钢结构课程设计(单层工业厂房)
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钢结构单层工业厂房
课程设计
指导教师:曹现雷
班级:土133班
姓名:杨骏
学号:139044535
日期:2016.4.24
目录
一、设计资料 (1)
二、屋架形式及几何尺寸 (1)
三、支撑的布置 (2)
四、檩条的布置 (3)
五、材料自重及荷载 (4)
六、荷载计算 (4)
七、杆件截面选择 (5)
八、各腹杆的焊缝尺寸计算 (10)
九、节点板的设计 (11)
一、设计资料:
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,屋架采用梯形桁架式钢屋架,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400㎜×400㎜,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1.2m~2.6m。屋面恒荷载(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。活荷载标准值取0.5kN/mm2;雪荷载标准值取0.2,不考虑积灰荷载和积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为γ0=1.0。屋架采用Q235B钢,焊条采用E43型。
设计时,荷载按以下情况组合:
a. 恒载+全跨活荷载(或雪荷载)
b. 恒载+半跨活荷载(或雪荷载)
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。檩距为2267.5mm,水平投影距离为2250mm。屋架坡度为
α= arctan = 7.13°。
图1 屋架形式和几何尺寸
三、支撑的布置
依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,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通长的刚性细杆。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。支撑的布置见图2。
上弦水平支撑布置图
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2267.5mm。
水平投影距离为2250mm。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。
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/
保温层及灯具:0.15KN/
C型檩条自重:0.10KN/
屋架及支撑自重:q=0.318KN/
雪荷载(水平投影面):0.2KN/
活荷载(水平投影面):0.5KN/
六、荷载计算
1:永久荷载(恒载)计算:
彩色压型钢屋面板:0.15/= 0.151 KN/
保温层及灯具0.15/= 0.151 KN/
檩条自重:0.1KN/
屋架及支撑自重:q = 0.318KN/
合计:0.720KN/
恒载设计值按分项系数1.2取为:=0.720*1.2=0.864 KN/
按分项系数1.35取为:=0.720*135=0.972 KN/ 2:活载计算:
= 0.5*1.4 = 0.7 KN/> 雪荷载,所以,不考虑雪荷载。
由于+ = 0.864 + 0.7 = 1.564 > + 0.7 *= 1.462,故永久荷载不起控制作用。所以,恒载按分项系数 1.2 设计。
故有上弦节点恒荷载为
=7.20*2.25*=7.2*2.25*0.864=13.977 KN
活荷载为
=7.20*2.25*=7.2*2.25*0.7=11.340 KN 故可得各杆件的内力大小,见图4。
图4 屋架各杆件内力组合表
七、杆件截面选择(假定轴力拉为正,压为负)
1、上弦杆中内力最大的为4-5,= -156.864 KN,
= 226.8cm, = 453.6cm。
选用2L 90 x 6 角钢,A = 2 * 10.6 = 21.2, =2.79cm, =3.91cm
长细比:= = = 81.3 < [λ] = 50
= = = 116 < [λ] = 50
= ξ = 3.9 x = 58.5
>, = [1+0.16] = 116*[1+0.16] =120.7 查表得= 0.683 = 0.434
σ == =170.5 N/< f =215 N/
满足要求。
2、下弦杆中内力最大的为7-8,= 161.497 KN,
=225cm, = 225 cm。
选用2L 90 x 6 角钢,A = 2 * 10.6 = 21.2, =2.79cm, =3.91cm
σ == =76.2 N/< f =215 N/
受拉杆件的容许长细比[λ] = 350
长细比:= = = 80.6 < [λ] = 50
= = = 57.5 < [λ] = 50
满足要求。
3、斜腹杆2-6,= -130.433 KN ,
= 306.5 cm, = 306.5 cm。
选用2L 80 x 6 角钢,A = 2 * 9.4 = 18.8, =2.47cm, =3.51cm 长细比:= = = 124.1 < [λ] = 150
= = = 87.3 < [λ] = 50
= ξ = 3.9 x = 52
>, = [1+0.16] = 87.3*[1+0.16] =92.3 查表得= 0.416 = 0.606
σ == =166.8 N/< f =215 N/
满足要求。
4、斜腹杆2-7,= 66.558 KN,
= 245.2cm, = 306.5 cm。