电大本科土木工程钢结构毕业设计

'中央广播电视大学开放教育新疆广播电视人学本科毕业论文单层厂房钢屋盖设计作者吴晓学校新疆广播电视大学博州分校专业土木工程本科年级2013年秋季本科班学号1365001257629抬导教师：蒲光宇2015年6月 」、设计任务书（一）题目（二）设计要求（三）设计资料（四）设计依据二、设计计算书（一）结构形式与布置（二）荷载计算（三）内力计算（四）杆件设计一、设计任务书（一）题目单层厂房钢屋盖设计（二）设计要求1、屋盖支撑布置——说明布置原则、依据。2、设计一个普通钢屋架：节点荷载计算、杆件内力计算、杆件内力组合、杆件截面、截面设计四个点型节点，附全部计算书。3、绘制施工图：内容包括支撑布置图，屋架结构图图中注明计算内力和选定的截面，支座节点、上弦一般节点、下弦拼接接点、屋脊节点。（三）设计资料1、钢屋架跨度为24m,屋架间距b二6m,屋架支座高度110二2m,屋架坡度1=1/12,屋架上弦节间长度d=3mo2、屋面采用l・5ni*6・0ni,预应力钢筋混凝土屋面板和卷材屋面（由二 毡三油防水层，2cm厚水泥砂浆找平层及8cm厚的泡沫混凝土保温层组成）。屋架坡度i二1/12,屋架选用梯形钢屋架，跨中高度H=3.25m,屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，上柱截面取为400mm*400mni,混凝土标号为C20,当地基本雪压为0.7KN/m2,钢材采用Q235,B级，焊条采用E43型，手工焊。屋架上弦平面利用屋面板，用埋固的小钢板和上弦杆焊住，代替水平支撑，在屋架下弦平面的端部及两侧面端面布置水平及竖直支撑。3、屋架计算跨度：10=24m-2*0.15m=23.7mo4、跨中及端部高度，此设计为无檀屋盖方案，采用平板梯形屋架，取屋架在24m轴线处的端部高度h0=2.0m,屋架的中间高度h=3m,则屋架在23.7m处，两端的高度h0=2.0125m,屋架跨中起拱按10/500考虑，取48mm。（四）设计依据1、《建筑结构荷载规范》GB50009-20102、《钢结构设计规范》GB50017-20103、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-20014、《建筑抗震设计规范》GB5011-20105、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002二、设计计算书（一）结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见附图一1根据厂房长度取84m>60m,跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑，因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，设水平支撑的规格与中间柱网的支撑的规格有所不同，在所有柱间的上弦 平面布置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于是屋架跨中和两端各设一道垂直支梯，梯形钢屋架支撑布置附图一1所示。（二）荷载计算防水层（二毡三油上铺小石子）0.35KN/m2,沿屋面坡向分布。找平层（20mm厚水泥砂浆）0.4KN/m2,沿屋而坡向分布。保温屋（8cm泡沫混凝土）0.45KN/m2,沿屋面坡向分布。预应力混凝土屋面板（包括灌缝）1.4KN/m2,沿屋面坡向分布。屋架自重（包括支撐）按经验公式计算1=0.12+0.011L=0.12+0.011*24=0.38KN/m2,沿水平投影面分布。2、活荷载标准值:屋面均部活荷载（不上人的屋面）0.7KN/m沿水平投影面分布。雪载S二US。（因屋面与水平面的倾角a=arctanl/12=4.76<15,故屋面积雪分布系数u=1.0）o风载：因ci二4・76〈15,风载体型系数U二对屋面为吸力，故可不考虑风载影响。屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大荷载标准值进行计算,因二者均为0.7KN/m2,故可取其一，如屋面活荷载0.7KN/m2进行计算。荷载计算如表一1表一1荷载计算表荷载名称计算式标准值KN/m2设计值KN/m2备注防水层（二毡三油上铺小石子）0.350.42沿屋面坡向分布 水泥砂浆找平层（20mm厚）0.02*200.40.48沿屋面坡向分布泡沫混凝土保温层（80mm厚）0.450.48沿屋而坡向分布预应力混凝土屋面板（含灌缝）1.41.68沿屋面坡向分布屋架和支撑自重0.12+0.011*240.380.46沿水平分布恒载总和2.983.58屋面均布活荷载0.70.98沿水平面分布，计算屮取二者中的较人值雪荷载0.70.98可变荷载总和0.70.98注：由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力,重屋盖可不考虑。3、荷载计算及汇总表设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载F二(3.56+0.98)*3*6二82.08KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1二3.58*3*6二64.44KN半跨节点可变荷载：F2二0.98*3*6二17.64KN(3)全跨屋架(包括支撑)口重+半跨屋面板口重+半跨屋面活荷载：全跨节点屋架自重：F3二0.46*3*6二8.24KN半跨节点屋面板自重及活荷载:F4=(1.68+0.46+0.98)*3*6=56.16KN(1)、(2)为使用节点荷载情况。(3)为施工阶段荷载情况。(三)内力计算屋架上三种荷载作用下的计算简图如图一1所示： 5850600060005850(a)全跨永久荷载+全跨可变荷载F/2F.6VUKNFf17.6UN(b)全跨永久荷载+半跨可变荷载5850]6000]6000]585D](C)全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板自重及活载图-1屋架计算简图1、用图解法或数个解法解得F=1的屋架的内力系数分别求出(a),(b)、(c)三种情况屋架杆件的内力。2、然后将求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果如表-2所示。屋顶上弦杆除了承受轴心压力外，尚承受节点间集中荷载而产生的弯矩。其值为：第一节点：M二0.8Mo=O.8X41.04X3/4=24.62KN•M中间节点:M=0.6Mo=O.6X41.04X3/4=18.47KN•M中间节点：M二-0.6M0=-18.47KN•M 在全跨恒载和全跨活载作用下，屋顶弦杆、竖杆和靠近支座斜杆的内力均比较大，在屋架及支撑自重和半跨屋面板与活载作用下，靠近跨中的斜杆的内力可能发生变号。(三)杆件设计 1、上弦杆按受力最大的弦杆设计，沿跨度全长载面保持不变。上弦杆DE为压弯杆件：N=972・65KNM=18.47KN•Mlox=3000mm,loy=l500mm（由于上弦杆和屋面板埋设小钢板并牢固焊接，可代替水平支撑，故上弦杆平面外的计算长度loy=1500nim）腹杆最大内力N二574.56KN,查表得，中间节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度选用14mnio设入二90查Q235钢的稳定系数表，可得O二0.621,b类载面则所需载面而积为:=7285N二972.65x10"石一0.621x215需要的回转半径：ix二lox/X=3000/90=33.3ininiy=loy/A=1500/90=16.67mm根据需要A,ix,iy查角钢规格表，选用2L160X14,肢背间距沪12mm,则：A二43.3X2=86.6cm2Wlx=234.4X2=468.8cm2W2x=90.95X2=181.9cm2ix二4.92cmiy=7.07cm入x二lox/ix二3000/49.2二61.0入y二loy/iy二1500/70.7二21.2入二（入x,Ay）max=61.0满足长细入W［入］二150的要求，查得4二0.801,则小N995.56X103——“o二——==43.52MPa<215Mpa（pA0.801x86.6xl02 （1）按公式验算弯距作用内的稳定性查表得载而塑性发展系数yix=l.05Y2x=1.2 ttEA可沪x2.06xl0、75」4xl()261^=4105.6KN此处节点间弦杆相当于两端支撑有端弯距和横向荷载同时作用，使构件产生反向曲率的情况，根据规范等效弯距系数Bm力二0.85将以上数据代入下式验算作用平而内的稳定性:N0』z_972.65x1()30.85+17.47x106顾y7W/-0.SN/NE/~0.801x86.6xl021.05x468.8xl03(l-0.8x972.65/410.56)=179.6N/mm2