1、钢结构课程设计建筑工程学院土木系制设计名称某车间钢屋盖（参数见表）专业班级 土木工程 131班学 号 139044045姓 名 何祥指导老师 曹现雷日 期 2016.5.2 目录一、评分标准与成绩 1二、设 计 任 务 书 2三、设 计 计 算 书 3- 1 -一、评分标准与成绩二、设计任务书优（90100 分）1、结构布置合理，荷载计算正确，各项技术指标取值合理，内力计算正确，杆件设计较合理，满足“标准”和“规范的要求”。2、应交的图表资料齐全，图纸整洁美观，表格内各项数据计算无误。3、计算书内容齐全，文字流畅，条理清晰，有独立分析问题和解决问题的能力。良（ 8089 分）1、结构布置合理，
2、荷载计算正确，各项技术指标取值合理，内力计算正确，杆件设计合理，满足“标准”和“规范的要求”。2、应交的图表资料齐全，图纸比较整洁美观，表格内各项数据计算无误。3、计算书内容齐全，条理比较清晰，有一定独立分析问题和解决问题的能力。中（ 7079 分） 介于条件“良”和“及格”之间者可得：“中”及格（ 6069 分）1、结构布置基本合理，荷载计算基本正确，各项技术指标取值基本上满足“标准”和“规范的要求”。2、交的图表资料基本齐全，绘图及计算质量较差。评分标准不及格（60 分）1、设计成果是抄袭他人的（或请他人代做）。2、结构布置很不合理，计算错误，图纸内容不全，绘图线条不清晰，图纸潦草，敷衍应
3、付了事。评 定成绩 教师签名： 年 月 日 - 2 -钢结构设计课程设计任务一、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、工程概况某厂房车间设有两台 10 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，屋架采用三角形或梯形桁架式钢屋架（见图 1） ，屋架下弦标高 9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，柱截面尺寸为 400400，混凝土强度等级为 C30。屋面采用压型钢板屋面，C 型檩条，檩距为 1.2m2.6m。八节间梯形屋架 八节间芬克式屋架图 1 桁架式钢屋架示意图三、设计资料每位学生按表 1 选取厂房长度、屋架形式、坡度、柱距、跨度和所在地区的雪荷载。屋
4、面恒荷载（包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等）取值参考教材 2.2.1 中规定（如荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，而采用其中较大者；采用水平投影面上的荷载值作为设计荷载等） 。活荷载标准值取 0.5kN/mm2；雪荷载取值参考附表 1，不考虑风荷载、积灰荷载和积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为 0=1.0。屋架采用 Q235B 钢，焊条采用 E43 型。设计时，荷载组合包括以下二项：a. 恒载+全跨活荷载（或雪荷载）b. 恒载+半跨活荷载（或雪荷载）四、设计内容与要求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
5、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，提交结构计算书一份。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和建筑结构制图标准。 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 - 3 -(4)钢结构设计手册（上册） 目 录一、设计资料二、屋架形式及几何尺
6、寸三、支撑的布置四、檩条的布置五、材料自重及荷载六、荷载计算七、杆件截面选择八、节点的设计九、填板的计算1一、设计资料：某车间厂房总长度约为 72m，跨度为 18m。车间设有两台 10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，屋架采用梯形桁架式钢屋架。屋面坡度为 1:12，屋架间距为 7.2m，屋架下弦标高 9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，柱截面尺寸为 400400，混凝土强度等级为 C30。屋面采用压型钢板屋面，C 型檩条，檩距为 1.2m2.6m。结构重要性系数为 0=1.0。活荷载标准值取 0.5kN/m2；雪荷载取基本雪压 0.75 kN/m2，不考虑积灰荷载和
7、积雪不均匀分布情况。屋架采用 Q235B钢，焊条采用 E43 型。二、屋架形式及几何尺寸屋架及几何尺寸如图 1 所示，檩条支承于屋架上弦节点，均为节点荷载。经计算可知，屋架坡角为 = arctan =4.76，112檩距为 2.258m，水平投影距离为 2.250m。图 1 屋架形式和几何尺寸2三、支撑的布置支撑布置图如图 2 所示，上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置竖直支撑，在其余开间的屋架下弦跨中设置一道通长的刚性细杆，上弦通过水平支撑在节点处设置一道通长的刚性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于横向支撑的节距。支撑
8、的布置见图 2。上弦水平支撑布置图3下弦水平支撑布置图1 - 1 中部垂直支撑布置图2 - 2 端部垂直支撑布置图图 2 支撑的布置图四、檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距 2.258m。因屋架间距为 7.2m，所以在檩条跨中三分点处设两道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。檩条布置见图 3。4图 3 檩条布置图五、材料自重及荷载已知：彩色压型钢屋面板： 0.15KN/ 2保温层及灯具： 0.15KN/ 2C 型檩条自重： 0.10KN/ 2屋架及支撑自重： q=0.12+0.011L=0.318KN/ 2雪荷载（水平投影面）： 0.75KN/ 2活荷载（水平投影面）： 0.5
9、KN/ 2六、荷载计算1：永久荷载（恒载）：彩色压型钢屋面板： 0.15/ = 0.151 cos4.765KN/2保温层及灯具 0.15/ = cos4.760.151 KN/2檩条自重： 0.1KN/ 2屋架及支撑自重： q = 0.318KN/ 2合计： 0.720KN/ 22：可变荷载（对水平投影面）：（1） 屋面活荷载：0.50 KN/ 2（2） 雪荷载标准值：Sk= r S0=0.75 KN/ 0.50 KN/22雪荷载不与屋面活荷载同时组合，仅考虑两者之间中的较大作用。（3） 不考虑风荷载（4） 上弦的集中荷载及节点荷载由檩条传给屋架上弦的节点恒荷载如图 4 所示，由檩条传给屋架
10、上弦的节点活荷载如图 5 所示6图 4 上弦节点恒荷载计算简图图 5 上弦节点活荷载计算简图具体计算过程如下：（1） 全跨屋面恒荷载上弦集中恒荷载标准值 P1=0.72 2.25 7.2=11.664 KN（2） 全跨屋面活荷载上弦集中活荷载标准值 P2=0.75 2.25 7.2=12.15 7KN若由可变荷载组合控制，则上弦节点荷载设计值为1.2 11.664+1.4 12.15=31.01 KN若由永久荷载组合控制，则上弦节点荷载设计值为1.35 11.664+1.4 0.7 12.15=27.65 KN综上可知，本工程屋面荷载由可变荷载组合控制3：内力组合：内力组合见表 6，假定杆件轴
11、力 拉为正，压为负。 表 6 屋架各杆件内力组合表恒荷载及屋面活荷载 半跨屋面活荷载 内力组合杆件名称杆件编号内力系数恒荷载内力（kN）活荷载内力（kN）内力系数半跨活荷载内力（kN）1.2 恒+1.4 活（kN）1.2 恒+1.4 半跨活（kN）最不利荷载（kN）1 0 0 0 0 0 0 0 02 -7.23 -84.33 -87.84 -4.82 -58.56 -224.17 -183.18 -224.17 3 -7.23 -84.33 -87.84 -4.82 -58.56 -224.17 -183.18 -224.17 上弦杆4 -8.03 -93.66 -97.56 -4.01 -
12、48.72 -248.98 -180.6 -248.98 5 4.67 54.47 56.01 3.33 40.46 143.78 122.01 143.78 下弦杆 6 8.18 95.41 99.39 4.91 59.66 253.64 198.02 253.64 7 -5.83 -68.00 -70.83 -4.16 -50.54 -180.76 -152.36 -180.76 8 3.17 36.97 38.52 1.83 22.23 98.29 75.37 98.29 9 -1.33 -15.51 -16.16 -1.18 -14.36 -41.24 -38.72 -41.24 斜腹
13、杆10 -0.25 -2.92 -3.04 -1.23 -14.94 -7.76 -24.42 -24.42 11 -0.50 -5.83 -6.08 -0.50 -6.08 -15.51 -15.51 -15.51 12 -1.00 -11.66 -12.15 -1.00 -12.15 -31.01 -31.01 -31.01 竖腹杆 13 0.33 3.85 4.01 0.17 2.07 10.23 7.52 10.23 8七、杆件截面选1、上弦杆内力最大的为 4 杆， = -248.98 KN，4= 225.8cm, = 451.6cm。 选用短肢相并的不等边角钢 2L 100 x 80
14、 x 6，A = 2 x 10.6 = 21.2 , 回转半径 =2.40cm, =4.54cm2 长细比： = = = 94.1 , = 1+0.06 = 99.5*1+0.06 ()2 (61.799.5)2=101.8Max( )= =101.8 查表得 = 0.543, = =0.998 , = 1+0.16 ()2= 80.1*1+0.16 =85.5 ， = 1+0.16 =98.1*1+0.16 ()2 (45.598.1)2=101.5Max( )= =113.6 查表得 = 0.472 , = = 0.25 ， = 1+0.16 =98.1*1+0.16 ()2 (45.59
15、8.1)2=101.5Max( )= =113.6 查表得 = 0.472 , = = 0.15 ， = 1+0.16 =72.12*1+0.16 ()2 (43.87572.12)2=76.39Max( )= =108.7 查表得 =0.5008 , = =0.21 ， = 1+0.16 =90.1*1+0.16 ()2 (43.87590.1)2=93.5Max( )= =108.7 查表得 =0.5008 , 13= = 0.4115 满足斜腹杆与弦杆夹角为 37、43，在 3060之间 满足19节点板自由边长度 /t=168/6=28节点“A”节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝（满焊）连接
16、，并由此槽焊缝支撑上弦集中荷载 P（ P = 25.34 KN） 。节点板与上弦角钢肢尖采用双面贴角焊缝连接，承担上弦的内力差 N。201 : 槽焊缝验算取槽焊缝宽度= 0.5t = 3mm，得 = 430 2*3 = 424mm。 = 2 0.7 = 31.01 1032 0.7 3 424=17.41N/ 103=147.71KN7 综上，节点板“A”设计满足要求。节点“B”221 : 槽焊缝验算取槽焊缝宽度= 0.5t = 3mm，得 = 150 2*3 = 144mm。 = 2 0.7 = 31.01 1032 0.7 3 144=51.28N/ 节点“C”231 : 槽焊缝验算取槽焊
17、缝宽度= 0.5t = 3mm，得 = 330 2*3 = 324mm。 = 2 0.7 = 31.01 1032 0.7 3 324=22.79N/ =33.70KN9 综上，节点板“C”设计满足要求。(4)下弦拼接节点“K”1 : 下弦杆拼角钢计算拼接角钢与下弦角钢使用相同的 2L70 x 6 角钢，设焊缝宽度宽度为 = 5m，为了便于施焊，切去拼接角钢肢尖部分竖肢，切去 25 = t + + 5 = 6 + 5 + 5 =16。再切去拼接角钢的直角棱边，所以下弦杆与拼接角钢在接头一侧的的焊缝长度为：= + 2 = + 2 * 5 = 4 0.7 253.64 1034 0.7 5 160
18、 123.23mm取 ，下弦角钢间隙取 10，则拼接角 为 145钢的长度为 2 + 10 = 300mm。2 : 下弦杆与节点板焊缝计算因节点板两端杆件内力差0，所以取一侧内力 (207.26KN)的 15进行计算。取角焊缝宽度 5，节点板满焊，则： 角焊缝长度为 = 195 2*5 = 185 mm。肢背焊缝： = 0.15 1 2 0.7 0.15 0.7 253.64 1032 0.7 5 185 =20.56 N/ =160N/2 2肢尖焊缝： = 0.15 2 2 0.7 0.15 0.3 207.26253.64 1032 0.7 5 185 = 8.81/ =160N/2 2所以下弦跨中节点板满足受力要求。为了便于拼接节点现场施焊，需进行提前定位，在拼接角钢的两侧翼橼板和下弦杆底部布置安装螺栓（5 ）上弦拼接节点“J”
