钢结构课程设计计算书

《钢结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 》课程设计计算 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 一、题目 普通钢屋架设计，并绘制屋架支撑、檩条布置图和屋架施工图 二、工程概况 某车间厂房总长度约为108m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架(见图1)，屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400?×400?，混凝土强度等级为C20。 屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。 芬克式 豪式 图1 三角形桁架式钢屋架示意图 三、设计资料 按表1选取屋架形式、坡度、柱距、跨度和所在地区的雪荷载。 屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/?。屋面活荷载标准值为0.30kN/?。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载(kN/?)见表1，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。 荷载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,而采用其中较大者。本设计中活荷载均小于雪荷载，故只需考虑恒载和雪荷载的组合。这种组合分全跨雪荷载和半跨雪荷载两种情况，即内力组合为“恒+全”和“恒+半”两种组合值。 结构重要性系数为γ=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。 0 四、设计 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 与要求 1.材料的选择:包括屋架所采用的钢材的品种，螺栓的种类及规格，焊条的型号等。 2.确定屋架的形式，计算屋架各杆的几何尺寸。 3.布置屋架及屋盖支撑，画出屋盖支撑、檩条布置图(1号图纸铅笔图一张)。 4.进行屋架结构设计，提出结构计算书一份。 5.绘制屋架施工图(1号图纸铅笔图一张)，其主要内容包括:屋架的正面图，上、下弦平面图，侧面图和设有垂直支撑、系杆处必要的剖面图，正面图中没表示清楚的零件详图、屋架简图、材料表等。 6.制图按中华人民共和国国家标准，《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)，《建筑结构制图标准》 (GB/T50105-2001)。 五、参考资料 (1)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001) (2)《钢结构设计规范》(GB50017-2003) (3)《建筑结构静力计算手册》 (4)《钢结构设计手册(上册)》 六、计算书撰写规范之一 1、 设计资料 某工程为跨度为21m的单跨双坡封闭式厂房，总长度为40m，采用三角形桁架式钢屋架即芬克式钢屋架，屋面坡度i=1:2.5，屋架间距为6.0m，车间设有两台30吨中级工作制吊车，屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm*400mm，混凝土强度等级为C20，无吊顶，屋架下弦标高为10m，屋面材料采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，屋面恒荷载标准值为0.5KN/m2，屋面活荷载标准值为0.2 KN/m2，基本雪压为0.3 KN/m2，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨积雪不均匀分布情况。结构重要性系数γ=1.0，屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型 2(屋架形式和几何尺寸 屋架形式和几何尺寸如下图1 图1 屋架形式和几何尺寸 檩条支承于上弦节点，屋架坡度为a=arctg1/2.5=22º?，檩距为1.818m 3(支撑布置 上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑。 上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度。 在其余开间屋架下弦跨中设置一通长水平柔性系杆。下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。 4.荷载计算 (1)永久荷载标准值: 2 屋面恒荷载标准值Gk=0.50 kN/m。 2 屋面活荷载标准值Qk=0.20 kN/m。 2屋面雪荷载标准值Sk=0.3 kN/ m。 (2)上弦的集中荷载和节点荷载永久值。 檩条上传来给屋架上弦杆的集中荷载标准值P=0.5*6*1.818/cosα=5.88 KN 节点永久荷载标准值:P’=P=5.88KN。. 图2 上弦的集中永久荷载计算简图 (3)上弦的集中雪荷载及节点雪荷载 P1=0.3*6*1.818/cosα=3.53KN。 节点雪荷载标准值:P2=P1=3.53KN。 (4)荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，而是采用其中较大者。本例中只需考虑恒载和雪荷载的组合。 荷载组合:1.2x永久荷载+1.4x雪荷载。 5(内力计算 1) 内力组合:杆件以受拉为正，受压为负(表1)。 ( 2) 上弦杆内力计算 ( 表1 屋架杆件内力组合表 全跨荷载 半跨荷载 内力组合 杆半跨雪荷活载标准1.2恒件杆件内力系恒载标准值内力系载内力标1.2恒最不利内值+1.4半名编号 数 P1=5..88kN 数 准值+1.4活 力 P2=3.53kN 跨活 称 Sk=3.53KN -52.28 -10.78 -38.05 -177.69 -157.77 -177.69 -14.81 -87.08 1-2 -48.22 2-3 -13.66 -80.32 -9.62 -33.96 -163.89 -143.93 -163.89 上-49.67 3-4 -14.07 -82.73 -10.02 -35.37 -168.81 -148.80 -168.81 弦 -48.36 4-5 -13.7 -80.56 -9.65 -34.06 -164.37 -144.36 -164.37 -44.30 5-6 -12.55 -73.79 -8.5 -30.01 -150.57 -130.56 -150.57 -45.71 6-7 -12.95 -76.15 -8.91 -31.45 -155.37 -135.41 -155.37 48.54 1-8 13.75 80.85 10.00 35.30 164.97 146.44 164.97 下39.71 8-9 11.25 66.15 7.50 26.48 134.98 116.45 134.98 弦 26.48 9-10 7.50 44.10 3.75 13.24 89.99 71.45 89.99 -4.27 2-8 -1.21 -7.11 -1.21 -4.27 -14.52 -14.52 -14.52 -4.27 3-8 -1.21 -7.11 -1.21 -4.27 -14.52 -14.52 -14.52 -9.85 4-9 -2.79 -16.41 -2.78 -9.81 -33.47 -33.43 -33.47 -4.27 5-11 -1.21 -7.11 -1.21 -4.27 -14.52 -14.52 -14.52 腹-4.27 6-11 -1.21 -7.11 -1.21 -4.27 -14.52 -14.52 -14.52 杆 8.83 4-8 2.50 14.70 2.50 8.83 30.00 30.00 30.00 8.83 4-11 2.50 14.70 2.50 8.83 30.00 30.00 30.00 13.24 9-11 3.75 22.05 3.75 13.24 44.99 44.99 44.99 22.06 7-11 6.25 36.75 6.25 22.06 74.99 74.99 74.99 0.00 7-10 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.屋架杆件截面的选择 (,)整个上弦杆采用等截面通长杆，以避免采用不同截面时的杆件拼接。取等肢双角钢L90x8 —2杆压应力最大，故上弦杆只要对1—2进行验算即可，包括强度验算，上弦杆各杆内力中属1 刚度验算，稳定性验算。 3) 整个下弦不改变截面，采用等截面通长杆。取等肢双角钢L80x7 ( 下弦杆等截面，取最大应力杆验算，取9—10杆。 下弦杆取杆段9—10的强度条件选择截面，拉杆，故不做稳定性验算。 (4) 腹杆选截面 拉杆进行强度和刚度验算，压杆进行稳定性和刚度验算。由于压杆种类较多，力也较多，所以对腹杆做截面选择时应根据内力情况分类，首先，对2—8，3—8，5—11，6—11杆内力相等，选取单肢等边角钢L45x4同一截面，对于杆4—9选等肢双角钢L50x5，此类杆件受压，需进行稳定性验算。而杆件4—8和4—11受拉，故不需进行稳定性验算，选等肢双角钢L34x4.7—11杆取等肢双角钢L50x5，中间零杆取等肢双角钢L63x5.此类杆属于拉杆也不用进行稳定性验算。各杆相关参数参见屋架杆件截面选用表2: 表2 屋架杆件截面选用表 截杆杆计算计算回转回转稳定容许强度面长细长细长细稳定强度件件内力截面长度长度半径半径性 长细设计面比 比 比 系数N/A 名编(kN) 规格 lox loy ix iy N/ψ比值f 积λx λy λyz ψmin N/mm? 称 号 (mm) (mm) (mm) (mm) A [λ] N/mm? mm? 上 2780 1858 3716 弦1-2 -178 L90x8 27.6 40.9 67.31 90.85 91.4 0.64 63.9 100 150 204.3 杆 下 2180 2992 5984 弦1-8 165 L80x7 24.6 36.7 121.6 163.1 156.5 75.7 350 204.3 杆 2-8 3-8 1464 13.8 106.05 0.6 36.7 61.2 150 204.3 -14.5 L45x4 396 5-11 6-11 腹2223 2778 4-9 -33.5 L50x5 960 15.3 23.8 145.3 116.7 96.5 0.48 34.9 72.8 150 204.3 杆 4-8 3008 3760 10.9 17.3 276 217.4 54.4 350 204.3 30.00 L36x4 552 4-11 7-11 3008 3760 74.99 L50x5 960 15.3 23.8 196.6 158.0 78.1 350 204.3 7-10 1228 4140 4140 0.00 L63x5 19.4 28.2 213.40 350 204.3 7. 节点设计 7.1 运输单元划分 根据运输允许的最大尺寸，把屋架划分为四个运输单位，左右两榀小桁架，跨中一段水平下 弦杆和中央弦杆在节点7，9和9‘处设置工地拼接，节点10处工地连接。 角焊缝强度设计(E43 w2f,160N/mm型焊条) f 7.2 形心距离确定 屋架各杆件轴线至各杆件角钢背面的距离Z,如表3，表中Z为杆件重心线至角钢背面的距00 离。 表3 屋架各杆件轴线至角钢背面的距离Z, 0 重心距离轴线距离 杆件名称 杆件截面 备注 Z(mm) Z,(mm) 00 上弦杆 2?90×8 25.2 25 下弦杆 2?80×7 22.3 25 4—9 ?50×5 14.2 15 4—8、4—11 2?36×4 10.4 10 腹7—11 2?50×5 14.2 15 杆 2—8、3—8、 2?45×4 12.6 15 单面连接 5—11、6—11 中央吊杆7—10 2?63×5 17.4 20 7.3 杆件焊缝尺寸确定 屋架杆件焊缝尺寸如表4所示。 表4 屋架杆件连接焊缝表 肢背焊肢背焊肢尖焊肢尖焊杆件名杆件编截面规杆件内脚尺寸缝长度脚尺寸缝长度称 号 格(mm) 力(kN) hf1(mm) lw1(mm) hf2(mm) lw2(mm) 上弦杆 1-2 2L90x8 -177.69 5 350 5 350 下弦杆 1-8 2L80x7 164.94 5 120 5 60 2-8 2L45x4 -14.52 5 40 5 40 3-8 2L45x4 -14.52 5 40 5 40 4-8 2L45x4 30.00 5 40 5 40 4-9 2L50x5 -33.47 5 40 5 40 斜腹杆 4-11 2L45x4 30.00 5 40 5 40 5-11 2L45x4 -14.52 5 40 5 40 6-11 2L45x4 -14.52 5 40 5 40 7-11 2L50x5 74.99 5 40 5 40 9-11 2L50x5 74.99 5 40 5 40 竖腹杆 7-10 2L63x5 0 5 50 5 50 7.4节点设计 7.4.1支座节点 (1)下弦杆 内力N=-164.94kN。根据书上表可得支座节点板厚度取8mm，则其他节点板厚度取6mm，Q235B 钢。焊缝抗拉强度设计值为ft=160 N/ mm?。 h,5mm取角钢背部焊脚尺寸，角钢趾部焊脚尺寸f1 h,5mm，其中K1=0.7，K2=0.3. f2 3kN0.7，164.94，101背部: l,,,103mmw1w2，0.7，5，1602，0.7，hfff1 3kN0.3，164.94，102肢部: l,,,44mmw2w2，0.7，5，1602，0.7，h，fff2 背部实际焊缝长度采用l+2h=103+10=113 取为120。 w1 f 肢部实际焊缝长度采用l+2h=44+10=54 取为60。 w2 f 图3 支座节点 (2)上弦杆与节点板间连接焊缝计算 N=177.67kN，P=6.00kN(节点荷载)节点板与角钢背部采用塞焊缝连接h=5mm，其中P值f 很小，焊缝强度不必计算，肯定能满足要求。 角钢肢部焊缝承受全部轴心力N及其偏心弯矩M的共同作用，M=N(90- Z,)*10^-3=11544kN.m 0取肢部焊脚尺寸h=5mm，由节点板实际焊缝长度L=460mm，计算长度l-2h =450>60hf w2 f f 因为有集中荷载，需要验算焊缝的强度要求。 (3)底板计算 支座反力R=6x12=72kN。用C20混凝土 fc =9.6 N/ mm?锚栓直径采用20，底板留U形孔，锚,栓套版采用-70x20x70，孔径22 , 22,底板与钢筋混凝土柱面间的接触面面积 A=22x22-2x(4x5+0.5x×/4)=424.37 5cm接触面压应力:q=R/A=1.697N/ mm? 33.47kN,故满足要求。 yef (4)验算单腹杆节点板拉剪破坏(7-11): b=45+2*50*tan30?=102.8mm，则0.8bt=141452.8N >74.99kN, 满足要求。 eef (5)验算有竖腹杆节点板稳定: 取受压斜腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离c=80mm。节点板厚度t=8，? c/t=10。因为c/t?15(235/f),故满足要求。 y 7.4.3屋脊拼接节点7 N=155.37kN P=12kN (1) 拼接角钢的构造和计算 拼接角钢采用与上弦杆截面相同的2?90×8。拼接角钢与上弦杆间连接焊缝的焊脚尺寸取 h=6mm。(见图5) f 拼接接头每侧的连接焊缝共有四条，按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度 3N155.37，10l,,,57.8mm ww4，0.7，6，1604，0.7hfff 拼接处左右弦杆端部空隙50mm，需要拼接角钢长度 ，，90,8501,, ，，,,L,2l，10，，,,257.8，10，32.8，26.96,255.5mm,,aw,,2.52cos,,,，， 为了保证拼接处的刚度，实际采用拼接角钢长度L=500mm。 a 此外，因屋面坡度较大，应将拼接接角钢的竖肢剖口 ? = 2×(90-8-18)/2.5=51.2mm 采用60mm，先钻孔在切割，然后冷弯对齐焊接。 3 图5 屋脊拼接节点 (2)绘制节点详图 绘制方法、步骤和要求与上弦一般节点B基本相同，腹杆与节点板间连接焊缝尺寸按表4采 用。为便于工地拼接，拼接处工地焊一侧的弦杆一拼接角钢和受拉主斜杆与跨中吊环杆上分别设 置直径为17.5mm和13mm的安装螺栓孔。 (3)拼接接头每侧上弦杆与节点板间连接焊缝的计算 弦杆轴力的竖向分力V=Nsina-0.5P=74.99x0.3746-0.5x12=22.09kN 设角钢背部的塞焊缝承受竖向合力V的一半，取h=5mm，焊缝的计算长度(0.5P很小，不计f 其偏心影响) 3V22.1，1022 l,,,9.86mmw1w2，0.7，5，1602，0.7，hfff1 由图量得实际焊缝长度远大于l=9.86mm，因此认为焊缝满足计算要求。由于内力比较小，故可w1 不进行焊缝强度验算。 (4)验算无竖腹杆节点板稳定(4-9): 取受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离c=80mm。节点板厚度t=8，? c/t=10。因为c/t?10(235/f), 0.8bt=141452.8N > 33.47kN,故满足要求。 yef (5)验算单腹杆节点板拉剪破坏(7-11): b=45+2*50*tan30?=102.8mm，则0.8bt=141452.8N >74.99kN, 满足要求。 eef7.4.4 下弦一般节点8 (1)绘制节点详图6 (2)下弦杆与节点板间连接焊缝计算 N=164.97kN N=134.98kN 12 N,N,N?=164.97-134.98=29.99kN。 图6下弦一般节点 12 由节点详图中量得实际焊缝长度l= l=320mm，其计算长度 12 l= l=360mm(取h=5mm) w1w2f 3k?N0.7，29.99，101h,,,0.26mm 需要 f1w2，0.7，360，1602，0.7lfwf1 3k?N0.3，29.99，102h,,,0.11mm f2w2，0.7，360，1602，0.7lfwf2 h,1.5t,1.66,3.6mm构造要求 。 max h,h,5mm，满足要求。 采用f1f2 (3)验算无竖腹杆节点板稳定: 取受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离c=80mm。节点板厚度t=8，? c/t=10。因为c/t?10(235/f),故满足要求。 y (4)验算单腹杆节点板拉剪破坏: b=45+2*50*tan30?=102.8mm，则0.8bt=141452.8N > 177.69kN, 满足要求。 eef 7.4.5下弦拼接节点9 N=134.98kN N=89.99kN 12 (1)拼接角钢 采用与下弦杆截面相同的2?80×7。拼接角钢与下弦杆间连接焊缝的焊脚尺寸取 h,5mm。 f 拼接头每侧的连接焊缝共有四条，按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度 3N134.98，10maxl,,,60.3mm ww4，0.7，5，1604，0.7hfff 拼接处弦杆端部空隙取为10mm，需要拼接角钢长度 ，，，，L,2l，10，10,2，60.3，10，10,150.6mm aw 为保证拼接处的刚度，实际采用拼接角钢长度La=300mm. (2)绘制节点详图 ,汇交于节点9的屋架各杆轴线至角钢背面的距离按表Z0采用，腹杆与节点板间的连接焊缝尺寸按表采用。为便于工地拼接，拼接处弦杆和拼接角钢的水平肢上设置直径为17.5mm的安装螺栓孔。节点详图如图7所示。 图7下弦拼接节点 (3)拼接接头一侧下弦杆与节点板间连接焊缝计算 取接头两侧弦杆的内力差?N和0.15N两者中的较大值进行计算。 max N,N,N ?=134.98-89.99=44.99 kN 12 0.15Nmax=0.15x134.98=20.25 kN eef 177.69kN, 满足要求。 7.4.6下弦中央节点10 按构造要求确定各杆与节点板间的连接焊缝。节点详图如图8所示。 图8 下弦中央节点 7.4.7 受拉主斜杆中间节点11 设计计算与下弦一般节点8相同，节点详图如图9所示。 (1)验算无竖腹杆节点板稳定: 取受压腹杆连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距?离c=80mm。节点板厚度t=8，c/t=10。因为c/t?10(235/f),y故满足要求。 (2)验算单腹杆节点板拉剪破坏: b=45+2*50*tan30?=102.8mm，则0.8bt=141452.8N > eef 177.69kN, 满足要求。 图9 受拉主斜杆中间节点 (施工图见所附图纸 8