土木工程钢结构设计.doc

XX 大 学 课程设计说明书 设计题目： 三角形钢屋架结构设计 院 系 土木建筑学院 专 业 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2222年2月31日 目 录 1 设计背景 1 1.1 设计资料 1 1.2 屋架形式 2 2 设计方案 2 2.1 檩条布置 3 2.2 支撑布置 3 3 方案实施 5 3.1 屋架节点荷载计算 5 3.2 屋架杆件内力计算 5 3.3 截面设计 6 3.4 节点设计 13 4 施工图 18 1 设计背景 1.1 设计资料 厂房位于江门市，为单层单跨结构，总长度120，檐口高度15mC30，柱顶截面尺寸为　　厂房柱距：6m 三角形钢屋架　　 , 焊条采用E43型, 手工焊接。构件采用钢板及热轧型钢，构件与支撑的连接用M16普通螺栓。 　 图1屋架形式 2 设计方案 2.1屋架尺寸、檩条间距 屋架计算跨度：=－300=24000－300=23700mm 屋面倾角： 屋架跨中的高度为： 上弦长度： 节间长度： 檩条间距： 节间水平投影长度：a==2553×0.9285=2370mm 屋架几何尺寸见图2。 图2 屋架几何尺寸（单位：mm） 2.2 檩条布置 檩条布置：檩条采用槽钢檩条，跨度为6m，φ10 (檩条跨度大于4m)。 2.3 支撑布置 根据厂房总长度120m，跨度为24m，可在厂房两端的第二开间①沿厂房的纵向：屋架的垂直支撑应与上、下弦横向水平支撑设置在同一柱间；②沿厂房的横向当跨度﹥18m时，在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间1/3左右处各一道）)；并在下弦跨中央设置一道通长的柔性系杆。此外，在厂房两端的第一开间下弦各设置三道刚性系杆（见）。 图3 屋架支撑布置（单位;mm） 上弦横向水平支撑；（b）下弦横向水平支撑；（c）垂直支撑 3 方案实施 3.1屋架节点荷载计算 1. 永久荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合）永久荷载：： 0. 35 檩条和拉条： 0. 05 屋架及支撑： 0.12+0.011×24=0.384 =0.784 2. 可变荷载可变荷载：屋面活荷载 =0.3645 3 .屋架上弦在的集中荷载 屋架上弦在处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为 F=（1.2×0.+1.4×0.3645）×6×2=20.63 3.2 屋架杆件内力计算 由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，且远小于屋面永久荷载，故其与永久荷载组合时不会增大杆件的内力，因此不予考虑。芬克式屋架在半跨活荷载作用下，腹杆内力不会变号，故只需按全跨永久荷载与全跨可变荷载组合计算屋架杆件的内力。 根据建筑结构静力计算手册，十节间芬克式屋架，n=L／h=5，N==5.385165，F==11.18034,全跨恒载0.784×6×2.37=11.15，全跨活载0.3645×6×2.37=5.18，先查得杆件内力系数，再乘以节点荷载，即可得出杆件内力，分别如下表1和下图所示。 表1 注：负为受压，正为受拉。 图4 各杆的内力图（单位：KN） 3.3截面设计 上弦杆弯矩 屋架上弦杆在节间荷载作用下的弯矩，按下列近似公式计算： 上弦杆端节的最大正弯矩 其他节间的最大正弯矩和最大负弯矩 是视上弦节间杆端为简支梁的最大弯矩。计算时屋架及支撑自重仅考虑上弦杆重量，假设沿上弦杆为0.25。 上弦杆节间集中荷载 = 节间简支梁最大弯矩 = 端节间最大正弯矩 其他节间最大正弯矩和最大负弯矩 弯矩图如图所示。 图5 弯矩图 杆件截面选择 先将各杆件内力设计值、几何长度、计算长度入表2内，分别计算各杆件需要的截面及填板，然后，填入表中。 按弦杆最大内力-282.73kN，由表2选出中间节点板厚度为l0mm，支座节点板厚度为12mm。 上弦杆（压弯构件） 上弦杆内力计有：，，，；故该杆应按压弯杆计算。 整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算。 图6 上弦截面（单位：mm） =-282.73，=255.3cm，=2=2×255.3=510.6cm。选用2∟100×10组成的T形截面，节点板厚为10mm，查型钢表得A=2×19.26=38.52，×63.29=126.58cm3