=N/A=26.56kN/10.16cm2=261.7N/mm2<215N/mm2，符合要求。最后填板放三塊，la=45.5cm<40i=54.4cm。5節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)針對(duì)不同節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，需要考慮焊縫長(zhǎng)度和強(qiáng)度。具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下：5.1下弦節(jié)點(diǎn)b先計(jì)算腹桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫，根據(jù)要求取肢背和肢尖的焊腳尺寸分別為hf1=5mm和hf2=4mm，所需焊縫長(zhǎng)度為2/3×154.5×103+2×5=102mm，為考慮起滅弧缺陷，取110mm肢背。根據(jù)構(gòu)造要求，底板面積采用28cmx28cm，即784cm2。計(jì)算所需底板毛面積，其中錨栓直徑d取20mm，錨栓孔直徑為50mm，得到A=190cm2。實(shí)際底板凈面積為724cm2，底板實(shí)際應(yīng)力為2.57N/mm2。計(jì)算加勁肋與節(jié)點(diǎn)板連接焊縫的應(yīng)力，其中一個(gè)加勁肋的連接焊縫所受內(nèi)力為V=46.48kN，M=325.36kN?cm。加勁肋高度、厚度與中間節(jié)點(diǎn)板相同，即338mmx140mmx8mm，采用hf=6mm。對(duì)V，驗(yàn)算焊縫應(yīng)力