课程设计课程名称：钢结构设计设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木工程学院专业：土木工程年级：大学三年级*名：**学号：19指导教师：**日期：2016年12月课程设计任务书土木工程学院学院土木工程专业 3 年级姓名：郭锐学号：13325课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计课程设计主要内容：（一）设计资料昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。
20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。
屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400m m，混凝土C20，屋面活荷载0.50 kN/m2，屋面积灰荷载0.75 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。
1、屋架跨度（1）21m（2）24m2、屋面计算跨度（1）L0＝L （2）L0＝L-300mm3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层4、屋架端高（1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0mh=2.1m（4）0（二）设计要求1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。
2、合理布置支撑体系，主要考虑（1）上弦横向水平支撑（2）下弦横向水平支撑（3）垂直支撑（4）系杆（刚性或柔性）并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号3、荷载及内力计算（1）屋面恒载计算。
（2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。
（3）屋面积灰荷载属于可变荷载。
（4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。
（5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。
（6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。
（7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力）4、杆件截面选择（1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳条件选择合理的截面形式。
（2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。
（3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。
（4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。
5、节点设计（1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。
（2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。
6、屋架施工图（1）用铅笔绘制1#施工图（2）施工图应包括①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。
②屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。
③侧面图，剖面图及零件详图。
④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。
⑤材料表（一榀屋架的材料用量）。
⑥说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。
指导教师（签字）：主管副院长（签字）：年月日计算书1.屋架及支撑形式:2.荷载何内力计算1)荷载标准值永久荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平层: 0.4 kN/m2三毡四油防水层：0.4 kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2屋架和支撑自重：(0.117+0.011L)=(0.117+0.011×21)=0.348 kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载：0.5 kN/m2屋面积灰荷载：0.75 kN/m22）节点荷载计算①全跨屋面永久荷载作用下P=（1.4+0.4+0.4+0.348）×6×1.6=2.548×6×1.5=22.932（kN）②全跨可变荷载作用下P=0.5×6×1.5+0.75×0.9×6×1.5=（0.5+0.9×0.75）×6×1.5=10.575（kN）③当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为S 1.2×22.932+1.4×（0.5+0.9×0.75）×6×1.5=p=1.2×22.932+1.4×10.575=42.323（kN）当当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为S 1.35×22.932+1.4×（0.7×0.5+0.9×0.75）×6×1.5=p=30.958+12.915=43.873（kN）由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值取P=43.873 (kN)。
④屋架节点荷载计算计算是考虑下列三种荷载组合情况：全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载（左）屋架及支撑自重+半跨屋面板自重（左）+半跨屋面活荷载（左）P——由永久荷载换算得的节点集中荷载；设：1P——由可变荷载换算得的节点集中荷载；2P——由部分永久荷载（屋架及支撑自重）换算得的节点集中荷载；3P——由部分永久荷载（屋面板重）和可变荷载（屋面活荷载）换换算得4的节点集中荷载。
P=1.35×22.932=30.958（kN）则：1P=1.4×（0.7×0.5+0.9×0.75）×6×1.5=12.92（kN）2P=1.35×0.348×6×1.5=5.47（kN）3P=（1.35×1.4+1.4×0.5）×6×1.5=23.31（kN）4内力计算杆 力 组 合 表3.杆件截面选择(1)上弦杆(选用两根不等边角钢短肢相并)FH N =-529.169kN （最大） ox l =150.8cm oy l =301.6cm腹杆max N =318.993kN,查表2.8得节点板t=10mm ，支座节点板厚度t=12mm 假定λ=60cm l i oxx 15.2608.150===λ ， cm l i oy y 02.5606.301===λ 选用2L125×80×8短肢相并，A=31.9782cmx i ＝2.28cm ，y i ＝6.07cm 验算：][14.6628.28.150λλ<===x ox x i l =150 ][69.4907.66.301λλ<===yoy y i l =150 因为51.13125301656.056.062.15812511=⨯===b l t b oy > 所以150][4.60)1257.5286.3011(81257.3)7.521(7.342241221==⨯⨯+⨯⨯=+=λ<b t l t b l oy yz 由表查得773.0=x ϕ,8.3197773.0529169⨯==A N x ϕσ=21422/215m m /mm N f N =< （2）下弦杆cd N =519.954kN ，ox l =300 cm ，oy l =1050cm ，节点板t=10mm,支座节点板t=12mm ，λ=60 , φ=0.807277.2996215807.0519954mm f N A =⨯==ϕ cm l i oxx 560300===λ, cm l i oy y 5.17601050===λ 选用2L125×80×8短肢相并A=31.9782cmx i ＝2.28cm ，y i ＝6.07cm 验算：][58.13128.2300λλ<===x ox x i l =350 ][98.17207.61050λλ<===yoy y i l =350 因为704.4125105056.056.062.15812511=⨯===b l t b oy >所以350][13.58)1257.52810501(81257.3)7.521(7.342241221==⨯⨯+⨯⨯=+=λ<b t l t b l oy yz===8.3197519954A N σ=162.622/215m m /mm N f N =< （3）端斜腹杆aBB N a =-318.993kN ，ox l =oy l =270.9cm ，t=10mm, λ=60 , φ=0.807252.1838215807.0318993mm f N A =⨯==ϕ cm l i oxx 52.4609.270===λ ， cm l i oy y 52.4609.270===λ 选用2L100×80×7长肢相并，A=19.3122cmx i ＝2.39cm ，y i ＝4.71cm 验算：][35.11339.29.270λλ<===x ox x i l =150 ][52.5771.49.270λλ<===yoy y i l =150 因为25.1680270948.048.042.1178022=⨯===b l t b oy > 所以65.64124.152.57)727098009.11(224=⨯=⨯⨯+=y yz l λ 查表得788.0=yz ϕ2.1931788.0318993⨯=A N ϕσ=209.6222/215m m /mm N f N =<Bd,bD,Dc 同aB,计算长度ox l =0.8oy l （4）斜杆cFcF N =-68.889kN ，ox l =0.8⨯322.6 =258.08cm ，oy l =322.6cm ，t=10mm, λ=60 ,φ=0.8072397215807.068889mm f N A =⨯==ϕ cm l i oxx 30.46008.258===λ ， cm l i oy y 38.5606.322===λ选用2L75×50×5，A=12.25c ㎡。
长肢相并x i ＝2.39cm ，y i ＝2.20cm 验算][98.10739.208.258λλ<===x ox x i l =150 ][64.14620.26.322λλ<===yoy y i l =150所以45.150026..164.146)532265009.11(224=⨯=⨯⨯+=y yz l λ 由yz l 查表的306.0=yz ϕ1225306.068889⨯=A N ϕσ=183.7822/215m m /mm N f N =<Fd dH 同cF 计算长度ox l =0.8oy l (5)竖杆GdGd N =-43.878kN ，ox l =0.8⨯300 =240cm, oy l =300cm内力小，按[λ]选择cm l i oxx 6.1150240===λ ， cm l i oy y 2150300===λ 选择2L50×5 A=9.606c ㎡ x i =1.53≈1.6cm y i =2.45cm EC, Cb 同Gd ox l =0.8oy l Aa 也同Gd ox l =oy l屋架杆件截面选择表4.节点板计算(1)上弦节点 “B ”。