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钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究

钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究
钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究

网络教育学院

本科生毕业论文(设计)

题目:钢结构屋架设计及钢结构的耐久性研究

学习中心:江苏宿迁泗阳奥鹏

层次:专科起点本科

专业:土木工程

年级: 2013 年秋季

学号: 131379403464

学生:胡修峰

指导教师:孙振祥

完成日期: 2015 年 7 月 2 日

内容摘要

随着钢产量的增加与钢结构设计理论的日益成熟,我国钢结构工程的数量和规模逐年增加,然而钢结构耐久性差,许多长期处于海洋大气、工业大气等腐蚀环境下的大型钢结构工程(如桥梁、电视塔、高压输电铁塔、大型水库闸门、海上采油设施等)出现了锈蚀问题。钢结构的防腐问题也在建筑工程中被日益重视。作为钢结构工程的设计、施工人员,必须对防腐有相当的了解,以便高建筑钢结构的使用性能。因此在实际建设中如何提高钢结构的性能与质量十分之关键。

本文主要研究了钢结构工程中钢结构房屋设计及防腐与防火的处理方法,旨在延长钢结构的使用寿命,提高建筑的安全稳定性。

关键词:钢结构;屋架;防火;防腐方法;施工要求

目录

内容摘要 ........................................................................................................................... I 引言 . (1)

1 设计基本资料及任务 (2)

1.1 设计资料 (2)

1.2 荷载资料 (2)

1.3 计算屋架的上弦杆AB (2)

1.4 计算屋架的下弦杆ac (3)

1.5 计算屋架的腹杆aB (4)

2 建筑钢结构的防腐与防火 (5)

2.1 建筑钢结构防腐 (5)

2.2 建筑钢结构防腐的主要方法 (5)

1.极佳的表面质量 (6)

2.满意的施工效率 (6)

3.提高附着力,延长涂层寿命 (6)

4.节省涂料 (6)

5.众多的规格 (6)

2.3 建筑钢结构防火 (7)

2.4 建筑钢结构防火的主要方法 (7)

耐候钢 (7)

热浸锌 (7)

热喷铝(锌)复合涂层 (8)

充水法 (9)

轻质防火厚板包覆法 (9)

复合保护法 (9)

3 工程实例 (11)

主要材料情况 (12)

1、施工准备 (12)

2、防腐涂料材料的准备 (13)

3、防腐涂料施工方法 (13)

4、喷涂、刮涂及刷涂施工工艺 (13)

5、防腐涂料成品保护 (14)

6、防腐涂料使用效果 (15)

4 结论与展望 (16)

参考文献 (17)

引言

钢结构的优点在于施工快、强度高、抗震性强、结构占用面积小、工业化程度高、资金投入少等方面,因此广泛的应用在建筑工程中。一般情况下,普通的建筑用钢由于曝露在空气或者是潮湿的环境中则易出现腐蚀的现象。这是由于覆盖在钢材表面上的铁原子,在空气中被氧化变成铁锈,尤其是空气中含有丰富的盐碱酸类物质时,就更易出现这种问题。钢结构被腐蚀的显现不仅表现在其表面出现不同程度的锈迹,并且由于部分的锈迹而产生的应力集中,破坏钢结构的基础,另外若出现冲击钢结构的情况,则进一步降低钢结构的抗疲劳强度,甚至形成脆性断裂。因此在实际建设过程中,采取有效的措施对钢结构尽享防腐处理,才能延长钢结构的寿命,保证建筑物的安全与稳定。除了钢结构易出现腐蚀之外,还会出现抗活性下降的状况。一般情况下钢结构在处于全负荷的状态时,若温度升高到250℃~450℃,其强度则会有所下降,温度升高到500℃左右时,则会下降一半以上的强度。除此之外,钢结构的抗压强度、弹性模量、荷载能力、屈服点等方面的力学性能都会出现一定程度的下降。所以在施工过程中就要采取有效的防火处理,以保证钢结构防火性能,确保钢结构在火灾中不被破坏。

本文从钢结构屋架设计,建筑钢结构防腐的主要方法,建筑钢结构防火的主要方法,材料的选择,以及施工的要求等方面作了阐述。

1 设计基本资料及任务

1.1 设计资料

某金工车间长90m ,跨度24m ,柱距6m ,屋面采用1.5m ×6m 大型预应力混凝土屋面板,采用梯形钢屋架,屋架计算跨度23.7m ,屋面坡度110i =,屋架端部高度1.99m ,跨中高度3.19m,跨中起拱50mm 。屋架简支在钢筋混凝土柱上,混凝土标号C20,钢材采用Q235,焊条采用E43型,屋架及支撑布置如图1.1所示

1.2 荷载资料

上弦杆AB 采用等截面,按内力N 830kN =-,0150.8x l cm =,0301.6y l cm =。 下弦杆ac 采用等截面,按内力N 859kN =,0300x l cm =,01185y l cm =。

1509A B

a c

图1.1 屋架计算简图

腹杆aB 采用2125808??,长肢相并。

内力N 463.8kN =-,00253.5x y

l l l cm ===。 1.3 计算屋架的上弦杆AB

整个上弦不改变截面,按已知条件提供的内力进行设计,N 830kN =-。

上弦杆计算长度:在屋架平面内,为节间轴线长度0150.8x l cm =;在屋架平面外,根据支撑布置和内力变化情况取0301.6y l cm =(按大型屋面板与屋架保证三点焊,故取两块屋面板宽度)。

因为002y x l l =,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。

腹杆内力为N 463.8kN =-,根据屋架节点板厚度参考表,节点板厚度选用10mm ,支座节点板厚度选用12mm 。

设75λ=,上弦杆为轴心受压的截面,该截面类型属于b 类截面,已知0.72?=。 需要截面积:3

2830105361.80.72215

N A mm f ??===? 需要的回转半径:

0150814.175x

x l i mm λ===,0310640.275

y y l i mm λ===

根据A ,x i ,y i 查角钢规格表,

选用2∟140×90×14,短肢相并,26091.2A mm =,25.1x i mm =,68.6y i mm =。

按所选角钢进行验算:轴心压杆的允许长细比为150。

0x x x

l i λ==1508/25.1=60.1<150 0y

y y l i λ==3106/68.6=45.3<150

满足长细比的要求。

已知0.807x ?=,验算上弦杆中的应力是否满足要求,

x N A

σ?==830000/(0.807×6091.2)=168.9<215 所需截面合适。

1.4 计算屋架的下弦杆ac

整个下弦不改变截面,按已知条件提供的内力进行设计,N 859kN =。

下弦杆计算长度:在屋架平面内,为节间轴线长度0300x l cm =;在屋架平面外,根据支撑布置和内力变化情况取01185y l cm =。

计算所需下弦截面净面积:

3

2859103995.3215

N A mm f ?=== 选用2∟125×80×12,短肢相并,24680A mm =,22.4x i mm =,61.6y i mm =。 本连接中,螺栓孔对下弦截面的削弱不考虑,n A A =。

按所选角钢进行验算:轴心拉杆的允许长细比为350。

0x x x

l i λ==3000/22.4=133.9<[λ]=350 0y y y l i λ=

=11850/61.6=192.3<[λ]=350 n

N A σ==859000/4680=183.5 N/mm 2

1.5 计算屋架的腹杆aB

按已知条件提供的内力进行设计,N 463.8kN =-。

计算长度:00253.5x y l l l cm ===

选用2∟125×80×12,短肢相并,24680A mm =,22.4x i mm =,61.6y i mm =。 按所选角钢进行验算:轴心拉杆的允许长细比为350。

0x x x

l i λ==2535/22.4=113.6<[λ]=150 0y

y y l i λ==2535/61.6=41.2<[λ]=150

已知0.787x ?=,验算上弦杆中的应力是否满足要求,

n

N A σ==463800/4680=99.1 所以满足要求。

2 建筑钢结构的防腐与防火

钢结构具有重量轻而强度高,塑性、韧性好,施工周期短等优点,因此在建筑工程中得到广泛的应用和发展。高层、大跨度,尤其是超高层、超大跨度建筑采用钢结构尤为理想,同时钢结构又是对城市影响最小的结构之一,是可重复利用的绿色环保材料。

然而在钢结构的设计和使用中,建筑钢结构防腐和防火仍是钢结构应用的主要难题及阻碍。本章要分别对钢结构防腐和防火的基本概念,主要方法等内容进行详细阐述。

本章中将分别讨论钢结构防腐和防火的基本概念,主要技术方法及其各自的特点。

2.1 建筑钢结构防腐

钢结构在使用期间和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,引起材质的变质和钢结构的破坏失效,称为钢结构的腐蚀。钢材在空气或潮湿的环境中易于锈蚀,钢材表面的铁原子与空气中的氧气化合而成质地疏松的氧化铁锈,特别是当空气中含有酸碱盐类介质时情况更为严重,腐蚀不仅使钢材表面产生不均匀的锈蚀,而且局部的锈蚀引起应力集中,促使钢结构提前破坏,尤其是在反复冲击荷载的作用下,更加速了疲劳强度降低,出现脆性断裂。

钢结构的腐蚀危害建筑物的安全,造成巨大损失,甚至引起灾难性事故,后果极其严重。据一些工业发达国家统计,每年由于钢结构的腐蚀而造成的经济损失约占国民生产总值的2%~4%,全世界每年因此造成的经济损失已高达数千亿美元以上。只有在设计建造的同时,对其进行卓有成效的防腐,确保长效防腐才能确保钢结构的长久寿命。

下面将讨论钢结构的各种防腐方法及特点。

2.2 建筑钢结构防腐的主要方法

2.2.1防腐方法一高压无气喷涂

随着对钢结构防腐要求的提高以及环境保护限制,钢结构防腐涂料防腐涂料更进一步地朝着低溶剂、高固体成份的方向发展,致使涂料变得高粘度、厚浆型而越来越难于喷涂。传统的施工方法是手工刷涂和空气喷涂,手工刷涂不仅效率低下,而且不可避免的会留下刷痕,其漆面效果难于令人满意;空气喷涂因不能雾化高粘度的防腐涂料,势必会大量加稀释剂,造成成本上升及环

境污染,且过度稀释导致油漆成膜能力下降,影响油漆涂层寿命。如果采用高压无气喷涂施工工艺,这一问题便迎刃而解了。

高压无气喷涂,它的工作原理是通过高压无气喷涂设备,将涂料增压至几百kg/cm2,通过喷咀将涂料雾化成细小的微粒,直接喷射到被涂物表面的一种喷涂方式。与刷涂喷涂相比,高压无气喷涂有以下特点:

1.极佳的表面质量

高压无气喷涂机将涂料用高压喷射雾化成细小的微粒,使其均匀地分布于工件表面,形成光滑、致密的涂层,这是刷涂等原始方法所无法比拟的。

2.满意的施工效率

喷涂效率在300m2/h以上,大大节省人力和工时。

3.提高附着力,延长涂层寿命

高压无气喷涂采用高压喷射雾化,使涂料微粒获得强有力的动能,涂料微粒借此动能射达工件空隙之中,因而使涂层更密,与工件的机械咬合力增强,附着力提高,有效延长涂层寿命。

4.节省涂料

人工刷涂涂层厚度极不均匀,特别是对高粘度防腐涂料,涂层过厚;空气喷涂因空气在工件面反弹时把涂料带出,涂料利用率下降。而无气喷涂,既可获得均匀的涂层,反弹也比空气喷涂小,涂料的有效利用率高,相对其它涂装方式可节约涂料10-30%。

5.众多的规格

各个系列的设备以配合不同生产量的需要,大型的气动及电动高压无气喷涂机,可以满足你批量的生产需要;而小型的电动高压无气喷涂机可配合你小量生产及现场修补之用,机动性好。选择好的钢结构防腐涂料有哪些益处一个好的钢结构涂料具有良好的机械性能和优异的防腐性能。对气候和油水混合物等都具有良好的稳定性。要有良好的视觉效果,在装饰上美观大方。防腐期限时间长,因

为一个大型的工程不可能在几年内频繁施工。好的涂料可以俭省一个企业的精力和物力资源。

2.3 建筑钢结构防火

钢材的耐火性能较差,受热后强度下降很快,如钢材在20℃时强度为450Mpa,在485℃时为278Mpa,几乎降到原来的50%,而到614℃时,钢材强度就只有70Mpa,几乎失去承载能力。所以,钢材受热后,在强度下降和热应力的共同作用下很快出现塑性变形。在火烧15min左右,构件会如面条一样的软落下来,随着局部的破坏,造成整体失去稳定而破坏,而且破坏后的钢结构是很难修复的,有关方面的火灾教训是极其深刻和痛楚的。

因此对钢结构进行防火设计具有重大意义,主要有:

(1)减轻钢结构在火灾中的破坏,避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散的困难;钢结构的防火保护的目的是尽可能延长钢结构到达临界温度的过程,以争取时间灭火救人。

(2)避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡。

(3)减少火灾后钢结构的修复费用,缩短灾后结构功能恢复周期,减少间接经济损失。

钢结构的防火保护有多种方法,这些方法有被动防火法:钢结构防火涂料保护法、防火板保护法、混凝土防火保护法、结构内通水冷却法、柔性卷材防火保护法等,它们为钢结构提供了足够的耐火时间,从而受到人们的普遍欢迎,而以前三种方法应用较多。另一种为主动防火法,就是提高钢材自身的防火性能(如耐火钢)或设置结构喷淋。

下文的内容将对钢结构的主要防火方法进行讨论和阐述。

2.4 建筑钢结构防火的主要方法

耐候钢

耐腐蚀性能优于一般结构用钢的钢材称为耐候钢,一般含有磷、铜、镍、铬、钛等金属,使金属表面形成保护层,以提高耐腐蚀性。其低温冲击韧性也比一般的结构用钢好,执行标准为《焊接结构用耐候钢》(GB 4172-84)。

热浸锌

热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm,对厚板不小于86μm,从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳

定。热浸锌的首道工序是酸洗除锈,然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患,应避免设计出具有相贴合面的构件,以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。对于管形构件应该让其两端开敞,两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂,造成安全事故;一端封闭则锌液流通不畅,易在管内积存。热喷铝(锌)复合涂层

这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80μm~100μm)。最后用油漆等涂料封闭毛细孔,形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工,因而管状构件两端必须做气密性封闭,以使内壁不被腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。另一优点是这种工艺的热影响是局部的,受约束的,因而不会产生热变形。与热浸锌相比,这种方法的缺点是工业化程度较低,喷砂喷铝(锌)的劳动强度大,质量易受操作者的情绪变化影响。

2.4.1五大关键解决建筑轻钢结构防火

钢材虽为非燃烧材料,但钢不耐火,温度为600℃时,钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半,温度达到600℃时,钢材基本丧失全部强度和刚度。因此,当建筑采用无防火保护措施的钢结构时,一旦发生火灾,结构很容易遭到破坏。例如,1993年我国福建泉州一座钢结构冷库发生火灾,造成3600㎡的库房倒塌;1996年江苏省昆山市的一轻钢结构厂房发生火灾,4320㎡的厂房烧塌,1998年北京某家具城发生火灾,造成该建筑(钢结构)整体倒塌。

钢材是一种不会燃烧的建筑材料,它具有抗震、抗弯等特性。在实际应用中,钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力,也可以满足建筑设计美感造型的需要,还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲、拉伸的缺陷,因此钢材受到了建筑行业的青睐,单层、多层、摩天大楼,厂房、库房、候车室、候机厅等采用钢材都很普遍。但是,钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷,它的机械性能,如屈服点、抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。

长期以来,建筑防火被认为是建筑师设计时需考虑的问题,结构工程师设计时考虑结构防火(对结构更适合称抗火)问题的不多。确实,建筑的防火分隔、避难层的设置、安全疏散出口的布置等为建筑防火设计问题,目的在于减轻火灾损

失,减少人员伤亡。然而,作为防火分隔的防火墙靠结构支承,如果火灾中支承结构破坏,防火墙也起不了防火分隔作用;还有避难层下的结构达不到耐火时间要求而破坏,造成的伤亡将更为严重;此外,建筑结构构件(如梁、楼板、楼梯等)在火灾中如果破坏,会影响人员的疏散和

消防人员进人建筑内灭火。因此各国建筑防火设计规范都有建筑结构构件耐火时间(或耐火极限)的规定。

充水法

在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法,能使钢结构在火灾时保持较低的温度。水在结构构件内循环,受热的水可经冷却再循环,或由水管引入凉水来取代加热过的水。这种方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中。这种方法造价低,对空心钢构件的防渗漏、防腐蚀要求高,只适用于空心钢构件的保护。空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施。这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度,水在钢结构内循环,吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环,或由管道引入凉水来取代受热的水。

轻质防火厚板包覆法

就是在钢结构外表添加外包层,可以现浇成型,也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强,以限制收缩裂缝,并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层,砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆,也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板,采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。采用无机防火板材对大型钢构件进行箱式包裹,如石膏板、蛭石板、无石棉硅酸钙隔热板等,包板的厚度根据耐火极限的要求而定。这种方法具有施工方便、装修面平整光滑、成本低、损耗小、无环境污染、施工周期短、耐老化等优点,推广前景好,是钢结构防火保护新的发展方向。

复合保护法

紧贴钢板用防火涂料或柔性毡状隔热材料,外用防火薄板作罩面板。这种方法适用于表面有装饰要求,一般用于需要粘贴柔性毡状隔热材料或涂敷厚质防火涂料的钢柱。

钢结构防火涂料

钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面,能形成耐火隔热保护层,以提高钢结构耐火极限的涂料,分为厚型、薄型、超薄型等几种。厚型涂

料呈颗粒状,涂层厚度通常在8毫米以上,施工方法为喷涂,高温时依靠涂料本身的厚度及较低的导热率起到对钢构件的隔热用。薄型和超薄型涂料涂层较薄,有一定装饰效果,施工方法可喷可刷,高温时涂层膨胀增厚保护钢构件。具有重量轻、施工较简便,适用于隐蔽结构和裸露的钢梁、斜撑等钢构件。

浇筑混凝土砌筑砖块法

用现浇混凝土作外包层时,可以在钢结构上现浇成型,也可采用喷涂法(喷射工艺)。现浇的实体混凝土外包层通常可用钢丝网或钢筋来加强,以限制收缩裂缝并保证外壳的强度。也可以在施工现场将钢结构表面涂沫砂浆以形成保护层。砂浆可以是石灰、水泥或石膏砂浆,也可掺入珍珠岩或石棉。外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥和轻混凝土做成的预制板,采用胶粘剂和钉子或螺栓固定在钢结构上。这种方法保护层强度高、耐冲击,占用空间较大,适用于容易碰撞、无保护面板的钢柱防火保护。

3 工程实例

工程结构形式

本广场0.00米以上钢结构,包括:中楼

和与其相连的裙房部分为钢和钢筋混凝土的

混合结构,中楼地上部分柱为钢管混凝土柱,

框架梁为钢梁。混凝土核心筒墙中预埋工字

形钢柱,钢次梁为钢和混凝土组合梁。裙房

与中楼相连的部分有型钢混凝土梁和大跨度

的工字形钢梁。钢梁和型钢混凝土梁柱 钢管柱-梁结构形式图

中型钢和混凝土核心筒剪力墙中的预埋钢柱

均为工字钢,中楼钢管混凝土柱为圆形钢管内浇混凝土,建筑高度165米。 承接工程范围

工程范围为/A6轴至A11轴、A 线至E 线的所有构件和预埋件,总工程量约为4567多吨。其中包括:管柱、型钢柱、型钢框架梁及核心筒预埋件。

施工重点

A 、材料管理

本工程每层的梁、柱都有Q345B 、Q235B

等多种材质,因此对原材料及零部件的材料管理很关键。

B 、与总包及其他单位的配合

本工程的工程量很大,并且工期很紧,钢柱及核心筒与土建交替施工,因此,其中有些构件需要配合土建施工,按计划进场,要相互之间的配合,以避免构件延误工期、和赶工的情况发生,并保证工程与土建的进度同步,为现场的安装提供方便。

C 、构件组装精度的保证

本工程为高层工程,为保证多节构件安装的精度,牛腿在水平方法带有一定的角度,因此,工厂内单件制作的精度很重要,给工厂的制作提出了很高的要求。

D 、管柱的焊接

本工程中、管柱所占很大的的比例,焊缝曲线形式多、角度变化大,如何保证焊接质量、控制焊接变形,减少焊接应力和杜绝焊接缺陷是关键。

主要材料情况

A、概况

本工程的梁、柱材质为Q345B,部份工字型钢次梁GL是Q235B材质。

本工程包括:Ф1000×16钢管柱;BH(200~600)×250×18×22 钢梁;核心筒混凝土劲性柱梁(H型钢);预埋件;H型钢次梁等。

B、钢管柱制作和节点板的焊接

钢板订货采用定尺板,依据详图作出钢板排版图,按钢柱展开尺寸12×3.14×0.016钢板进料,加工成直缝焊接管,可以保证每根钢柱为一整根,杜绝了横向对接口。管柱结构节点复杂,焊接工作量大,熔透焊缝多,一级焊缝占焊接总量的90%以上。结构件以圆弧形连接居多,对零件成型工艺要求高,钢柱上连接件角度变化多,对制作精度也是一个挑战。

1、施工准备

1.1、防腐涂料施工前的基层检查

防腐涂料施工应在钢构件除锈和防锈符合设计要求和国家现行标准规定后方可进行。

防锈层应无误涂、漏涂和返锈等现象。

防锈层应无明显流坠、皱皮、气泡和气状针孔。

补涂防锈漆漆膜必须完整,附着力良好。

如基层不合格不得进行防腐涂料的施工,必须先进行基层处理。

1.2、防腐涂料施工前的基层处理

A、喷(刷)涂防腐涂料前,首先必须对需做防腐涂料的钢构件表面进行清理。

B、用铲刀、钢丝刷等清除钢构件表面的浮浆、泥沙、灰尘和其他粘附物。

C、钢构件表面不得有水渍、油污,否则必须用干净的毛巾擦拭干净。

D、钢构件表面的返锈必须予以清除干净,清除方法依锈蚀程度而定:面部防锈漆脱落或锈蚀情况不严重,

可用铲刀铲除起皮、脱落的防锈漆,再用钢丝刷刷除锈迹,比较难清除的防锈漆可用金钢砂打磨。对运送至工地现场的防腐涂料,在进入工地临时仓库前,必须对防腐涂料的型号、品牌、生产日期、颜色、合格证、出厂检验报告、保质

期等逐项进行检查。涂料的品牌、型号、颜色必须与本工程要求使用的防腐涂料完全相符才能使用;生产日期、合格证及出厂检验报告等必须与到场的材料相符,方可验收入库。基层砂毛,再用相同种类或品牌的防锈漆进行补刷,补刷的防锈漆漆膜必须完整,附着力良好。

E、基层表面处理完毕,并通过相关单位检查合格后再进行防腐涂料的施工。

2、防腐涂料材料的准备

A、严格进场防腐涂料的材料报审制度,每一批防腐涂料进场,必须填写《建筑材料报审表》,经监理及相关单位验收合格同意使用后,方可使用。

B、本工程所用的钢结构防腐涂料必须在现场用搅拌机搅拌均匀,故而需在临时仓库旁设置一搅拌区,以方便搅拌涂料。防腐涂料在搅拌区搅拌好后,用胶桶分装,由运输班组用手推车或手提桶运至各喷涂、刮涂及刷涂班组,再进行施工。

3、防腐涂料施工方法

具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔-氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80μm~100μm)。最后用油漆等涂料封闭毛细孔,形成复合涂层。此法无法在管状构件的内壁施工,因而管状构件两端必须做气密性封闭,以使内壁不被腐蚀。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。另一优点是这种工艺的热影响是局部的,受约束的,因而不会产生热变形。与热浸锌相比,这种方法的缺点是工业化程度较低,喷砂喷铝(锌)的劳动强度大,质量易受操作者的情绪变化影响。

4、喷涂、刮涂及刷涂施工工艺

◇喷涂施工工艺

A、主要施工设备:空压机、重力式喷枪、油漆喷枪、气管等;

B、喷涂施工要点

喷枪宜选用重力式涂料喷枪,喷嘴口径宜为2~5mm(最好采用口径可调的喷枪),空气气压宜控制在0.4~0.6MPa。

喷嘴与喷涂面宜距离适中,一般应相距25~30cm左右,喷嘴与基面基本保持

垂直,喷枪移动方向与基材表面平行,不能是弧形移动,否则喷出的涂层中间厚,两边薄。操作时应先移动喷枪再开喷枪送气阀,关闭喷枪送气阀门后才停止移动喷枪,以免每一排涂层首尾过厚,影响涂层的美观。

喷涂构件的阳角时,可先由端部自上而下或自左而右垂直基面喷涂,然后再水平喷涂;喷涂阴角时,不要对着构件角落直喷,应当先分别从角的两边,由上而下垂直先喷一下,然后再水平方向喷涂,垂直喷涂时,喷嘴离角的顶部要远一些,以便产生的喷雾刚好在角的顶部交融,不会产生流坠;喷涂梁底时,为了防止涂料飘落在身上,应尽量向后站立,喷枪的倾角度不宜过大,以免影响出料。

◇刮涂施工工艺

A、主要施工机具:刮灰刀、抹子及刮板;

B、刮涂施工要点

刮涂施工宜采用刮灰刀、抹子及刮板,刮涂的要点是实、平、光,即防火涂料涂层之间应接触紧密,粘接牢固,表面应平整、光滑,以减少修整工作量和达到整个涂层的光面效果。

刮涂时应掌握好刮涂工具的倾斜度,用力应均匀。

为避免涂层收缩过大,出现开裂和脱落,一次刮涂不要过厚,根据TW—I涂料的特点,以0.6~1.0mm厚度为宜。

◇刷涂施工工艺及技术要点

A、刷涂施工机具:3″~4″毛刷、圆胶桶、匀料板;

B、刷涂施工要点:

宜选用宽度75~150mm左右猪鬃毛刷,刷毛均匀不易脱落。为防止涂刷中掉毛,可先用其蘸上涂料,使涂料浸入毛刷根部,将毛根固定,毛刷用毕应及时用水或溶剂清洗。

刷涂时,先将毛刷用水或稀释剂浸湿甩干,然后再蘸料刷涂,刷毛蘸入涂料不要太深。蘸料后在匀料板上或胶桶边刮去多余的涂料,然后在钢基材表面上依顺序刷开,布料刷子与被涂刷基面的角度约为50°~70°,涂刷时动作要迅速,每个涂刷片段不要过宽,以保证相互衔接时边缘尚未干燥,不会显出接头的痕迹。

5、防腐涂料成品保护

为确保工程质量外观美观,项目施工管理班长根据工程实际情况,在涂料分

区完成后,专门组织专职人员,负责成品质量保护,值班巡察,进行保护工作。

拆除脚手架和其它辅助设施时,注意避免钢管猛力碰撞涂料面层。

其它工种的成品保护。

周围已装饰好的墙面:在涂料施工作业时,对作业面、点附近有可能被污染处,用塑料彩条布遮盖。

钢结构上盖板:除局部采取覆盖彩条布的遮挡措施外,在与面盖板结合部位的钢构件,尽量采用刷涂方法施工。

6、防腐涂料使用效果

框架构件主要由加工厂完成底漆和中漆,现场负责面漆防腐、防火,其中汽机钢屋架为现场制作,现场负责底漆、中间漆、面漆的防腐、防火,节点防腐也需经底漆、中间漆、面漆。钢梯、钢平台栏杆及外露铁件部件,基层除锈后涂刷防腐漆一道,再刷浅灰色调合漆两遍,油漆的使用年限及质量应符合国家标准的规定;在工程实际使用中取得了较好的效果。

4 结论与展望

随着钢结构工程在建筑上的广泛应用,钢结构的防腐、防火保护问题也在建筑工程中被日益重视。作为钢结构工程的设计、施工人员,必须对防腐、防火涂料的类别、性质、适用性等有相当的了解,以便高建筑钢结构的使用性能。

钢结构的防腐经常使用高压无气喷涂方法,建筑钢结构防火的主要方法有:耐候钢、热浸锌、热喷铝(锌)复合涂层等。

目前,无论是工程业主、使用者还是施工者对于施工时如何检测防腐涂层的性能,基本不予重视。另外,一些工程业主完全依图而定,在工程开工之前,没有找专门的防腐工程专家对工程整体防腐方案进行评估,没有委派专业的防腐施工工程师或专家对防腐涂层进行严格的检验,一切交给工程监理。工程监理对防腐的理解也是依图而定,工程交付使用后基本没有进行防腐维护的检测,还有的不顾实际情况大砍防腐工程的费用,这些都使钢结构寿命大大缩短。综合世界各国对钢结构建筑的防护做法证明,注重防腐涂料进行防腐涂装及用防火防腐涂料进行防火防腐涂装是最经济有效、最简便实用、最普遍的一种方法。

国外,德国、日本在这一领域的研究也十分活跃,已有不少高性能的产品问世。但是这些防火涂料都不具备防腐蚀功能,因此主要用于室内钢结构的防火。半个世纪以来这类薄型膨胀型防火涂料不断得到发展,从基料到防火助剂都不断推陈出新,尤其是近年来出于环境保护的要求,水性防火涂料受到人们的广泛关注。德国、美国、日本等发达国家每年膨胀型防火涂料的产值都在1000万美元以上。钢结构材料存在的另一大问题是容易腐蚀。金属防腐蚀的手段很多,防腐蚀涂料作为金属防腐蚀的主要手段,各国多年来投入大量人力物力进行研究。英、美、德、日等发达国家目前仍处于领先地位。以往都是将金属的防腐蚀与防火问题分别考虑。我们如果能研发出同时可以防腐和防火的材料,那将会成为钢结构上的一个里程碑。

钢结构屋架设计

钢结构屋架设计

一丶设计资料 厂房总长60m,跨度为24m,屋架间距b=6m,端部高度H=1990mm,中部高度H=3190mm 1、结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C20,屋面坡度为i=1:10;L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃,无需抗震设防。 2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊 3、屋盖结构及荷载 采用无檩体系。 用1.5×6.0预应力混凝土屋板。 荷载:①屋架及支撑自重:q=0.384KN/m2 ②屋面活荷载:活荷载标准值为0.7 KN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m2,活荷载标准值与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值 ③屋面个构造层的恒荷载标准值: 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.6KN/m2 永久荷载总和=2.784KN/㎡,活荷载总和=0.7 KN/㎡ 4、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。 节点荷载设计值: 按可变荷载效应控制的组合计算(永久荷载:荷载分项系数γg=1.2;屋面活荷载活雪荷载:γq=1.4,组合值系数φ=0.7) F=(1.2×2.7844+0.7×1.4)×1.5×6=37.2 KN 按永久荷载效应控制的组合计算(永久荷载:荷载分项系数γg=1.35;屋面活荷载活雪荷载:γq=1.4,组合值系数φ=0.7) F=(1.35×2.784+0.7×1.4×0.7)×1.5×6=38.2KN 故取节点荷载设计值为F=38.2 KN,支座反力R=8F=305.6 KN 二丶屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10; =24000-300=23700mm;端部高度取H=1990mm,跨中高度取屋架计算跨度L 3190mm,下端起拱50mm。 屋架几何尺寸如图1所示:

21米三角形钢屋架设计

钢屋架课程设计计算说明书 一、 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数,采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为5.2:1=i ,屋面倾角为() 801.215.2/1==arctg α,3714.0sin =α,9285.0cos =α。 屋架计算跨度: mm l l 20700300210003000=-=-= 屋架跨中高度: ()mm i l h 41405.22/207002/0=?=?= 上弦长度: mm l L 11147cos 2/0==α 节间长度: mm L a 18586/== 节间水平段投影尺寸长度: mm a a 1725cos '==α 根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 二、 屋架支撑布置 1. 屋架支撑 (1)在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 (2)因为屋架是有檩屋架,为了与其他支撑相协调,在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆,上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 (3)根据厂房长度为120m ,跨度为21m ,有中级工作制软钩桥式吊车等因素,在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑及垂直支撑,如下图所示。

图2 屋盖支撑布置 2. 檩条设计 根据屋面材料的最大容许檩距,可将檩条布置育上弦节点上,檩条间距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条。见图1。 选用[20a 槽钢截面,由型钢表可查得,自重m kN m kg /23.0/63.22≈,4331780,2.24,178cm I cm W cm W x y x ===。 (1)荷载计算(对轻屋面,可只考虑可变荷载效应控制的组合) 永久荷载:(坡面) 板荷载: m kN m m kN /465.0858.1/25.02=? 檩条和拉条: m kN /23.0 m kN m kN m kN g k /695.0/23.0/465.0=+= 可变荷载:(檩条受荷水平投影面积为286.148858.1m m =?,未超过260m ,故屋面均布活荷载取2/5.0m kN ,大于雪荷载,故不考虑雪荷载。) m kN q k /929.0858.15.0=?= 檩条均布荷载设计值: m kN q g q K Q K G /135.2929.04.1695.02.1=?+?=+=γγ m kN q q x /793.03714.0135.2sin =?==α m kN q q y /982.19285.0135.2cos =?==α (2)强度验算 弯矩设计值(见图3):

钢结构梯形钢屋架设计

课程设计说明书题目:钢结构梯形钢屋架设计 学院(系): 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 教师职称:

一、设计资料 (3) 二、结构形式与布置 (3) 三、荷载计算 (5) 四、内力计算 (6) 五、杆件设计 (8) 六、节点设计 (15) 梯形钢屋架课程设计计算书 一、设计资料 1、厂房的跨度分别取18m、21m、24m,长度为60m,柱距6m。车间内设有两台30/5t中级工作制吊车。梯形屋架,屋架端高分别为1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m,

屋面坡度分别为i=1/9,1/10、1/11、1/12,屋架支撑在钢筋混凝土柱上,上柱截面400×400mm ,混凝土标号为C25;计算温度最低-20℃。采用1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。屋面做法:三毡四油绿豆砂防水层,20厚1:3水泥砂浆找平层,80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.52/kN m ,雪荷载标准值0.52/kN m ,积灰荷载标准值0.52/kN m 。由于屋面坡度小、重型屋面,不考虑风荷载。 2、屋架计算跨度 01820.1517.7l m m m =-?= 3、跨中及端部高度:本题设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,屋面坡度为 i=1/10,屋架在18m 轴线处的端部高度' 0 1.800h m =,屋架的中间高度h=2.800m ,则屋 架在17.7m 处,两端的高度为m h 817.10=。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图1所示。 根据厂房长度60m 、跨度及荷载情况,设置了两道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。 图1 梯形钢屋架形式和几何尺寸

钢结构梯形屋架课程设计

一、设计资料: 1.结构形式: 某厂房总长度90m,跨度为18m.,纵向柱距6m,采用梯形钢屋架,无檩屋盖体系,采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400x400,柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为8度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150/30t(中级工作制),锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附图所示。 屋架采用的钢材为:Q235钢;焊条为:E43型。 3.荷载标准值(水平投影面计) 荷载: ①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋 架及支撑自重,以KN/m2为单位; =0.35KN/m2, ②可变荷载:活荷载标准值为0.7KN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为S 0活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值: 0.7KN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值: 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层: 0.4KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2 二、结构形式与布置图: 屋架支撑布置图如下图所示。

12 12

符号说明:WGJ-钢屋架;SC-上弦支撑;XC-下弦支撑;CC-垂直支撑;GG-刚性系杆;LG-柔性系杆 A a +3. 4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502 -3.3 82 -0.690 -0.462 +4.739 +1.884 -0. 462 -1.0-1. 0+0. 812-0.5+7. 962+9.279 +9. 279c e g B C D E F G 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1. a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 三、荷载与内力计算: 1、荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值: 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层: 0.4KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m 2 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18m=0.32KN/m 2 总计:3.32KN/m 2 可变荷载标准值 雪荷载0.35KN/m 2<屋面活荷载标准值0.70KN/m 2,取0.70KN/m 2 0.70KN/m 2 积灰荷载 0.70KN/m 2 总计:1.14KN/m 2 永久荷载设计值 1.2×3.32KN/m 2=3.984KN/m 2 可变荷载设计值 1.2×1.40KN/m 2=1.96KN/m 2 2、荷载组合

钢结构18m梯形屋架设计实例

钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m,跨度为18m,屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1.结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30,屋 面坡度i=L/10;L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,屋架下弦标高为18m。 2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用 下杆件的内力)如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为:Q345钢,焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 (1)无檩体系:采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)荷载:①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架 跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单 位; ②屋面活荷载:施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的 =0.35kN/m2,施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑,而是取两者的较大值;积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值: 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图

(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置上、下弦横向水平支撑、垂直

支撑和系杆,见下图。因连接孔和连接零件上有区别,图中给出W1、W2和W3 三种编号 (a)上弦横向水平支撑布置图 (b)屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大,对荷载影响小,未予以考虑。风荷载对屋面为吸力,重

21米梯形钢屋架课程设计计算书要点

《钢结构设计》课程设计 姓名 学号 专业 指导老师

《钢结构》课程设计任务书

一、设计资料: 1、某工业厂房跨度为21m,厂房总长度72m,柱距6m。 2、采用1.5m×6.0m,预应力钢筋混凝土大型屋面板,Ⅱ级防水,卷材屋面桁架,板厚100mm,檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C220×75×20×2.5,屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上,柱顶标高18.0m,柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm,所用混凝土强度等级为C30,轴心抗压强度设计值f c =14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m,上端与屋架上弦用板铰连接。 4、钢材用Q345-B,焊条用E50 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架,无天窗,外形尺寸(取一半)如图1 所示。 图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面,采用梯形屋架; 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号,下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L = 21m ,为避免影响使用和外观,制造时应起拱 f = L / 500 = 42mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 21 - 2 ? 0.15 = 20.7m 。 =h0+i? l0/2=2935mm。 跨中高度H 为使屋架上弦节点受荷,腹杆采用人字式,下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示屋架。 图2

三、支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间,且间距不宜超过60m。本车间长度为72m, 因此需要布置三道横向水平支撑,如图4所示。 图 4 2、下弦横向和纵向水平支撑 屋架跨设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间,如图5所示 图5 3、垂直支撑

钢结构课程设计梯形钢屋架计算书

-、设计资料 1、某工厂车间,采用梯形钢屋架无檩屋盖方案,厂房跨度取27m,长度为102m,柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2,雪荷载标准值0.5kN/m2,积灰荷载标准值为0.6kN/m2,轴线处屋架端高为1.90m,屋面坡度为i=1/12,屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上,上柱截面400mm×400mm,混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级,焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度: Lo=27m-2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度: 端部高度:h′=1900mm(端部轴线处),h=1915mm(端部计算处)。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时,应考虑以下三种组合: ①全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合) :全跨节点荷 载设计值:F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表一。

1、上弦杆: 整个上弦杆采用相等截面,按最大设计内力IJ 、JK 计算,根据表得: N= -1139.63KN ,屋架平面内计算长度为节间轴线长度,即:ox l =1355mm,本屋架为无檩体系,认为大型屋面板只起刚性系杆作用,不起支撑作用,根据支撑布置和内力变化情况,取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离,即: oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦截面宜选用两个不 等肢角钢,且短肢相并,如图四所示: 图四 上弦杆

钢结构课程设计指导书(详细版)

钢结构课程设计指导书 (梯形钢屋架) 土木工程学院钢结构教研室

钢结构课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程,是对学生知识和能力的总结。要求学生通过钢结构课程设计,进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点,掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析,掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下,参考已学过的课本及有关资料,综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识,进行整体钢结构设计计算,并绘制钢结构施工图。 第一节 钢结构课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度车间钢屋架设计。 二、 设计任务 1、选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、 设计资料 某厂一金工车间跨度24m,长度为90m,柱距6m,内设两台50/5t中级工作制桥式吊车,设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平,上铺80mm厚泡沫混凝土保温层;三毡四油防水层,上铺小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kN/m2,雪荷载标准值0.5 kN/m2,积灰荷载标准值0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上,上柱截面b×h=400×400mm,混凝土强度等级为C20。 第二节 钢屋架设计计算 一、材料选择 根据荷载性质,钢材可采用Q235-A.F,要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接,焊条可选用

E43型,手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板,屋面坡屋i=1/10,故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关,我国常将H。取为1.8~2.1m等较整齐的数值,以利多跨屋架时的屋面构造。可取H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载,腹杆体系采用节间为3m的人字形式,屋面板传来的荷载,正好作用在节点上,使之传力更好。 屋架跨中起拱l/500 ,可取50mm。 三、支撑布置 根据车间长度,屋架跨度,荷载情况,以及吊车设置情况,宜布置三道上、下弦横向水平支撑,垂直支撑和系杆,屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆,屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2,其它编号均为GWJ—l。 四、荷载和内力计算 1、荷载计算 屋面活荷载与雪载一般不会同时出现,可取其中较大者进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)可按经验公式计算。 荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑,所以各荷载均按水平投影面积计算。 2.荷载组合 设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合: (1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载 (2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载 (3) 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力,即内力系数,然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力,并求出三种荷载组合下的杯件内力.取其中不利内力(正、负最大值)作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号,由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。

课程设计梯形钢屋架设计(21m跨)

梯形钢屋架设计(21m 跨) 一、设计资料 某地区某金工车间。采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架。跨度为21 m ,柱距6 m ,厂房长度为144 m ,厂房高度为15.7 m 。车间内设有两台150/520 kN 中级工作制吊车,计算温度高于 -20 ℃。采用三毡四油防水屋面上铺小石子设计荷载标准值0.4 kN/m 2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m 2,泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m 2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m 2, 1.5 m ×6.0 m 预应力混凝土大型屋面板设计荷载标准值1.4 kN/m 2。屋面积灰荷载0.35 kN/m 2,屋面活荷载0.35 kN/m 2,雪荷载为0.45 kN/m 2,风荷载为0.5 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,柱截面为400 mm ×400 mm ,砼标号为C20。 二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 1、钢材及焊条选择 根据建造地区(北京)的计算温度和荷载性质及连接方法,钢材选用Q235-B 。焊条采用E43型,手工焊。 2、屋架形式及尺寸 本设计采用无檩屋盖,i =1/10,采用梯形屋架。 屋架跨度为L =21000 mm 屋架计算跨度为0L =L -300=20700 mm , 端部高度取0H =2000 mm ,(1/16 ~ 1/12)L ,(通常取为2.0 ~2.5 m ) 中部高度取H =0H +0.5i L =2000 + 0.1×21000/2=3050 mm , 屋架杆件几何长度见附图1所示,屋架跨中起拱42 mm (f = L /500考虑)。 为使屋架上弦承受节点荷载,配合宽度为1.5 m 的屋面板,采用上弦节间长度为3.0 m 。

钢结构课程设计三角形屋架设计

1:荷载计算 2 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数,采用人字式三角形屋架。屋面坡度为i=1:,屋面倾角α=arctg (1/)=°,sinα=,cosα= 屋架计算跨度 l 0 =l -300=15000-300=14700mm 屋架跨中高度 h= l 0×i/2=14700/(2×=2940mm 上弦长度 L=l 0/2cosα≈7903mm 节间长度 a=L/4=7903/4≈1979m m 节间水平段投影尺寸长度 a '=acosα=1555×=1475mm 根据几何关系,得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示 图1.屋架形式及几何尺寸 3 屋架支撑布置 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2、因为屋架是有檩屋架,为了与其他支撑相协调,在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆,上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m ,跨度为4m ,在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑,下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm ,且每张瓦至少要有三个支撑点,因此最大檩条间距为 max 1820150 83531p a mm -= =- 半跨屋面所需檩条数

15556 112.1835p n ?= +=根 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条,为了便于布置,实际取半跨屋面檩条数13根,则檩条间距为: max 15556778835131p p a a mm ?===-< 可以满足要求。 3.2.1 截面选择 试选用普通槽钢[8,查表得m =m,I x =101cm 4,W x =25.3cm 3,W y =5.8cm 3; 截面塑性发展系数为γx =,γy =。 恒载 ×=(kN/m ) 石棉瓦 ×=(kN/m ) 檩条和拉条 (kN/m ) 合计 g k =(kN/m ) 可变荷载 q k =×=(kN/m ) 檩条的均布荷载设计值 q=γG g k +γQ q k =×+×=m q x =qsin α=×=m q y =qcos α=×=m 3.2.2 强度计算 檩条的跨中弯距 X 方向: 2211 1.1554 2.31088x y M q l kN m ==??=? Y 方向: 2211 0.37940.1903232y x M q l kN m = =??=? (在跨中设了一道拉条) 檩条的最大拉力(拉应力)位于槽钢下翼缘的肢尖处 662 33 2.310100.19010138215/1.0525.310 1.2 5.7910 y x x x y y M M f N mm W W ??=+=+===????б<[б]γγ 满足要求。 3.2.3 强度验算 载荷标准值 ()cos y k k p q g q a =+??α=(0.469+0.467)0.7780.9487=0.691kN/m 沿屋面方向有拉条,所以只验算垂直于屋面方向的挠度: 3 354550.691400011384384 2.061010110361150 y x q l V l EI ?=?=?=???<

钢结构课程设计米钢屋架

第一部分钢结构课程设计任务书 一. 课程设计题目 某车间梯形钢屋架结构设计 二. 设计资料 一单层单跨工业厂房,内设有2台中级工作制桥式吊车。厂房总长120m,檐口高度15m,拟设计钢屋架,简支于钢筋混凝土柱上。柱顶截面尺寸400×400m,柱混凝土强度等级为C20.钢屋架设计可不考虑抗震设防。 厂房柱距选择为12m 屋架为梯形钢屋架(属无檩体系),跨度为24米带钢屋架挡风板。 无檩体系屋面做法及永久荷载标准值 防水层为三毡四油上铺小石子0.35kN/m2 找平层采用20厚水泥砂浆0.02×20=0.40 kN/m2 保温层为泡沫混凝土,选取80厚度:0.5 kN/m2 预应力大型屋面板重 1.40 kN/m2 可变荷载标准值 雪荷载0.50 kN/m2 屋面活荷载0.60 kN/m2 积灰荷载0.50 kN/m2 三.结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示,屋架支撑布置见图2所示(下弦支撑采用与上弦支撑同样布置) 图1.屋架形式及几何尺寸

第二部分、钢屋架设计计算 采用1.5×12m预应力钢筋混凝土大型屋面板 屋架计算跨度:L。=L-300=23700mm 屋架端部高度:H。=2000mm 计算跨度处高度: h=2015mm 屋架高跨比: H/L。=3860/23700=1/6.14 层架上弦(下弦)支撑布置图 垂直支撑1-1 垂直支撑2-2 符号说明:GWJ(钢屋架);SC(上线支撑);XC(下弦支撑);CC(垂直支撑); GC(刚性系杆);LG(柔性系杆) 图2 屋架支撑布置图

1.荷载计算 屋架几何尺寸如图(1)所示,支撑布置如图(2)所示。因为活载加积灰荷载加雪荷载(2000N/m2)大于活荷载(700 N/m2),所以动载取2000 N/m2。屋架自重,P=(120+11×L) N/m2。 永久荷载标准值: 二毡三油加绿豆砂0.35kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.5kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板(含嵌缝) 1.4kN/m2支撑和钢屋架自重(120+11×30)/1000=0.38 管道设备自重0.10 kN/m2 总计 3.13 kN/m2 可变荷载标准值: 屋面活荷载0.60 kN/m2积灰荷载0.50 kN/m2总计: 1.10 kN/m2以上荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑,所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值:1.2×3.13=3.76kN/m2 可变荷载设计值:1.4×1.10=1.54kN/m2 2荷载组合 设计屋架时,应考虑以下三种组合 组合一:全跨恒荷载-全跨活荷载 屋架上弦节点荷载P=(3.76+1.54)×1.5×12=95.4 kN/m2 组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P1=3.76×1.5×12=67.68 kN/m2p2=1.54×1.5×12=27.72 kN/m2 组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载

钢结构屋架设计

普通钢屋架设计 --------焊接梯形钢屋架设计 -、设计资料 1、某一单层单跨工业厂房,总长度为102m,跨度为24m。 2、厂房柱距6m,钢筋混凝土柱,混凝土的强度等级C20,柱头截面为400mm×400mm, 屋架采用梯形钢屋架,其两端铰支于钢劲混凝土柱上。 3、车间设有两台中级工作制桥式吊车,一台150T,一台30T,吊车平台标高+12.000m。 4、荷载标准值(按水平投影面计): (1)永久荷载:二毡三油(上铺绿豆砂)防水层0.4 KN/ m 水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2 保温层0.5 KN/ m2 一毡二油隔气层0.05 KN/ m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2 屋架及支撑自重0.384KN/m2 (2)可变荷载:屋面活荷载标准值0.7KN/ m2 荷载标准值 0.35 K N/ m2 积灰荷载标准值 1.3KN/ m2 5.屋架计算跨度,几何尺寸及屋面坡度如图所示 由上图可知:屋架的计算跨度:Lo=24000-2×150=23700mm,端部高度:h=1990mm(轴线处)。 6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全;有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。

7、钢屋架的制造、运输和安装条件:在金属结构厂制造,运往工地安装,最大的运输长度16m, 运输高度3.85m,工地有足够的起重安装条件。 二、设计内容 一)、屋盖的支撑系统布置 (1)屋架上弦支撑系统的具体布置 对上弦平面,横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内,为了增加屋盖的刚性,两道横向支撑的间距不宜超过60m。所以在屋盖中间应设置一道横向支撑,由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑,无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。上弦支撑具体布置图如下 (2)下弦平面支撑系统布置 同上弦平面支撑一样,设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆,加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处,仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备,因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之,对梯形屋架一般设置在下弦平面。其具体支撑布置如下:

钢屋架钢课程设计

-、设计资料 梯形钢屋架长度为72m,跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为-20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡,雪荷载标准值为0.3kN/㎡,积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架,其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm,所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用Q235级,其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型,手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲,构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度:Lo=27000-2×150=26700mm,设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,取屋架在27米轴线处的端部高度:h=2000mm(轴线处),h=2015mm(计算跨度处)。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸

符号说明:GWJ-(钢屋架);SC-(上弦支撑):XC-(下弦支撑); CC-(垂直支撑);GG-(刚性系杆);LG-(柔性系杆) 图2 屋架支撑布置图

三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层(三毡四油上铺小石子)0.35kN/㎡找平层(20mm厚水泥砂浆)0.02×20=0.40kN/㎡保温层(120mm厚泡沫混凝土)0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.3kN/㎡ 积灰荷载0.60kN/㎡ 总计0.90kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.387=4.572 kN/㎡(由可变荷载控制) 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时,应考虑以下三种组合: 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 P=4.572×1.5×6=41.148 kN 屋架上弦节点荷载 1 P=1.26×1.5×6=11.34 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表1。由表内三种组合可见:组合一,对杆件计算主要起控制作用;组合三,可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中,在屋架两侧对称均匀铺设面板,则可避免内力变号而不用组合三。

21米屋架钢结构设计.

黄山学院 21米跨工业厂房梯形屋架设计 一、设计资料 1.某单层单跨工业厂房总长度90米,跨度L(取21 m)。厂房纵向柱距 6 m。 2.结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30, 屋面坡度i=L/10;L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C,无侵蚀 性介质,地震设防烈度为6度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊 车为2台150/30t(中级工作制),锻锤为2台5t。 3.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0 作用下杆件的内力)如附图所示。根据设计要求,屋架采用的钢材、 焊条为: Q235钢,焊条为E43型。 4.荷载标准值(水平投影面计) (1)永久荷载: 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.45KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.45 KN/m2 屋架及支撑自重: 按经验公式L .0+ = =0.351KN/m2 .0 12 q011 (2)可变荷载: 屋面活荷载标准值: 0.7 KN/m2 雪荷载标准值: 0.35 KN/m2 积灰荷载标准值: 1.2KN/m2 注:实际取屋面活荷载标准值与雪荷载标准值的较大值,保温层及积灰

荷载取值参照学号。屋架计算跨度,几何尺寸及屋面坡度见附图1。 5. 钢屋架的制造、运输荷安装条件:在金属结构厂制造,运往工地安装, 工地有足够的起重安装条件。 屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数见附图。 6. 内力计算考虑下面三种情况 (1)、满载(全跨静荷载加全跨活荷载) (2)、在吊装过程中可能出现的半跨屋面板荷载和半跨活荷载(活荷 载400 N/m2)和全跨屋架自重。 (3)、在使用过程中全跨静荷载和半跨活荷载。 7.设计附图: 1990 1350 2290 259028903040 2613 28 64 3124 25 30 2864 3124 33901507.51507.51507.5 1507.51 507.51 507.5 1507.5 150 A a c e g h B C D F G H 15007=10500 × A a +4. 1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18 -7.684 -4.4 09 -1.572 +0 .71 3 .+580 8 +2.79 2 +0.32 8 -1.0-1. 0-1. 0-0.5+9. 744+11. 962+11.768 c e g h B C D E F G H 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架几何尺寸 21米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 A a c e g g' e' c' a'+3.010 0. 000-5.310-7.339-6.861-5.319 -3.923 -2.1620.00 -5.641 -2.6 33 -0.047 +1 .91 3 +1 .367 +1 .57 +1 .848 +3.960 +1.222 -1.0 39 -1. 200 -1. 5 25 -1. 7 76 -2.0 43 -1.0-1. 0-1.00.000. 000.00-0.5 +6.663 +7.326 +5.884 +4.636 +3.081 +1.090 B C D E F G H G 'F ' E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、 屋盖结构形式和支撑布置 布置屋盖支撑时应根据支撑布置原则,结合本设计具体情况,即厂房长度90 m>60 m ;跨度L =21m ;有桥式吊车且吊车平台较高等,考虑上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑应设几道和其位置;下弦纵向水平支撑是否需要设置;系杆如何设置,设刚性系杆还是柔性系杆布置屋架支撑,并进行编号, 钢屋架代号GWJ

钢结构课程设计 普通钢屋架设计(18m梯形屋架)

钢结构课程设计 学生姓名: 学号: 所在学院:机电工程学院 专业班级: 指导教师: 2013年7月

《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解,并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践,通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作,帮助学生熟悉设计的基本步骤,掌握主要设计过程的设计内容和计算方法,培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能,提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数(各人所取参数应有不同) (1)结构参数:屋架跨度18m,屋架间距6m, 屋面坡度1/10 (2)屋面荷载标准值(kN/m2) (3)荷载组合1)全跨永久荷载+全跨可变荷载 2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 (4)材料钢材Q235B.F,焊条E43型。

屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料(包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等) (1)曹平周,钢结构,科学文献出版社。 (2)陈绍蕃,钢结构(下)房屋建筑钢结构设计,中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制,提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书(或报告) (1)课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程,应完整、清楚、正确。 (2)课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置,屋架的内力计算,杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件(图纸、源程序、测量记录、硬件制作) (1)施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图,材料明细表等内容。 (2)图面布置要求合理,线条清楚,表达正确。 5.3图样、字数要求 (1)课程设计计算说明书应装订成一册,包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 (2)课程设计计算说明书可以采用手写。 (3)施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划(19周~20周)

钢结构屋架设计

一丶设计资料 厂房总长60m,跨度为24m,屋架间距b=6m,端部高度H=1990mm,中部高度H=3190mm 1、结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C20,屋面坡度为i=1:10;L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃,无需抗震设防。 2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊 3、屋盖结构及荷载 采用无檩体系。 用1.5×6.0预应力混凝土屋板。 荷载:①屋架及支撑自重:q=0.384KN/m2 ②屋面活荷载:活荷载标准值为0.7 KN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m2,活荷载标准值与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值 ③屋面个构造层的恒荷载标准值: 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.6KN/m2 永久荷载总和=2.784KN/㎡,活荷载总和=0.7 KN/㎡ 4、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。 节点荷载设计值: 按可变荷载效应控制的组合计算(永久荷载:荷载分项系数γg=1.2;屋面活荷载活雪荷载:γq=1.4,组合值系数φ=0.7) F=(1.2×2.7844+0.7×1.4)×1.5×6=37.2 KN 按永久荷载效应控制的组合计算(永久荷载:荷载分项系数γg=1.35;屋面活荷载活雪荷载:γq=1.4,组合值系数φ=0.7) F=(1.35×2.784+0.7×1.4×0.7)×1.5×6=38.2KN 故取节点荷载设计值为F=38.2 KN,支座反力R=8F=305.6 KN 二丶屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10; =24000-300=23700mm;端部高度取H=1990mm,跨中高度取屋架计算跨度L 3190mm,下端起拱50mm。 屋架几何尺寸如图1所示:

钢屋架课程设计

钢结构课程设计 学院:建筑工程学院 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 2012.05.27

钢结构课程设计——钢屋架设计 一、设计资料 1、某车间的跨度27m ,柱距为6m ,厂房总长度为240m ,屋面采用1.5m ?6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板(屋面板不考虑作为支撑用),屋面的坡度为 10/1=i 。 2、屋架采用梯形钢屋架,其屋架支承于钢筋混凝土柱顶。 3、屋架的计算跨度:26.7m =0.152-2715.020?=?-=L L 4、屋架的中间高度:H =3.340m 5、在26.7m 的两端高度为:0h =2.005m 6、在27m 轴线处端部高度为:0h =1.990m 7、混凝土强度等级为C25,钢材采用Q235-B 级,焊条采用E43型,手工焊。 8、根据车间长度、跨度及荷载情况,在车间两端5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑,在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑,中间各个屋架用系杆联系,在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆,其中:上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆(图2)。

柱网布置图 符号说明:GWJ-(钢屋架);SC-(上弦支撑):XC-(下弦支撑); CC-(垂直支撑);GG-(刚性系杆);LG-(柔性系杆) 备注:某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备,不必进行有关这些的计算。 二、结构形式与布置 屋架形式及尺寸如下图所示:

三、荷载计算 荷 载 计 算 表 荷载名称 标准值(kN/2m ) 设计值(kN/2m ) 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.2=1.68 三毡四油绿豆砂 0.45 0.45×1.2=0.54 找平层20mm 厚 0.4 0.4×1.2=0.48 保温隔热层 1 1×1.2=1.2 支撑重量 0.07 0.07×1.2=0.084 屋架自重 0.12+0.011×27=0.417 0.417×1.2=0.50 永久荷载总和 3.737 4.48 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4=0.84 积灰荷载 0.8 0.8×1.4=0.96 可变荷载总和 1.5 1.8 设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况: (1)第一种荷载组合:全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载: kN F 52.5665.1)8.148.4(=??+= (2)第二种荷载组合:全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载: kN F 32.4065.148.41=??= 半跨节点可变荷载: kN F 2.1665.18.12=??= (3)第三种荷载组合:全跨屋架(包括支撑)自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载: 全跨节点屋架自重: kN F 256.565.1)084.050.0(3=??+= 半跨节点屋面板自重及活荷载:

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