钢结构课程设计指导书,钢结构课程设计指导书题目梯形钢屋架

('钢结构课程设计任务指导书一、目的和任务：钢结构是工业与民用建筑专业四大结构之一。建筑是反映国民经济水平的一大标志，随着改革开放的深入和国民经济的发展、国家经济综合实力的稳步提高，钢结构在建筑中的应用越来越多了，该课程在专业中原本的重要性也越来越加强了。本课程设计旨在在给出的已知条件下，综合运用所学知识，作出正确的计算、绘出相应的施工图。二、设计内容：本设计主要是设计一钢屋架，其应涵盖以下内容：（一）钢材和焊条型号选择根据地区温度、荷载特征、连接方法等选择。（二）屋架形式及几何尺寸1、屋架按其外形一般可分为三角形和梯形，三角形屋架一般用于中、小跨度（l=18~24m）的轻屋面结构，腹杆多采用芬克式。梯形屋架在全钢结构厂房中运用较为广泛。2、屋架的主要尺寸1）跨度计算跨度=标志跨度—（300~400mm）。2）高度三角形屋架高度主要取决于屋面坡度，当i=1/2~1/3时，h=(1/4~1/6)l0。梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定，一般取h=(1/6~1/10)l。(三)支撑布置支撑分为上、下弦横向水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑和系杆等五种，应结合屋架形式，房屋的跨度、高度和长度，荷载情况及柱网布置等条件设置。(四)檩条布置与计算(五)屋架内力计1、屋架的荷载和荷载组合永久荷载——包括屋面材料和檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚等结构的自重；可变荷载——包括屋面活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载以及悬挂吊车和重物等荷载；可能遇到的最不利组合一般应考虑以下三种：1）全跨永久荷载+全跨可变荷载2）全跨永久荷载+半跨可变荷载3）全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载在多数情况，用第一种荷载组合计算的屋架杆件内力即为最不利内力。但在第二和第三种荷载组合下，梯形屋架跨中附近的斜腹杆可能由拉杆转为压杆或内力增大，应予考虑。组合时屋面活载和雪载不会同时出现，取两者中的较大值计算。对风荷载，当屋面倾角α≤300时为产生卸载作用的风吸力，故一般不予考虑。但对瓦楞铁等轻型屋面和风荷载大于490N/m2时，则应进行风吸力有可能使拉杆变压杆的计算。屋架和支撑自重g0可按下面经验公式取值：g0=βl(kN/m2,水平投影面)式中β——系数，当屋面荷载Q≤1kN/m2时，β=0.01；当屋面荷载Q=1~2.5kN/m2时，β=0.012；当Q>2.5kN/m2时，β=0.12/l+0.011;l——屋架的标志跨度（柱网间轴线距离）。2、杆件内力计算计算假定：1）节点均视为铰接；2）各杆件轴线均在同一平面内且相交于节点中心。屋架杆件的计算内力均按荷载作用于屋架的上、下弦节点进行计算。对有节间荷载作用的屋架，可先将节间荷载分配在相邻的两个节点上，按只有节间荷载作用的屋架求出各杆件内力，然后再计算直接承受节间荷载杆件的局部弯矩。作用于上弦节点的荷载Q可按各均布荷载对节点汇集进行计算：Q=∑γ(G、Q)qhksa+∑γG(qsk/cosα)sa式中γ（G、Q）——荷载分项系数。永久荷载为1.2，可变荷载取1.4；qhk——按屋面水平投影面分布的荷载标准值（雪荷载、活荷载、屋架自重等）；qsk——按屋面坡向分布的永久荷载标准值（屋面材料等）；s——屋架的间距；a——上弦节间的水平投影长度；α——屋面倾角。屋架杆件内力可根据屋架计算简图采用图解法或数解法计算。但对一般常用形式的屋架，各种建筑结构设计手册中均有单位节点荷载作用下的杆件内力系数，可查表应用。上弦杆承受节间荷载时的局部弯矩，一般简化为按简支梁弯矩M0乘以调整系数计算：对端节间正弯矩取M=0.8M0；对其它节间正弯矩和节点负弯矩取M=±0.6M0；当仅有一个节间荷载作用在节间中点时，M0=Qa/4。3、屋架杆件的计算长度1）屋架平面内计算长度lox对弦杆、支座斜杆和支座竖杆，其计算长度取构件的几何长度；对其它中间腹杆，其计算长度取几何长度的0.8倍。2）屋架平面外的计算长度loy见书3)斜平面的计算长度见书。（六）杆件截面选择1、截面形式截面宜宽肢薄壁，对压杆应尽量使两主轴方向长细比接近，以达到等稳定性。1）上弦杆：在一般支撑布置情况下，其计算长度常为loy=2lox，故为满足λx=λy，需要ίy=2ίx，因此宜采用两个不等边角钢短肢相并的T形截面。当上弦有节间荷载时，为了提高杆件在屋架平面内的抗弯能力，宜采用两个等边角钢或两个不等边角钢长肢相并的T形截面；2）下弦杆：为受拉杆件，一般由强度条件确定截面，但还须满足拉杆长细比的要求。下弦杆的loy通常都很大，且可能受有振动，故应优先考虑两个不等边角钢短肢相并的T形截面，以增加杆件的侧向刚度。3）端斜杆：其在平面内和平面外的计算长度相等，故宜采用两个不等边角长肢相并的T形截面；4）一般腹杆：宜采用两个等边角钢相并的截面，受力很小的腹杆，也可采用单角钢截面。连接垂直支撑的竖杆，为了与支撑连接时不致产生偏心和在吊装时两端可以互换位置，宜采用两个等边角钢十字相连的十字形截面。为保证两角钢共同工作设填板。2、选择原则1）、应优先选用肢宽薄壁角钢，增加回转半径。角钢规格不宜小于L45×4或L56×36×4，有螺栓孔时，角钢最小肢宽须满足设置要求。放置屋面板时，上弦角钢水平肢宽不宜小于80mm。2）、同一屋架的角钢规格应尽量统一，一般宜调整到超过5~6种，且不应使用肢宽相同而厚度相差不大的规格，以方便配料和避免制造时混料。3）、对跨度大于24m的屋架，弦杆可根据内力变化，从适当的节点部位处改变截面，但半跨内只宜改变一次，且只改变肢宽而保持厚度不变，以方便拼接的构造处理。3、截面计算屋架杆件一般均为轴心受力构件，当弦杆还受有节间荷载时，为拉弯或压弯构件，可参照有关章节进行。对因构造要求而设置的杆件或内力很小的杆件，可按刚度条件根据容许长细比计算截面需要的回转半径。当采用单角钢作腹杆且单面连接在节点板上时，为偏心受力的压弯或拉弯构件，为简化计算，仍将其按轴心受力构件，但须将钢材和焊缝的强度设计值乘以折减系数γR，以考虑偏心的不利影响。1)计算稳定性时等边角钢γR=0.6+0.0015λ，但不大于1.0短肢相连的不等边角钢γR=0.5+0.0025λ，但不大于1.0长肢相连的不等边角钢γR=0.70式中λ=l0/iy0-----对最小刚度轴的长细比。iyo为角钢最小回转半径，lo为计算长度，取节点中心距离。当λ<20时，取λ=20。2)在计算强度和连接时γR=0.85(七)节点设计1、节点板厚度节点板受力复杂，不予计算，按表选取；2、节点构造和计算参考课本。（八）绘制屋架施工图三、设计资料：武汉某单跨厂房，跨度24米，长90米，柱距6米。屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mmX400mm,混凝土强度等级C30。厂房内有一台起重量Q=30t的中级工作制桥式吊车。屋面材料采用波形石棉瓦，木丝板保温层。屋面活荷载（水平投影面上）：0.50KN/m2，基本风压：0.35KN/m2,基本雪压：0.40KN/m2。根据上述设计资料设计一钢屋架。四、必须提交的成果（暑假前上交）1、手写计算书一份。要求有详细计算过程及相关图示必须有节点设计及节点图；2、手绘二号施工图一张。要求图面整洁、规范并附材料表及有关说明，所有直线均用尺子比画。五、参考书图书馆查找荷载规范、钢结构类书籍。',)