《2015年21米钢屋架课程设计算书(DOC).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015年21米钢屋架课程设计算书(DOC).doc（19页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 课程设计（论文）任务书 题目名称 学 院 专业班级 姓 名 一、课程设计（论文）的内容 通过某工业厂房钢屋架的设计，培养学生综合运用所学的理论知识和专业技 能，解决钢结构设计实际问题的能力。 要求在老师的指导下，参考已学过的课本 及有关资料，遵照国家设计规范要求和规定，按进度独立完成设计计算，并绘制 钢屋架施工图。 具体内容包括：选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行 荷载计算、内力计算及内力组合，设计各杆件截面；对钢屋架的各个节点进行设 计及验算；绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表。 二、课程设计（论文）的要求与数据 1、课程设计（论文）的要求 学生的课程设计
2、资料包括封面（按学校统一规定格式打印）、课程设计（论 文）任务书、目录（三级标题按1 . 、1.1 . 、1.1.1 . 的格式编写）、正文、 参考文献、致谢及按规定要求折叠的工程图纸，应按以上排序装订后提交。 课程设计说明书正文应采用 A4复印纸书写， 上边距30mm下边距25mm左 边距30mm右边距20mm可以用铅笔或钢笔等书写。字体要清晰、端正，行距 要固定，内容要有系统地编排。要求计算过程清晰、整洁，计算步骤明确，计算 公式和数据来源应有依据。插图应按一定比例绘制，做到简明清晰，文图配合。 参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的， 文献按照在正文 中的出现顺序排列钢结构课
3、程设计 2 2 2 工程图纸应符合房屋建筑制图统一标准(GB/T 500012010)和建筑 结构制图标准(GB/T 501052010)的要求。要求用铅笔绘制白纸图，尺寸及 标注应齐备，满足构造要求。 课程设计过程中应严格遵守纪律。要求在课程设计集中周每天的规定时间必 须到专用课室进行设计并接受指导教师的指导，要定期检查设计进度。学生有事 请假按广东工业大学学生考勤管理规定的有关规定办理。所有的计算书及图 纸必须独立按时完成。 2、课程设计数据 (1) 结构形式 某厂房位于广州,使用功能为机械厂铸造车间。厂房跨度为21m总长90m 柱距6m,采用梯形钢屋架、1.5 x 6.0m预应力混凝土大
4、型屋面板，屋架铰支于钢 筋混凝土柱上，上柱截面400 x 400,混凝土强度等级为C30,屋面坡度为1:10。 地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，抗震设防烈度为 7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) 屋架形式及选材 屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材 为 ，焊条为 O (3) 荷载标准值 永久荷载： 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4 KN/m 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 3 保温层 0.5 KN/m 一毡二油隔气层0.05 KN/m 2 2 4 三、课程设计（论文）应完成的工作 1、 计算
5、书部分 选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内 力计算及内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座 节点、屋脊节点及下弦中央节点。 2、 图纸部分 绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表。要求用铅笔绘制 白纸图，尺寸及标注应齐备，满足构造要求。 四、课程设计（论文）进程安排 周 次 起 止月 日 内容 十八 6 6 月 2323 日 钢屋架设计：布置设计任务，格式要求及评分标准；确定屋架型式与尺 寸；选择钢材及焊接材料；荷载计算；杆件内力计算 十八 6 6 月 2424 日 内力组合；杆件截面设计 十八 6 6 月 2525 日 节点设计
6、：设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及 下弦中央节点 十八 6 6 月 2626 日 绘制屋架施工图； 十八 6 6 月 2727 日 绘制屋架施工图；计算书及图纸整理 水泥砂浆找平层 预应力混凝土大型屋面板 0.3 KN/m 1.4 KN/m 屋架及支撑自重：按经验公式 q 二 0.12 KN/m 悬挂管道: 可变荷载: 0.15 KN/m 屋面活荷载标准值: 积灰荷载标准值： 0.5 KN/m 0.7kN/m2 2 5 五、应收集的资料及主要参考文献 1 张耀春，周绪红 . 钢结构设计原理 M 北京：高等教育出版社， 2011 2 钢结构设计规范( GB50017 2003
7、). 北京：中国计划出版社， 2003 3 建筑结构荷载规范(GB50009-2012 北京：中国建筑工业出版社，2012 4 房屋建筑制图统一标准( GB/T500012010). 北京：中国计划出版社， 2010 5 建筑结构制图标准( GB/T50105-2010) 北京：中国建筑工业出版社， 2010 6 钢结构设计手册 (上册)(第三版) 北京：中国建筑工业出版社， 2004 发出任务书日期： 2014年 06 月 22日 计划完成日期： 2014年 06 月 27 日 指导教师签名：6 任务书 . 1 目录 . 5 一、 选择钢材和焊条 . 6 二、 屋架形式及尺寸 . 6 三、
8、结构形式与布置 . 6 四、 荷载标准值 . 6 五、 荷载情况和内力计算 . 7 六、 杆件设计 . 7 6.1、 上弦 FG GH . 7 6.2、 下弦 cd . 8 6.3、 端斜杆aB . 8 6.4、 斜腹杆dH . 9 6.5、 竖杆 dG . 9 七、 节点设计 . 10 7.1、 下弦节点“ b” . 10 7.2、 上弦节点“ B . 11 7.3、 屋脊节点“扌 . 11 7.4、 支座节点“.” 12 附录 . 14 附录1 表5.1 . 14 附录2 表6.1 . 15 附录3 图3.2、图5.1 . 16 附录4 图7.1 . 17 附录5 图7.2 . 18 附录
9、6 图7.3 . 19 7 附录7 图7.4 . 208 一、 选择钢材和焊条 根据广州地区的计算温度和荷载性质及连接方式， 屋架采用的钢材为Q235B 级，焊条为E43型，手工焊。 二、 屋架形式及尺寸 无檩屋盖，応也，采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度： 10 = 210000 - 300= 20700mm 跨中及端部高度： 屋架的中间高度：&締或罚応 在20.7m的两端高度：需-皿讪 在30m轴线处端部高度：需二征盘农鬥 屋架跨中起拱42mm（L/500） 三、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图。桁架支撑布置如图 3.2所示 辭D逊E辭F访泌-TH 9 四、荷载标准值 永久荷载： 三毡
10、四油（上铺绿豆砂）防水层 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 0.4 KN/m 10 五、荷载情况和内力计算 采用图解法先解得F=1的屋架各杆件的内力系数 （F=1作用于全跨、 左半跨 和右半跨） （图5.1 ）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表 5-1 o 六、杆件设计 6.1、上弦 FG GH 整个上弦米用等截面，按FG GH杆件之最大设计内力设计。 N 二 670353kN = 670353N 上弦杆计算长度： 在桁架平面内，为节间轴线长度，.一二二】 在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取 : 因为卜广；仏，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并（图） 腹杆最大设计
11、杆力鬥=弦加堰超，查书P336表9.6.4取中间节点板厚度t =10mm支座节点板厚t = 12mm 设卩债，查书P336附录表4.2得申二网；？，需要的截面面积： 需要的回转半径为 保温层 一毡二油隔气层 水泥砂浆找平层 预应力混凝土大型屋面板 0.5KN/m 0.05 KN/m 0.3 KN/m 1.4 KN/m 2 2 2 2 屋架及支撑自重：按经验公式 q = 0.12 0.011L 计算：0.351KN/R? 悬挂管道： 可变荷载： 屋面活荷载标准值: 积灰荷载标准值： 0.15 KN/m 0.5KN/m 0.7kN/m2 2 N 6703S3N = 0.807x215N/mm2 =
12、 3863.&nm:=38j64cm2 11 b 150.8cm T= 60 二 2.Slcm12 根据需要的A、查附表7-5，选用_ _140X 90X10（短边相连）:二二_二 二, &二256血，片二（“皿（节点板厚 伽巾，皿二伽m=14,按所选角钢 进行验算： 人今二曙警=58910,56如卩1 = 036x3016mm/140mm = 12J6 所以 bj ，和F 140mm / 3016zmmxl 才 + 52砂戶冷伽n/U + 52.7xl404mni4） = 518W = 15 截面在x和y平面皆属b类，由于 ，只需求 ： N 670353N , M F 如歸強戶1N血y/N層
13、 所需截面适合。 6.2、下弦cd 整个下弦采用同一截面，按最大设计值计算 用尸辎哉级虑卜蘇沁爪显沁， 二匸I： 所需截面面积为 选用I140X 90X 8 （短边相连），因为 b気 故用不等肢角钢，短肢相并。 . . .， -二二一,如 301.6cm =5,O3cm 丄 _N 658802N fziSN/mm2 30642mmz = 30.64cm: 13 N 380046N 二点=顾面面戶99网mmy 2i5N/mmh 300cm H 八、. 鬻賢二 182 创/mmY ZlSN/mm2 3608mm f 所需截面适合。 6.3、端斜杆aB 杆件轴力： N = 380,00=380046
14、N 计算长度为：.二暮=川加肌需要的净截面面积为: 二 17676mm2 = lLSScm1 因为辭=卜总 故采用不等肢角钢，长肢相并，使 *勞护 选用_125X 80X10： 二二二；， ，二， !(H 251.9cm 一一 所以: 如跖% 严霊)=81.46W = 150 2519Imm3xl03mmV 33.1m =153.79A=350 6.73 cm 380046N 215N/mm: 只需求-识匕W 14 所需截面适合。 6.4、斜腹杆dH 最大拉力： N = 62.282HI = 62282N 最大压力： N 二 28M5kN 二 28705N 计算长度： 1敢=0.8! = 03
15、390mm = 271 加 m toy = I = 3390mm 选用|_80X 7:二二_ 二,釐烈覘 I,；二，噱二二 一： 所以 N 28705N 忑S 宓217湎产瓯恥*沁/nw 拉应力: 所需截面适合。 6.5、竖杆dG N = 54.989kN = 54989N 氐=0.8/ = 0.8x2888mm 二 23104mm=110.24A= 150 3390mm 36 Jmm ： 0,475x804mm4 339Q:nun2x72mni2 / = 94.24X= 150 N 62282N ff_A = 2172mm: = 28k67/mm2215N/mmz 2712cm 2.46cm
16、 因为 只需求瑕! L 0.475 4 15 如=I = 2888mm 内力较小，按选择，需要的回转半径为： 心 231.04cm 288.8cm 查型钢表， 选用；:L56X 5:仆笔脇疋，q二11?削，=f T, 一二二二二】 悴血邻8耐已販跚喇5俪二2期, 所以 f 0.47Sli* 2388mm / OySxSfimm1 务話）=26加111 屮 + 28882mm=x53mm= J = 1Q9J7-A = 150 N 54989N , ” , 二M =翫丽而沁/逐 所需截面适合。 其余各杆件的截面选择计算过程如上，计算结构列于下表（表 6-1 ）中 七、节点设计 7.1.下弦节点“
17、b”（图7.1.） 用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 悩.；L盘阳迅肿。设“BbBb” 杆的肢背和肢尖焊缝 1 1- - u: u: :.，则所需的焊缝长度为： 肢背： OJN 0.7x319090N 丄 匕 厲=羽厂議航跡而芦血血叫加15cm =134J3W=150 23104cm 1.72cm 因为 只需求礼空;j 16 肢尖: 0.3 N 0.3x319090N - _ !吐=”#诃= - =71.23innb 加2讥、后取9匚口 专 2A7JT 2x0.7x6mraxl60N/mm2 小 “ 几 设“ bD杆的肢背和肢尖焊缝 Itf - 8mm和6mm,则所需的焊缝长度
18、为： 肢背： 07 N 07X241789N 丄 二叶 師=如血皿血/士 咧皿加2后和 肢尖： 0 3N 0 3x241789N 1- = = = 53.97mm,加后7cm 专 2hffY 2x0.7x6mmxl60N/mm2 小 M A “cb杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取：九-脸顷 根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有间隙以及制作和装配等误 差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为： 290mmx360mm 下弦与节点板连接的焊缝长度为 36cm-。焊缝所受力的为左右两 下弦杆的内力差.：7：-：,受力较大的肢背处的焊 缝应力为： KtN 075x310856N _ ,
19、 Tf= 2Jhflw = 2x0.7x6mnix(360nim- 12mm) = 160N/mm 焊缝强度满足要求。 72上弦节点“ B(图7.2) “ Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“ b”相同。 “ aB杆与节点板的焊缝尺寸按上述同样方法计算: N1B= 380.046kN 07 N 0.7X380046N 丄 广 u= = 2x07x10mmxl60N/mm; = 118176inni 加2后取 15cm d f = 8mm 035 N Q35x380046N 丄 一 1百砾=2x07x8mmxl60N/mm=二理皿叫加如后取10cm 上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下:肢尖: 17 与
20、二劳节点板谆度=-xl2n）m= 6mm；甲=lOmm 上弦与节点板间焊缝长度为：365mm - N3)F+(F/2xl.22)_ (0 J5X412871N)3 + (54989/2x1.22) 2x0 J啊 2xO.7x6mnix (365m - 12mm) 二 1044弭伽曲 2x149.63mm=299.26mm 设肢尖焊缝门，节点板长度为32cm则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为 32cm 1cm-2cm = 13cm 焊缝应力为： 045 N 0.15x670353N Tf - 2x0,7!w - 2x0Jxl0mmxl95mm M 6M 01Sx670353Nx70mmx6 2r7h
21、fll =沏皿如如Em厂谡那砂0询蚀 149,63mm =74.73N/mma16 取 t 二20mm。 zOSN/mm 加劲肋与节点板的连接焊缝计算。 加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似（图） 个加劲肋的受力为桁架支座反力的1/4，即： R 384923N 7 =:二 96230J5N 4 4 则焊缝内力为: V 二 9623Q75N M 二 9623Q75N曲 mm 二 51Q022975N，mm 设焊缝細-靛际 焊缝计算长度二二 二:.二上二-匸I:.二，则焊缝应 力为： If96230.7SN2 f 5100229J5N-mmx6 2 , l2x0.7x6mmx438mmJ +
22、 bxO.7x6mmx4382mni3xl.22J 二九狎刖询弋 160N计 384923N 113N/mm2 = 26917.69mm: _90 xl33mm 垃 160.59nizn 底板厚度: I6M 。偏于安全地假定 R 74.54mm； 74.54 mm 160.59mm 19 节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。 设焊缝传递全部支座反力，其中每块加劲肋各传 -:.：；：，节点板传递-:；：o 设节点板与底板的连接焊缝的焊脚尺寸匕站f，则焊缝长度 二-?. - :- J .焊缝强度验算如下: R/2 1924615N “ , 尸1771 h =丽帝不面石二瓯餌N/mmy 1.22x1创N/mW u./i lw it f UMxB dBmmxbmni 每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为： J 二(90mm- 15mm - 12mm)x2 = 126川叫 焊缝强度验算如下： R/电 96230 7SN 沪总厂亦面云面二迪嘶荷4皿何曲“5砂nun 改取;一 N 丁门.