27米梯形钢屋架钢课程设计
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一、课程设计名称梯形钢屋架设计二、课程设计资料北方地区某车间,采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架。
跨度为27m,柱距6m,厂房高度为15.7m,长度为156m。
车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车,计算温度高于-20℃。
采用三毡四油,上铺小石子防水屋面,水泥砂浆找平层,厚泡沫混凝土保温层,1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板。
屋面积灰荷载为0.4kN/㎡,屋面活荷载为0.4kN/㎡,雪荷载为0.4kN/㎡,风荷载为0.45 kN/㎡。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上,柱截面为400mm×400mm,混凝土标号为C20。
设计荷载标准值见表1(单位:kN/㎡)。
三、钢材和焊条的选用根据北方地区的计算温度、荷载性质和连接方法,屋架刚材采用 Q235沸腾钢,要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫(S)、磷(P)、碳(C)三项化学成分的合格含量。
焊条采用 E43型,手工焊。
四、 屋架形式和几何尺寸屋面材料为预应力混凝土大型屋面板,采用无檩屋盖体系,平坡梯形钢屋架。
屋面坡度。
10/1=i屋架计算跨度。
mm l l 2670015022700015020=⨯-=⨯-= 屋架端部高度取:mm H 20000=。
跨中高度:mm i l H 335033351.02/2670020002H 00≈=⨯+=⋅+=。
屋架高跨比:.812670033500==l H 。
屋架跨中起拱,54500/mm l f ==取50 mm 。
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽,腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式,上弦节间水平尺寸为 1.5m ,屋架几何尺寸如图 1 所示。
图1:27米跨屋架几何尺寸五、 屋盖支撑布置根据车间长度、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),安装螺栓采用 C 级,螺杆直径:d=20mm,螺孔直径:d0=21.5mm。
27m梯形钢屋架课程设计课程设计成果院(系): __ _ _班级:学生姓名:学号:设计地点(单位):____ ___________设计题目:_____ _ _____完成日期:年月日指导教师评语:_________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _____________________________________________________ __________ _成绩(五级记分制):______ __________教师签名:_________________________目录钢结构课程设计计算书——钢屋架设计一、设计资料 (3)二、结构形式与布置 (3)1、屋架形式与几何尺寸 (3)2、梯形钢屋架支撑布置 (4)三、荷载计算 (5)四、内力计算 (7)五、杆件设计 (8)1、上弦杆 (8)2、下弦杆 (9)3、斜腹杆 (9)4、竖杆 (15)六、结点设计 (20)1、下弦结点 (20)2、上弦结点 (26)3、屋脊结点 (32)4、支座结点 (33)七、参考资料 (36)钢结构课程设计计算书——钢屋架设计一、 设计资料某地一机械加工车间,长96m ,跨度27m ,柱距6m ,车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m ,柱顶标高27m ,地震设计烈度7度。
本题设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形钢屋架,封闭结合1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m 2),上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m 3),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m 2),找平层2cm 厚(0.3KN/m 2),卷材屋面,屋面坡度i =1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm ,钢材选用Q235B ,焊条采用E43型。
《钢结构》课程设计指导书普通钢屋架设计河南工程学院土木工程学院2015年12月普通钢屋架设计指导书本指导书根据设计任务书提出的设计内容和要求指出了设计中应考虑的原则和应注意的问题,对其中某些问题作了必要的说明。
更为一般的设计原理、方法及参考数据,可查阅相关设计手册和规程规范。
第一部分:设计及计算与设计说明书的编制普通钢屋架是由普通角钢和节点板焊接而成。
这种屋架受力性能好,构造简单,施工方便,广泛应用于工业和民用建筑的屋盖结构中,一般是用于大型钢筋混凝土屋面板等重型屋面,将屋面板直接放在屋架或天窗架上,普通屋架所用的等边角钢不小于∟45×4,不等边角钢不小于∟56×36×4。
屋架钢材一般采Q235BF(3号沸腾钢)钢材,冬季计算温度等于或低于-30℃时的屋架宜采用Q235B(3号镇静钢),荷载较大的大跨度屋架可采用Q345(16Mn钢)或Q390(15MnV 钢)。
一、屋架的形式及主要尺寸(一)普通梯形钢屋架概述普通梯形钢屋架通常用于屋面坡度较为平缓的大型屋面板或长尺压型钢板的屋面,跨度一般为15~36m,柱距6~12m,跨中经济高度为(1/8~1/10)l。
梯形屋架外形比较接近弯矩图,因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀,用料较经济,且可以和柱刚接或铰接,且刚接可使建筑物横向刚度提高。
与柱刚接的梯形屋架,端部高度一般为(1/12~1/16)l,通常取2.0~2.5m;与柱铰接的梯形屋架,端部高度1.5~2.0m,此时,跨中高度可根据端部高度和上弦坡度确定。
在多跨房屋中,各跨屋架的端部高度应尽可能相同。
当采用大型屋面板时,为使荷载作用在节点上,上弦杆的节间长度宜等于板的宽度,即1.5m 或3.0m。
当采用压型钢板屋面时,也应使檩条尽量布置在节点上,以免上弦杆受弯。
对于跨度较大的梯形屋架,为了保证荷载作用于节点,并保持腹杆有适宜的角度和便于节点构造处理,可沿屋架全长或只在屋架跨中部分布置再分式腹杆。
-、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=26.7m3、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 上弦杆腹杆最大内力N=-574.7KN ,查表可知,中间节点板厚度取12mm ,支座节点板厚度取14mm 。
课程设计课题名称钢结构课程设计学生姓名****学号**********系、年级专业城市建设系土木工程指导教师******** 老师2011年12月30日邵阳学院课程设计任务书注:1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效;2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。
邵阳学院课程设计评阅表学生姓名******* 学号*******系城市建设系专业班级09级土木工程专业房建方向题目名称梯形钢屋架设计课程名称钢结构二、指导教师评定注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面;2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
普通梯形屋架设计1、设计资料哈尔滨某厂房金工车间跨度15m ,长度90m ,柱距9m ,车间内设有30/5t 中级工作制桥式吊车。
屋面坡度i=1/10,屋架两端铰支于钢筋混凝土柱柱顶。
无天窗,抗震设防烈度为7度,地面粗糙度类别为B 类,结构重要性系数为0 1.0γ=,基本风压200.6/kN m ω=。
屋架采用Q235B,焊条采用E43,手工焊,混凝土强度等级C20。
2、屋架形式及几何尺寸屋架计算跨度 030014700l l mm =-= 端部高度取 01500h m =跨中高度 011115001500022502210h h l i m =+⨯⨯=+⨯⨯= 屋架高跨比02250114700 6.5h l ==屋架图尺寸图 3、支撑布置参考标准图集05G511《梯形钢屋架》,如下:`屋架上弦支撑屋架下弦支撑4、荷载计算(荷载数据参照标准图集05G511《梯形钢屋架》)永久荷载标准值p=1.1KN/m² x 9.0m=9.90KN/m可变荷载标准值p=0.7KN/m² x 9.0m=6.30KN/m屋架自重p=0.6KN/m² x 9.0m=5.40KN/m荷载组合 1.2 x9.90+1.4x0.7x6.30=18.054KN/m 5、杆件截面选择根据标准图集计算各杆件的内力,计算结果如下图:屋架杆件内力图(一)杆件截面选择上弦杆:整个上弦不改变截面,按最大设计内力设计。
27米钢屋架课程设计27米钢屋架是一种轻型建筑材料,适用于各种规模的建筑,由于材料轻便、易于加工,便于搭建和拆除,被广泛应用于临时建筑和永久性建筑。
为了更深入地了解27米钢屋架的设计,本文将对其设计进行探讨。
首先,在进行27米钢屋架的设计前,需要了解和掌握建筑设计的原则和配置方法。
建筑结构是建筑物的基础,好的建筑结构应有良好的稳定性和结构可靠性,能够满足各种自然力和人力的要求。
此外,在进行设计时,还需要考虑使用场所、使用目的、建造成本等因素。
同时,在确定设计方案后还需要进行结构分析和计算,并选择合适的设计方案。
在27米钢屋架的设计中,首先需要确定这种建筑结构的使用场所和功能,如教室、展示馆、仓库等。
然后,在确定所需的房间数量和空间大小后,可以根据所需的设计参数和功能需求,制定初始设计方案。
同时,根据27米钢屋架的材料特性,还可以考虑采用现场加工的方式进行搭建,以节约成本和材料。
各种建筑和构造、隔断都要和27米钢屋架的结构相匹配,同时还需要根据27米钢屋架的稳定性和材料属性,合理安排构造和隔断。
此外,还需要选择合适的灯光、空调、地板、墙壁、天花板等装饰材料和设备,以满足使用者的需求和舒适度。
在进行27米钢屋架的设计过程中,需要进行结构分析,根据不同方案对结构进行计算和优化,以提高结构的稳定性和可靠性。
同时,也要根据施工和材料成本对各种不同方案进行比较,并考虑结构的可持续发展性。
综上所述,27米钢屋架的设计需要遵循建筑设计的原则和配置方法,根据使用场所、功能需求以及材料特点等因素进行设计,并进行结构分析和优化。
在整个设计过程中,需要考虑多个方面因素,如使用效率、成本、优化等,以达到最佳的设计效果和建造效果。
27米钢屋架课程设计钢结构是一种重要的建筑结构形式,其具有轻质、高强、抗震等优点,在建筑领域有着广泛的应用。
而钢屋架是钢结构中的重要组成部分,其在建筑中承担着支撑屋面载荷、传递风荷载等重要功能。
本课程设计旨在介绍27米钢屋架的设计与施工,通过全面系统地了解27米钢屋架的设计原理、构造方式、相关规范标准和案例分析,提高学生对钢结构设计的专业能力和实践水平。
一、课程目标1.掌握27米钢屋架的设计原理和构造方式。
2.理解国家相关规范标准对钢结构设计的要求。
3.能够进行27米钢屋架的结构强度、稳定性、抗震性和可靠性分析。
4.能够运用所学知识进行27米钢屋架的实际设计。
5.能够进行相关案例分析,提高解决实际问题的能力。
二、课程内容1.钢结构基础知识1.1钢结构的分类和特点1.2钢结构设计的基本原则1.3钢材的选材原则和性能要求1.4钢结构的施工工艺和要求2. 27米钢屋架设计规范2.1钢结构设计规范相关条款解读2.2钢结构设计计算方法和要求2.3钢结构连接件设计要求3. 27米钢屋架构造形式3.1 27米钢屋架的构造类型3.2 27米钢屋架的节点构造及连接方式3.3 27米钢屋架的施工工艺及注意事项4. 27米钢屋架的设计分析4.1结构受力分析4.2结构稳定性分析4.3结构抗震性分析4.4结构可靠性评估5. 27米钢屋架实际设计案例分析5.1张力杆系支撑的钢桁架结构设计5.2局部钢构件参数优化设计案例5.3 27米大跨度钢结构设计案例6. 27米钢屋架设计实践6.1结合实际工程进行27米钢屋架的实际设计6.2使用常见的钢结构设计软件进行设计模拟与分析6.3结合实际案例进行设计方案讨论与优化三、教学方法1.理论授课:通过教师讲解和学生自主学习,掌握27米钢屋架的设计理论知识。
2.实例分析:通过案例分析,理解27米钢屋架设计中常见问题及解决方法。
3.计算实践:利用计算软件进行设计计算实践,提高设计能力。
4.实地考察:到工地进行实地考察,了解27米钢屋架的实际施工情况。
目录1设计资料2结构形式与选型3荷载计算4内力计算5杆件设计6节点设计7 参考文献梯形钢屋架课程设计计算书一、设计资料:该课程设计题目为:普通梯形屋架。
车间柱网布置:长度150m ;柱距6m ;跨度27m1、屋面坡度:1:102、屋面材料:混凝土大型屋面板(包括灌浆)3、荷载标准值1)静载:屋架及支撑自重0.3KN/m²;SBS改性沥青油毛毡防水层0.4KN/m²;20厚水泥砂浆找平层0.4KN/m²;100厚水泥珍珠岩保温层0.4KN/m²冷底子油隔气层0.05KN/m²大型屋面板自重(包括灌缝) 1.4KN/m²管道设备自重0.1 KN/m²2)活载:屋面雪荷载或活荷载最大值0.65KN/m²;积灰荷载1KN/m²;屋面坡度不大,对荷载影响小,不予考虑。
风荷载对屋面为吸力,重屋盖可不考虑。
4、材质Q235B钢,焊条E43系列,手工焊。
二、结构形式与选型根据厂房长度(84m>60m)、跨度及荷载情况,设置上弦横向水平支撑3道,下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。
三、荷载计算荷载计算表:荷载组合方法:1、全跨永久荷载F+全跨可变荷载2F1F1+F2=(4.118+1.47)×1.5×6=50.292kN2、全跨永久荷载F+半跨可变荷载2F1F1=4.118×1.5×6=37.062 kNF2=1.47×1.5×6=13.23 kN3、全跨屋架(包括支撑)自重F+半跨屋面板自重4F+半3跨屋面活荷载F2F2=1.47×1.5×6=13.23 kNF3=0.405×1.5×6=3.645 kNF4=(1.85+0.91)×1.5×6=24.84 kN四、内力计算计算简图如下五、杆件设计:复杆最大内力为326.898 KN ,查课本表7.4,选用中间节点板厚为10mm ,支座板厚为12mm 。
一、课程设计任务概述涉及一榀钢屋架,地震烈度为6度。
无侵蚀性介质,屋架下弦标高为12.5m。
屋面积灰荷载0.8kN/㎡。
钢材为Q345,焊条E50型。
屋架铰支于钢筋混凝土柱上,柱混凝土强度C25。
屋面均布活载(不与雪荷载同时考虑)为0.7kN/㎡。
屋架跨度27m,雪荷载0.35 kN/㎡,柱距6m采用无檩体系,屋面材料采用预应力混凝土屋面板,,屋架坡度为1:10。
二、屋架几何尺寸屋架的计算跨度:Lo=27000-2×150=26700mm,端部高度:h=1990mm(轴线处),h=3325mm(计算跨度处)。
三、屋架上弦、下弦及支撑布置GWJ:钢屋架 GG:刚性系杆 LG:柔性系杆屋架上弦水平支撑布置见下图(图一)屋架下弦水平支撑布置见下图(图二)端垮垂直支撑布置见下图(图三)跨中垂直支撑布置见下图(图三)图一图二图三四、屋架荷载分析及内力汇总表 1、荷载分析活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:三毡四油防水层 0.4 kN/㎡ 水泥砂浆找平层 0.4 kN/㎡ 保温层 0.5 kN/㎡ 一毡二油隔气层 0.05 kN/㎡ 水泥砂浆找平层 0.3 kN/㎡ 预应力混凝土 1.45㎡kN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.297=0.417kN/㎡总计 3.517kN/㎡可变荷载标准值:活荷载 0.70kN/㎡ 雪荷载 0.35kN/㎡ 积灰荷载 0.90kN/㎡ 不需要考虑风压作用由可变荷载效应控制的组合: =1.2×3.517+1.4×0.7+1.4×0.9×0.70 =6.0824kN/㎡由永久荷载效应控制的组合: =1.35×3.517+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×0.7 =6.316kN/㎡所以本设计按永久荷载效应控制设计 荷载组合:全跨永久荷载+全跨可变荷载{=max(屋面均布活荷载,雪荷载)}+全跨积灰荷载 P= 6.0824kN/㎡×1.5m ×6m=54.74kN 全跨永久荷载+半跨可变荷载+半跨积灰荷载 1P =1.35×3.517kN/㎡×1.5m ×6m=42.73kN=(1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×0.7)kN/㎡×1.5m ×6m=14.11kN 2、内力汇总表112nG GK Q Q K Qi ci Qiki S S S S γγγψ==++∑1nG GK Qi ci Qiki S S S γγψ==+∑2P杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数:注:表内负号表示压力杆件内力系数单向荷载内力内力组合不利组合全跨半跨恒载荷载9.07恒+全恒+半全跨半跨AB00000000 RS00000000上BC-10.078-7.267-430.633-142.201-102.537-572.834-533.17-572.834 QR-10.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 CD-10.078-10.88-430.633-142.201-153.517-572.834-584.15-572.834弦PQ-10.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 DE-15.978-10.88-682.74-225.45-153.517-908.19-836.257-908.19 OP-15.978-5.092-682.74-225.45-71.8481-908.19-754.588-908.19杆EF-16.244-11.146-694.106-229.203-157.27-923.309-851.376-923.309 NO-16.244-5.091-694.106-229.203-71.834-923.309-765.94-923.309 FG-16.008-10.91-684.022-225.873-153.94-909.895-837.962-909.895 MN-16.008-5.091-684.022-225.873-71.834-909.895-755.856-909.895 GH-18.813-11.143-803.879-265.451-157.228-1069.33-961.107-1069.33 LM-18.813-7.66-803.879-265.451-108.083-1069.33-911.962-1069.33 HI-19.018-11.366-812.639-268.344-160.374-1080.98-973.013-1080.98 KL-19.018-7.643-812.639-268.344-107.843-1080.98-920.482-1080.98 IJ-18.806-11.153-803.58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93 JK-18.806-11.153-803.58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93下ab 5.681 4.189242.749180.1589159.10679322.908301.8559322.908 hi 5.681 1.569242.749180.1589122.13859322.908264.8877322.908弦bc13.4099.403572.9666189.201132.6763762.1676705.6429762.1676 gh13.409 4.001572.9666189.20156.45411762.1676629.4207762.1676杆cd18.4511.524788.3685260.3295162.60361048.698950.97211048.698 fg18.45 6.867788.3685260.329596.893371048.698885.26191048.698 de18.0489.037771.191254.6573127.51211025.848898.70311025.848 ef18.0489771.191254.6573126.991025.848898.1811025.848腹Aa-0.501-0.501-21.4077-7.06911-7.06911-28.4768-28.4768-28.4768 Si-0.5010-21.4077-7.069110-28.4768-21.4077-28.4768 Ba-10.226-7.54-436.957-144.289-106.389-581.246-543.346-581.246 Ri-10.226-2.727-436.957-144.289-38.478-581.246-475.435-581.246 Bb7.824 5.475334.3195110.396677.25225444.7162411.5718444.7162 Rh7.824 2.291334.3195110.396632.32601444.7162366.6455444.7162 Cb-1.032-1.032-44.0974-14.5615-14.5615-58.6589-58.6589-58.6589杆Qh-1.0320.016-44.0974-14.56150.22576-58.6589-43.8716-58.6589 Db-6.43-4.133-274.754-90.7273-58.3166-365.481-333.071-365.481 Ph-6.43-2.294-274.754-90.7273-32.3683-365.481-307.122-365.481 Dc7.771 2.752332.0548109.648838.83072441.7036370.8856441.7036 Pg7.771 2.026332.0548109.648828.58686441.7036360.6417441.7036 Ec-1.661-1.664-70.9745-23.4367-23.479-94.4112-94.4536-94.4112 Og-1.6610-70.9745-23.43670-94.4112-70.9745-94.4112Gc -3.451 -0.954 -147.461 -48.6936 -13.4609 -196.155 -160.922 -196.155 Mg -3.451 -2.493 -147.461 -48.6936 -35.1762 -196.155 -182.637 -196.155 Ej 0.212 0.212 9.05876 2.99132 2.99132 12.05008 12.05008 12.05008 Om 0.212 0.01 9.05876 2.99132 0.1411 12.05008 9.19986 12.05008 Fj -0.149 -0.149 -6.36677 -2.10239 -2.10239 -8.46916 -8.46916 -8.46916 Nm -0.149 0.001 -6.36677 -2.10239 0.01411 -8.46916 -6.35266 -8.46916 Gd 0.671 -0.96 28.67183 9.46781 -13.5456 38.13964 15.12623 38.13964 Mf 0.671 1.628 28.67183 9.46781 22.97108 38.13964 51.64291 38.13964 Hd -1.416 -1.489 -60.5057 -19.9798 -21.0098 -80.4854 -81.5155 -80.4854 Lf -1.416 0.072 -60.5057 -19.9798 1.01592 -80.4854 -59.4898 -80.4854 Jd 1.077 3.13 46.02021 15.19647 44.1643 61.21668 90.18451 61.21668 Jf 1.077 -2.051 46.02021 15.19647 -28.9396 61.21668 17.0806 61.21668 Hk 0.171 0.181 7.30683 2.41281 2.55391 9.71964 9.86074 9.71964 Ll 0.171 -0.01 7.30683 2.41281 -0.1411 9.71964 7.16573 9.71964 Ik -0.116 -0.129 -4.95668 -1.63676 -1.82019 -6.59344 -6.77687 -6.59344 Kl -0.116 0.013 -4.95668 -1.63676 0.18343 -6.59344 -4.77325 -6.59344 Je 2.095 1.047 89.51935 29.56045 14.77317 119.0798 104.2925 119.0798五、杆件截面设计腹杆最大内力,N=-581.246N ,由屋架节点板厚度参考可知:支座节点板厚度取14mm ;其余节点板与垫板厚度取12mm 。
单层厂房钢屋盖设计计算书一、设计计算资料梯形屋架跨度27m ,屋架间距6m ,厂房长度84m 。
屋架支撑于钢筋混凝土柱子上,节点采用焊接方式连接。
钢筋混凝土柱高12m ,其混凝土强度等级为C30。
钢材为Q235-B ,焊条E43型。
厂房内有中级工作制桥式吊车,起重量Q ≤300kN 。
屋面均布活荷载(不与雪荷载同时考虑)为:轻型屋面取0.3kN /㎡,但计算负荷面积不超过60㎡时,取0.5 kN /㎡;重型屋面取0.5 kN /㎡。
屋面材料为长尺压型钢板,屋面坡度i 8/1=,H 型钢檩条的水平间距为3.375m 。
基本风压为0.75 kN /㎡,基本雪压为0 kN /㎡。
二、屋架几何尺寸的确定屋架的计算跨度mm L l 26700300270003000=-=-=,端部高度取mm H 19900=跨中高度为mm 3680H ,36788227000190020==⨯+=+=取mm L i H H 。
跨中起拱高度为60mm (L/500)。
梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。
三、屋盖支撑布置根据厂房长度(84m>60m )、跨度及荷载情况,设置三道上、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,该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。
在所有柱间的上弦平面有檩条代替刚性与柔性系杆,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、刚性系杆,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、图3、图4所示。
其中SC#为上弦支撑、XC#为下弦支撑、CC#为垂直支撑、GG#为刚性系杆、RG#为柔性系杆、GWJ#为屋架。
四、荷载计算1、永久荷载(水平投影面)压型钢板 151.086515.0=⨯kN/㎡ 檩条(0.5kN/m ) 0.148 kN /㎡屋架及支撑自重 0.01L=0.27kN /㎡ 合计 0.569kN /㎡ 2、可变荷载(水平投影面)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡,故屋面均布活荷载为0.30 kN /㎡,无雪荷载。
钢屋架课程设计27米一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握钢屋架的基本知识,包括钢屋架的结构、设计原理和施工技术。
通过本课程的学习,使学生能够熟练运用相关知识对27米钢屋架进行设计和计算,培养学生的实际工程能力。
知识目标:使学生掌握钢屋架的结构形式、设计原理、施工技术及验收标准。
技能目标:培养学生运用所学知识对钢屋架进行设计和计算的能力,使其具备一定的工程实践能力。
情感态度价值观目标:培养学生热爱祖国、热爱科学的态度,使其树立正确的工程观念,注重工程质量和安全。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括钢屋架的结构形式、设计原理、施工技术及验收标准。
1.钢屋架的结构形式:介绍钢屋架的类型、受力特点及应用范围。
2.设计原理:讲解钢屋架的设计依据、设计步骤及设计方法。
3.施工技术:阐述钢屋架的施工准备、施工工艺、施工要求及质量控制。
4.验收标准:介绍钢屋架验收的基本要求、验收程序及验收方法。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握钢屋架的基本知识和设计原理。
2.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生了解钢屋架在工程中的应用和施工技术。
3.实验法:学生进行钢屋架结构实验,使其掌握实验方法和技巧,提高实践能力。
4.讨论法:鼓励学生积极参与课堂讨论,培养学生的思维能力和团队协作精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用国内权威的钢屋架教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:提供相关的专业书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,直观地展示钢屋架的结构和施工过程。
4.实验设备:准备钢屋架结构实验所需的设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以确保评估的客观性和公正性,全面反映学生的学习成果。
1.平时表现:通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等,评估其学习态度和积极性。
某车间27m梯形钢屋架设计
梯形钢屋架是指钢结构中采用梯形钢材构成的屋架,它具有重量轻、强度高、施工方便等优点,在工业厂房,商业大厦等建筑物中得到广泛应用。
本文将结合某车间27m梯形钢屋架设计,从梁柱、节点、荷载等方面详细讲解其设计流程。
一、设计参数
该梯形钢屋架的设计参数如下:
跨度:27m
净高:5m
屋面坡度:5%
风压:0.8kN/m²
二、梁柱的设计
梁柱是梯形钢屋架的主要组成部分,其主要承受落在屋面上的荷载,设计时需要考虑其受力情况。
1. 梁的设计
该梯形钢屋架的梁一般为双梁结构,采用H型钢。
设计时需要根据结构计算确定梁的大小和型号。
据计算,该梯形钢屋架的梁的尺寸为800mm * 300mm * 14mm。
三、节点的设计
节点是梯形钢屋架中连接梁柱的重要部分,其设计需要考虑承载能力和连接方式等因素。
该梯形钢屋架的节点采用角钢板焊接,其连接方式牢固,能有效承受荷载。
节点设计时应根据结构计算确定其大小和具体焊接方式。
四、荷载的设计
荷载是梯形钢屋架设计中需要考虑的重要因素,其大小以及分布情况对结构的安全性有很大影响。
风荷载是梯形钢屋架设计中需要考虑的重要荷载之一,其大小与风速有关。
该梯形钢屋架的设计风压为0.8kN/m²,根据结构计算,该荷载下的梁柱满足强度要求。
综上所述,该车间27m梯形钢屋架的设计采用H型钢作为梁柱的材料,节点采用角钢板焊接,具有承载能力强,连接牢固等特点。
荷载设计中考虑了风荷载和雪荷载,保证了结构的安全性。
在施工时需要严格按照设计方案进行,确保其质量和安全。
XI- M n 射站?普通钢屋架课程设计姓名班级学号指导老师目录、设计资料 .......................................................................... 3 1.1、 设计条件 ............................................................. 4 1.2、 材料规格 ............................................................ 4 1.3、 施工与安装 .......................................................... 4 1.4、 结构形式与布置 ....................................................... 4 、荷载与内力计算 ................................................................... 6 1、 荷载计算 ..................................................................... 6 2、 荷载组合 ..................................................................... 6 3、 内力计算 ...................................................................... 7 三、杆件截面设计 ..................................................................... 8 1、 上弦杆 ....................................................................... 8 2、 下弦杆 ....................................................................... 10 3、 端斜杆aB ........................................................................................................................... 10 4、 斜腹杆dJ .. (11)5竖腹杆Hd (12)1、 下弦节点“ b ”2、 上弦节点“ B” (14)............................................ 错误!未定义书签。
-、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+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=4.572×1.5×6=41.148 kN1P=1.26×1.5×6=11.34 kN2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3P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN43.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。
目录一、设计资料 (1)二、钢材和焊条选择 (1)三、屋架形式及尺寸 (1)四、屋盖支撑布置 (2)五、荷载和内力计算 (2)六、干件截面选择 (3)七、节点设计 (6)一、设计资料详见同济大学自考办发的《钢结构课程设计任务书》。
二、钢材和焊条选择按设计规范要求,钢材选用Q235B。
焊条选用E43型,手工焊。
三、屋架形式及尺寸根据《钢结构课程设计任务书》,屋架的计算跨度为L=L-300=27000-300=26700(mm)屋架在30m轴线处的端部高度取H=1990mm跨中高度H=H0+10.13000019003490 22iL⨯==+=屋架的高度跨比H/L=3490/27000=1/7.7在屋架常用高度范围内。
为使屋架上弦承受截点荷载,配合屋面板的宽度,复杆体系大部分采用下线节间长为3m的人字式,仅在跨中考虑到复杆的事宜倾角,采用再分式。
屋架跨中起供55mm(L/500=54mm,取55mm)。
几何尺寸如下所示:屋架几何尺寸图四、屋盖支撑布置根据车间长度(240m>60m)、跨度及荷载情况,设置5道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用封闭结合,为统一支撑规格,厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。
支撑布置见下页图所示。
图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2,山墙的端屋架编号为GWJ-3。
其他屋架编号均为GWJ-1。
五、荷载和内力计算(1)荷载计算和在计算及汇总见下表:荷载计算及汇总表计算屋架杆力时,应考虑如下三种荷载组合:使用“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半夸屋面均布和活荷载”。
应注意半夸屋面活荷载可能作用于左半跨,也可能作用于右半跨。
恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值P恒及P活分别为P 恒=3.23*1.5*6=29.07(KN ) P 活=2.10*1.5*6=18.90(KN )施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。
这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载,而屋面板自重及施工荷载(取屋面活荷载数值)既可能出现在左半跨,也可能出现在右半跨,取决于屋面板的安装顺序。
-、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屋架支撑布置见图2所示。
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1P=1.26×1.5×6=11.34 kN2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3P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN43.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。
注:表内负责表示压力;正值表示拉力图3 屋架接点图四、杆件截面设计腹杆最大内力,N=-585.77KN,由屋架节点板厚度参考可知:支座节点板刚度取14mm;其余节点板与垫板厚度取12mm。
1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面,按最大内力计算,N=-1057.11KNl=150.8cm计算长度:屋架平面内取节间轴线长度Ox屋架平面外根据支撑,考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用,取上弦横向水平支撑的节间长度:Oyl =4500cm因为3Oxl ≈Oyl ,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见图4图 4 上弦截面 设λ=60,查轴心受力稳定系数表,ϕ=0.807需要截面积*A =f N .ϕ=31057.11100.807215⨯⨯=60932mm需要回转半径*x i =601508=λoxl =2.51 cm *yi =450060ox l λ==7.50 cm 根据需要的*A 、*x i 、*y i 查角钢型钢表,初选 2 L 160⨯100⨯14,A=69402mm ,x i =2.80cm ,y i =7.86m 。
按所选角钢进行验算x λ=x ox i l =828150..=52.9<[λ]=150y λ=y oy i l =4507.86=57<[λ]=150 由于 x y λλ<,只需求出min y ϕϕ=,查轴心受力稳定系数表,x ϕ=0.82331057.11100.8236940x N A ϕ⨯=⨯=185N/2mm <215 N/2mm 所选截面合适。
2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=1106.45kN 计算长度:屋架平面内取节点间轴线长度Oxl =4500mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl =13350mm计算需要净截面面积*A =31106.4510215N f ⨯==5146.32mm选用 2 L140⨯90⨯14(短肢相并),见图5。
图 5 下弦截面 A=69402mm , x i =2.51cm ,y i =6.93cm 。
按所选角钢进行截面验算,取A A =n(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm ,则可不计截面削弱影响)31106.45106100n N A ⨯==181.4N/2mm <215 N/2mmx λ=xoxi l 512450.==179.3<[λ ]=250y λ===9361335.i l yoy 192.6<[λ]=350 所选截面满足要求。
3. 端斜杆B a 已知N =-585.77kN ,Oxl =Oyl =253.9cm因为Oxl =Oyl ,故采用等肢角钢,使x i =y i选用角钢2 L 100⨯12,见图6图 6 端斜杆BaA =45602mm ,x i =3.03cm ,y i=4.64cm截面刚度和稳定验算x λ= ==0339253..i l xox =83.8<[λ ]=150yλ=6449253..i l yoy ==54.7<[λ ]=150由于1092535805803832110/..b /l .../t /b oy ⨯=<===14.73557219253104750175447501224224.)...(.)tl b .(oy y yz =⨯⨯+=+=λλ==x min ϕϕ0.66243585.77100.66244560x N A ϕ⨯==⨯193.9N/2mm <215 N/2mm 所选截面满足要求。
填板放两块,a ι=84.6 cm <40x i =40×3.03=121.2 cm4. 斜杆Bb已知N=470.29kN计算长度:屋架平面内取节点间轴线长度Oxl =0.8×l=0.8×2622=2097.6mm屋架平面外根据支撑布置取Oy l=2622mm 选用 2 L100⨯6,见图7。
图 7 斜杆BbA=23862mm , x i =3.10cm ,y i =4.44cm 。
3470.29102368N A ⨯==198.6N/2mm <215 N/2mmx λ=xoxi l 10376209..==67.7<[λ ]=350y λ===4442262..i l yoy 59.1<[λ]=350 所选截面满足要求。
填板放两块,a ι=87.4cm <80x i =80×3.10=248cm 5.再分腹杆c1G=1N 1c N =-239.35kN , =2N 1G N =-197.35kN ,1ι=4174 mm计算长度:屋架平面内取节点间轴线长度Oxl =0.8×l=0.8×2087=1669.6mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl =1ι(0.75+0.2521N N )=4174(0.75+0.25620899252..)=4396mm选用 2 L100⨯6,见图8。
图 8 再分腹杆c1G 图 9 中竖杆JeA=23862mm , x i =3.10cm ,y i =4.44cm 。
x λ=xoxi l 10396166..==53.9<[λ ]=350y λ===4446439..i l yoy 99<[λ]=350 由于1064395805807166010/..b /l .../t /b oy ⨯=<===25.5810560643910475019947501224224.)...()tl b .(oy y yz =⨯⨯+=+=λλ==yz min ϕϕ0.51823239.35100.51282386yz NA ϕ⨯==⨯195.6N/2mm <215 N/2mm 所选截面满足要求 填板放两块,a ι=109.9cm <40x i =40×3.10=124cm 6.中竖杆Je已知N =0,l l 9.00==0.9 ⨯335=301.5cm中间竖杆选用2 L75⨯6的角钢,并采用十字形截面,见图9 A=17.62cm ,4520.i x = cm,91253010..i l x o ox ==λ=103.6<[λ ]=150 所选截面满足要求 填板放五块,a ι=60.3cm <400x i =40×2.45=98cm其余各杆件截面选择过程不一一列出,计算结果见表2土木工程专业钢结构课程设计10杆件 名称内力 设计值N (KN ) 计算长度(cm )选用截面截面积A (2cm ) 回转半径(cm ) max λ[λ] min ϕ计算应力(N/2mm )x l 0y l 0x iy i上弦杆 -1057.11 150.8 300 短肢相并2L160*100*14 69.4 2.80 7.86 53.9 150 0.8384 -192 下弦杆 1106.45 450 1335 短肢相并2L140*90*14 61 2.51 6.93 179.3 350 / 191.7 Aa -26.24 201.5 201.5 T 型截面2L50*5 17.6 1.53 2.53 131.7 150 0.3795 -41.5 Ba -585.77 253.9 253.9 T 型截面2L100*12 45.6 3.03 4.64 83.8 150 0.6624 -205 Bb 470.29 209.76 262.2 T 型截面2L100*6 23.86 3.10 4.44 67.7 350 / 208.3 Cb -52.49 184 230 T 型截面2L50*5 9.6 1.53 2.53 120.3 150 0.6624 -136.1 Db -390.51 229.84 287.3 T 型截面2L100*12 45.6 3.03 4.46 75.9 150 0.7146 -125.7 Dc 287.63 229.84 287.3 T 型截面2L75*6 17.6 2.31 3.53 99.5 350 / 172.7 Ec -78.73 208 260 T 型截面2L75*6 17.6 2.31 3.53 97.7 150 0.5701 -82.9 E1 38.32 151.2 189 T 型截面2L50*5 9.6 1.53 2.53 98.8 350 / 42.21 F1 -52.49 104 130 T 型截面2L50*5 9.6 1.53 2.53 68 150 0.763 -75.7 c1 -239.35 166.96 439.6 T 型截面2L100*6 23.86 3.10 4.44 105.8 150 0.5182 -204.6 G1 -197.35 Gd 1.72 261.2 326.5 T 型截面2L75*6 17.6 2.31 3.53 113 150 / 1.34 -126.22 250 0.475 -165.7 Hd 0.00 244 305 T 型截面2L75*6 17.6 2.31 3.53 105 150 0.523 0.00 H2 0.00 162.8 203.5 T 型截面2L50*5 9.6 1.53 2.53 106.4 150 0.514 0.00 I2 0.00 137.25 152.5 T 型截面2L50*5 9.6 1.53 2.53 79.7 150 0.688 0.00 J2-d2 150.38 179.92 449.8 T 型截面2L75*6 17.6 2.31 3.53 129.6 350 / 93.5 -2.11 150 0.688 -4.2 Je0.00301.5301.5十字型截面2L75*617.6min i=2.91 min i=2.91103.6150/0.00五、节点设计用E43焊条时,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 2/160mm N f w f = 各杆件内力由表2查得,最小焊缝长度不应小于f h 8 1. 下弦节点b 见图10图 10 下弦节点b(1) 斜杆Bb 与节点的连接焊缝计算: N=470.29kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm 和5mm 。