1 鋼結構課程設計任務書
一、題目
某廠房總長度90m，跨度根據不同的學號從附表中取，屋蓋體系可從以下所給的型別中選取。縱向柱距6m。
1.結構形式：鋼筋混凝土柱，梯形鋼屋架。柱的混凝土強度等級為c30，屋面坡度i=l/10；l為屋架跨度。地區計算溫度高於-200c，無侵蝕性介質，屋架下弦標高為18m。
2. 屋架形式及荷載：屋架形式、幾何尺寸及內力係數（節點荷載p=1.
0作用下桿件的內力）如附圖所示。屋架採用的鋼材、焊條為：a1011班的同學用q235鋼，焊條為e43型。
3.屋蓋結構及荷載
（1）無檁體系：採用1.5×6.0m預應力混凝土屋板（考慮屋面板起系杆作用）
荷載：①屋架及支撐自重：按經驗公式q=0.12+0.011l，l為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kn/m2為單位；
②屋面活荷載：施工活荷載標準值為0.7kn/m2，雪荷載的基本雪壓標準值為s0=0.
35kn/m2，施工活荷載與雪荷載不同時考慮，而是取兩者的較大值；積灰荷載根據不同學號按附表取。
③屋面各構造層的荷載標準值：
三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層0.45kn/m2
水泥砂漿找平層0.7kn/m2
保溫層kn/m2(按附表取)
預應力混凝土屋面板1.45kn/m2
（2）有檁體系：採用型鋼檁條，壓型鋼板作屋面板。
荷載：屋架及支撐自重：按經驗公式q=0.12+0.011l，l為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kn/m2為單位；
壓型鋼板自重為0.15kn/m2 （坡向）；檁條自重0.5kn/m；
基本風壓為0.50 kn/m2，雪荷載為0.3 kn/m2；
積灰荷載和保溫層荷載根據不同學號按附表取。
學號為單號的同學屋蓋體系為無檁體系，學號為雙號的同學屋蓋體系為有檁體系。
二、設計內容
1.作屋蓋結構及支撐的布置圖；
2.計算書：對鋼屋架進行內力、桿件截面尺寸的計算；設計乙個下弦節點、乙個上弦節點、支座節點、屋脊節點及下弦**節點。
4.繪製運送單元的施工圖。設計的節點應尺寸齊備，滿足構造要求。
三、設計要求
1.計算書須用鋼筆原子筆書寫，插圖應用鉛筆按一定比例繪製，做到整潔清晰，文圖配合；
2.採用a1＃圖紙，圖紙應符合《房屋建築製圖統一標準（gb/t 50001—2001）》和《建築結構製圖標準（gb/t 50105—2001）》的要求；
3.屋架跨度、保溫層及積灰荷載取值見附表所示。請將自己的取值填入設計任務書中。
附表鋼屋架跨度、保溫層及積灰荷載的取值
(g) 24公尺跨屋架幾何尺寸
(h) 24公尺跨屋架全跨單位荷載作用下各桿件的內力值
幾何尺寸作用下各桿件的內力值
(i) 24公尺跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內力值
3、荷載計算
屋面活荷載與雪荷載不會同時出現，從資料可知屋面活荷載大於雪荷載，故取屋面活荷載計算。
標準永久荷載值：
三氈四油防水層： 0.45kn/m2
水泥砂漿找平層： 0.7kn/m2
保溫層： 0.65kn/m2
預應力混凝土大型屋面板： 1.45kn/m2
屋架及支撐自重0.12+0.011×24=0.384kn/m2
共 3.634kn/m2
可變荷載標準值：
屋面活荷載標準值（大於雪荷載）： 0.7kn/m2
積灰荷載標準值1.2kn/m2
共 1.9kn/m2
荷載組合：
組合（1）全跨永久荷載+全跨可變荷載(按永久荷載為主控制的組合)
全跨節點永久荷載設計值：
f=（1.35×3.634 +1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.2）×1.5×6=63.94kn
組合（2）全跨永久荷載+半跨可變荷載
由可變荷載效應控制的組合計算：
f1=1.2×3.634×1.5×6=39.25kn（全跨節點永久荷載）
f2=（1.4×0.7+1.4×0.9×1.2）×1.5×6=22.428kn（半跨節點可變荷載）
由永久荷載效應控制的組合計算：
f1=1.35×3.634×1.5×6=44.15kn(全跨節點永久荷載)
f2=（1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.2）×1.5×6=19.78kn(半跨節點可變荷載)
4、內力計算
f=1的桁架各桿件內力係數（f=1作用於全跨、左半跨和右半跨）已經給出。求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果見表
5、桿件設計
5.1上弦杆
整個上弦架採用等截面，按fg、gh桿件之最大設計內力設計。
上弦杆計算長度：
在桁架平面內，為節間軸線長度：
在桁架平面外，根據支承布置及內力變化情況，取：
因為，故截面宜採用兩個不等肢角鋼，短肢相並（圖5.1）
腹杆ab最大內力=567.148kn，查表7.4，節點版厚度選用12mm，支座節點板厚度用14mm。
設λ=60查附錄4得。
需要截面積：
需要的迴轉半徑：
根據需要的a，ix，iy查角鋼規格表（附錄8），選用，，
，，，按所選角鋼進行驗算：
滿足長細比的要求。
截面在x和y平面內皆屬b類，由於，只要求 ，查表得。
所需截面合適
5.2下弦杆
整個下弦杆採用同一截面，按gi杆最大設計值計算。
，根據桁架下弦支撐布置情況，得
所需截面積
根據所需截面積查表選用，不等肢角鋼，短肢相並（圖5.2）。
，， 所需截面適合。
5.3端斜桿ab
桿件軸力：
計算長度。因為，故採用不等邊角鋼，長肢相並，使。設λ=80，查附錄4得，
需要的迴轉半徑：
根據需要的，，查角鋼規格表，選用2l140×90×10，（圖5.3）
，，，。
又所選截面合適。
5.4腹杆
5.4.1 bc杆
桿件軸力
所需截面積
桿件計算長度： ，
選用2l75×8等邊角鋼（圖5.4.1），，，
滿足長細比的要求。
滿足要求
5.4.2 cd杆
桿件軸力：
計算長度：
設λ=100查附錄4得
所需的， 選用2l80×10（圖5.4.2），，，
由於，只求，查附錄4，得
所選截面滿足。
5.4.3 de杆
桿件軸力：
所需截面積：
杆計算長度：
選用2l50×6等邊角鋼，（圖5.4.3）
，， 滿足長細比的要求。
所選截面滿足。
5.4.4 ef杆
， 計算長度：，
設λ=100查附錄4得
所需的選用2l75×5等邊角鋼（見圖5.4.4），，，
，由於，只求，查附錄4，得，
所選截面滿足。
5.4.5 fg杆
計算長度：
內力較小，按選擇，需要的迴轉半徑為：
， 查型鋼表，選截面和較上述計算的和略大些。
選用2l63×5（圖5.4.5），，，
滿足長細比
所選截面滿足。
5.4.6 gh杆
， 計算長度：
內力較小，按選擇，需要的迴轉半徑為：
， 查型鋼表，選截面和較上述計算的和略大些。
選用2l63×5（見圖5.4.6），，，
由於，只求，查附錄4，得
拉應力：
所選截面滿足。
5.4.7 hi杆
，計算長度：，
內力較小，按選擇，需要的迴轉半徑為：
查型鋼表，選截面和較上述計算的和略大些。
選用2l63×6（見圖5.4.7），，，
由於，只求，查附錄4，得，
所選截面滿足。
5.5.1 豎桿aa,cc,ee,gg：
aa,cc,ee,gg都受壓，各個豎桿採用同類截面，按gg桿件的最大設計內力設計。
， 內力較小，按選擇，需要的迴轉半徑為：
， 查型鋼表，選截面和較上述計算的和略大些。
選用2l63×5（見圖5.5），，，
由於，只求，查附錄4，得，
所選截面滿足。
5.5.2 豎桿ii：（見圖5.5）
按5.5.1所選截面驗算： kn
所選截面滿足。
6、節點設計
6.1下弦節點「c」
各類桿件的內力由表查得。
這類節點的設計步驟是：先根據復杆的內力計算與復杆與節點版連線焊縫的尺寸，即和，然後根據的大小按比例繪出節點版的形狀與尺寸，最後驗算下弦杆與節點版的連線焊縫。
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