1、钢结构课程设计任务书一、设计题目：焊接普通钢屋架设计二、普通钢屋架课程设计目的及要求通过钢屋架课程设计要求能掌握屋盖系统结构布置和进行构件编号的方法；能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、截面设计和节点设计；掌握钢屋架施工图的绘制方法。三、课程设计资料1. 建筑类别厂房总长度 120m，檐口高度 15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为 C30。柱顶截面尺寸为 400 400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。厂房柱距选择： 6 米2. 屋架形式2.1 三角形屋架1）属有檩体系：檩条采用槽钢 10，跨度为 6
2、m，跨中设一根拉条 10。2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值）永久荷载：波形石棉瓦自重 0.20kN/m 2檩条及拉条自重 0.20kN/m 2保温木丝板重 222d 4cm 0.5kN/e38f ./1c6h2 0.7k/： 厚： 厚： 厚g： 厚： 厚钢屋架及支撑重 （0.12+0.011 跨度）kN/m 2可变荷载：屋面活荷载 0.30kN/m 2积灰荷载 kN/m21.03.54注: 1.以上荷载值均为水平投影2.A,B 屋架的形式与尺寸见图 12.2 梯形钢屋架1）属无檩体系：采用预应力混凝土大型屋面板(1.5m 6m)。2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值）永久荷载：防水层（
3、三毡四油上铺小石子） 0.35kN/m 2找平层（2cm 厚水泥砂浆）0.02 200.4kN/m 2保温层（泡沫混凝土）： 2d 4cm 0.5kN/e8f 12 .7/： 厚： 厚： 厚预应力大型屋面板： 1.4kN/m 2钢屋架及支撑重： (0.12+0.011 跨度)kN/m 2可变荷载：屋面活荷载 0.70kN/m 2积灰荷载 kN/m26.04532.1注：1.以上数值均为水平投影值2.C 形式及尺寸见图 138723872 56053403872387212256x23918723287612.5791350150 fedcba hj mgkA3472370 8525x26150
4、 1850234740963473471260285230162.51abcdefkhj m10301535 301530152067726015 32041846580 60152 120abcdef g h图 13. 钢屋架制作及安装条件1.钢屋架运送单元和支撑杆件均在金属加工厂制作，工地安装，采用手工焊接。2.预先划分钢屋架的运送单元，以便确定屋架拼接节点的位置。一般梯形屋架为两个运送单元，三角形屋架可分为三个运送单元。如图 2图 23.钢屋架与支撑杆件的连接采用普通螺栓。4.构件最大运输长度为 16m，运输高度为 3.85m。5.上下弦杆为连续杆件，角钢最大长度为 19m。四、课程设计
5、要求1.计算书完成计算书一份，内容包括：1.选题：柱距 6 米屋架形式（AC）荷载取值（恒载，活载）BC2.选择钢材3.选择焊接方法及焊条型号4.绘制屋盖体系支撑布置图5.荷载计算及各杆内力组合6.杆件截面设计 （由教师具体指定计算要求）7.屋架节点设计2.施工图1.绘制与屋架支撑相连接的钢屋架施工图一张2.图纸规格：1 号图纸（594mm 841mm）3.图面内容：屋架索引图（习惯画在图面左上角）比例尺取 1：1501：500 1屋架正面图（画对称的半榀） 轴线比例尺：1：20 或 1：30 2上下弦俯视图 杆件比例尺：1：10 或 1：15 3必要的剖面（端竖杆、中竖杆、托架及垂直支撑连接
6、处） 4屋架支座详图及零件详图 5施工说明 6材料表（可附在计算书中） 7标题栏（写明：题目、指导老师、姓名、班级、日期。 ） 84.作图要求：采用铅笔或者计算机绘图；图面布置合理；文字规范；线条清楚，符合制图标准；达到施工图要求。5.设计完成后，图纸应叠成计算书一般大小，与计算书装订后一起上交。五.设计时间内力计算及荷载组合 2 天截面及节点设计 3 天绘制施工图 4 天计算书整理与施工图修正 1 天六.主要参考资料1.钢结构设计规范2.工业与民用建筑荷载规范3.标准图集梯形钢屋架 G5114.钢结构设计手册中国建筑工业出版社5.钢结构陈绍番主编，中国建筑工业出版社A 1 H焊接普通钢屋架设
7、计厂房总长度 120m，檐口高度 15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30。柱顶截面尺寸为 400 400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。厂房柱距选择:6m。雪荷载为 0.3 kN/m2。1.屋架尺寸和檩条，支撑布置1.1 屋架尺寸屋架计算跨度： ml 2670327030 屋面倾角： tan1/.548,sin.14 ,cos0.9285craa屋架跨中高度： h).(6上弦长度： mlL37)925.0*/27cos/0节间长度： ma3148节间水平投影长度： a8.638723872 560534038723872
8、12256x23918723287612.5791350150 fedcba hj mgk屋架几何尺寸（单位：mm）1.2 檩条和支撑的布置根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节上(见下图)，檩距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条 10。根据厂房总长度 120m，跨度 27m，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，并在上弦及下弦各设三道系杆。上弦因有檩条亦可不设系杆，如图所示：2.桁架设计2.1 荷载计算屋面坡度 ，雪荷载按不均匀分布最不21485a 2s1.503=.7/kknm（ ）雪荷载与活荷载不同时考虑，取较大值，按雪荷载计算。作
9、用在檩条上的均不线荷载为永久荷载：（坡面）波形石棉瓦： mkN/14.079.20保温木丝板： 5.檩条及拉条： 合计 gk/8.雪荷载重 10.375.9cos0.24/kqaknm（ ）檩条均布荷载设计值：Ngx /1.37.81sin)()(11kaq09250因檩条沿节间布置，先将檩条作为桁架集中荷载计算，再按经验公式计算桁架和支撑自重，最后折算为桁架上弦节点荷载。因为屋面坡度较小，风荷载为吸力，可不考虑风荷载和积灰荷载影响。檩条作用在桁架上弦的集中力kNqgQ48.60.16)(1桁架和支撑自重，按轻屋盖估算ml /27.02节点荷载设计值kNagQP 604.295.16.0483
10、632 2.2 桁架杆件内力计算三角形桁架在半跨雪荷载作用下，腹杆内力不变号，故只需按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据建筑结构静力计算手册 ，对于十二节间桁架， ，先查得杆件内力系数，再乘以节点荷载5340/267n，即可得出杆件内力如图。kNP04.最不利内力组合设计值见下表杆件名称 杆件 内力系数P=1内力设计值 kNP604.2（kN）AB -14.81 -334.77 BC -13.66 -308.77 CD -14.07 -318.04 DE -13.70 -309.67 EF -12.55 -283.68 上弦杆FG -12.95 -292.72 AH 13.75
11、 310.81 HJ 11.25 254.30 下弦杆 JM 7.50 169.53 HB -1.21 -27.35 HC -1.21 -27.35 HD 2.50 56.51 JD -2.79 -63.07 KD 2.50 56.51 KE -1.21 -27.35 腹杆KF -1.21 -27.35 KG 6.25 141.28 KJ 3.75 84.77 GM 0 0上弦杆局部弯矩计算。按两跨连续梁计算 mkNQlM/26.43/975.14863/0 端节间 .2.8.1中间节间及节点 k/002 2.3 杆件截面选择2.3.1 上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算 N
12、=334.77kN（压力） ，查钢结构设计手册 （中国建筑工业出版社） ，节点板厚度选用 10mm，支座节点板厚度选用 12mm。计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 cmlox9.3屋架平面外根据支撑和内力变化取 cly8.79.2因为 ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。oyxl2设 ，查钢结构设计手册 轴心受压构件的稳定系数表 。60 807.需要截面积： 231925807.4mfNA需要回转半径： cmlicli oyox 3.16097,6. 根据需要的 A、 、 ，查钢结构设计手册角钢型钢表，选用 2Lxiy， 。1057cicmicyx38.1,.2,8.23按所选角钢进行
13、验算： 1438./79/,7/9/ yoyo ill 满足长细比： =150 的要求。由于 ，只需要求出 ，查钢结构设计手册轴心受压构件的稳yxxmin定系数表， 978.0x所选截面合适。223 /15/148297.04mNfNANx 2.3.2 下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N=310.81kN（拉力）计算长度，屋架平面内取节间轴线长度 clox534屋架平面外根据支撑布置取 mloy1068计算需要净截面面积 234625.fNAn选用 2L （短肢相并） ，108 cmicicyx13.,8.5,7.2验算： 504.3/106/,35092.5/34/ yo
14、yxox ilil 22/16708. mNfNAN所选截面合适。2.3.3 斜杆截面计算（1）斜杆 HB、HC、KE、KFN=-27.35kN（压力） ， clclloyox 2.187,8.149.0计算需要净截面面积3257mfNAn选用 2L ，36cicicmyx9.1,.,.4验算： 15039.1/287/,5013./89/ yoyxox ilil由于 ，只需要求出 ，查钢结构设计手册轴心受压构件y xmin的稳定系数表， 6.0x223min /15/1785.427mNfNAN所选截面满足要求。（2）斜杆 HD、KDN=56.51kN（拉力） ， clclloyox 2.3
15、87,8.309. 计算需要净截面面积 2362150.mfNAn选用 2L ，30cicicmyx.,9.,50.验算： 350715./2387/,350491./8/ yoyxox ilil 223 /1/650. mNfNAN所选截面满足要求。（3）斜杆 JDN=-63.07kN（压力） ， clclloyox 6.287,1.2308. 计算需要净截面面积 9576mfNAn选用 2L ，463cicicmyx46.2,.1,9.2验算： 150746.2/87/,5076.1/20/ yoyxox ilil由于 ，只需要求出 ，查钢结构设计手册轴心受压构件的稳yxmin定系数表， 453.x22/15/10.967mNfNANx 所选截面满足要求。2.3.4 斜杆 KGN=141.28kN（拉力） ， clclloyox 2.387,8.309. 计算需要净截面面积365214mfNAn选用 2L ，536cicicmyx4.,08.,76.2验算： 350624./387/,3508.1/9/ yoyxox ilil
