Санкт-Петербургский  Государственный  Технический Университет.

Кафедра Строительных конструкций и материалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 
 

Дисциплина: "Металлические  конструкции" 
 
 

Тема: Проектирование стального  каркаса одноэтажного

промышленного здания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                       Выполнил студент  гр. 3012/2 (подпись) Минникаев В.К.

                       Руководитель к.т.н., доц         (подпись)  СеменовК.В. 
 
 
 
 
 

     "   "____________2010 г. 
 
 
 
 
 
 

 Санкт-Петербург

 2010 

Содержание 

Введение                            4

1. Статический расчет поперечной рамы каркаса промышленного здания        4
1. Определение нагрузок на поперечную раму                                                4
2. Cтатический расчет рамы на каждый вид накгрузок                                  8
3. Определение усилий в сечениях рамы при расчетных сочетаниях нагрузок

          Построение эпюр M, N, Q; их анализ.                                                        11

2. Проектирование стропильной фермы заданного очертания                12
1. Определение усилий в элементах фермы                                                  12
2. Подбор сечение элементов фермы                                     13
3. Конструирование и расчет узлов фермы                          19
3. Проектирование составной внецентренно сжатой колонны сплошного сечения                                                                                                               25
1. Подбор поперечного сечения колонны                                    25
2. Расчет и конструирование базы колонны        26               
4. Литература                                                                                                       31

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на курсовой проект

«Стальной каркас производственного  здания»

Запроектировать поперечную раму стального каркаса одноэтажного здания по следующим исходным данным:

-     Сталь                        ВСт3пс6

• длина здания   L = 90 м
• пролет здания    l  = 30 м
• шаг колонн    B = 6 м
• строительная ферма: трапецеидальная
• отметка нижнего пояса >H_н.п. = 20,5 м
• сопряжение фермы с колонной: шарнирное
• тип покрытия: прогонное
• наружная стена: навесные керамзитожелезобетонные панели

Район строительства:

      вес снегового покрова  = 240 кг/м²

      скоростной  напор ветра  = 30 кг/м² 
 
 
 
 
 
 

  Введение.

Цель работы: В рамках выполнения курсового проекта  по Металлическим конструкциям сделать  статический расчет поперечной рамы каркаса одноэтажного однопролетного промышленного здания без крановой нагрузки.

      Содержание  проекта:

• по заданным исходным данным: основным геометрическим размерам поперечника рамы, шагу колонны, заданному типу покрытия, конструкции стенового ограждения, климатическим условиям, типу местности и виду сопряжения фермы с колонной – определить расчетные нагрузки на раму и в расчетных сечениях определить три компонента внутренних усилий M, N, Q.
• Произвести расчет каркаса рамы на ЭВМ для ряда соотношений жесткостей ригеля и колонны.
• На основе анализа результатов определить расчетные значения M, N, Q для расчета сплошной колонны.

 

1. Статический расчет поперечной рамы каркаса промышленного здания.

На поперечную раму каркаса промышленного здания без крановой нагрузки от мостового  крана действуют: постоянные нагрузки от веса конструкции, кратковременные  нагрузки от веса снегового покрытия и давления ветра

1.1.Определение нагрузок на поперечную раму.

Постоянная  нагрузка от веса шатра.

Постоянная нагрузка на раму каркаса создается весом  конструкций покрытия (плиту покрытия, утеплитель, гидроизоляция, профильный настил, прогоны, фермы, связи и т.д.). На колонны непосредственно действуют нагрузки от веса снеговых панелей, собственного веса колонн.

Покрытия производственных зданий (в том числе и зданий энергетических объектов) подразделяются на: на утеплительные покрытия отапливаемых зданий и на не утепленные покрытия не отапливаемых зданий и зданий избыточным тепловыделением установленного в нем основного оборудования.

      Конструкции покрытия условно можно разделить  на ограждающие и несущие.

      К ограждающим конструкциям относится: ЖБ плиты, металлические плоские или профилированные листы корытного сечения, расположенные на них элементы гидро и пароизоляции. В последнее время нашло применение покрытие, состоящие из готовых блоков заводского изготовления (покрытие типа «сэнгвич»).

Конструкция кровли.

Основное назначение кровельного покрытия – защита помещения от атмосферных воздействий. По конструкциям различают два вида покрытий: беспрогонное и по прогонам. В данном проекте используется покрытие по прогонам.

Нагрузки  от веса покрытия приведены в табл.1

 
 

      В проекте можно принять h= 0,05 м ,g=50 кг/м³

 Очевидно, что  линейная нагрузка на ригель  рамы от веса шатра собирается  с грузовой полосы. Ширина которой  равна расстоянию между соседними  фермами. В случае нашего курсового  проекта без подстропильных ферм  ширина грузовой полосы равна шагу колонны В. Тогда линейная нагрузка на ригель от собственного веса шатра:

q =g*B, кг/м.

q = 139,4*6 = 836,4кr/м

В - шаг колонны.

Постоянная  нагрузка от веса колонн

и типового ограждения 

 В зданиях  без мостовых кранов колонны  имеют, как правило, постоянное сечение по длине. В данном случае колонна представляет  собой сварной двутавр. 
 

  Собственный вес колонны принимается из опыта проектирования

q_к^н = 150... 250кг/м

   для  пролета 6м  qк^н=150кг/м

Расчетная линейная нагрузка от собственного веса колонны:

q_к = g*q_к^н, кг/м.

Где g_f = 1,2  коэффициент надежности по нагрузке

q_к = g_f*q_к^н = 150*1,2 = 180 кг/м.

 Нагрузка  q_к приложена по оси колонны.

Нагрузка  от стенового ограждения

 

 

   Нагрузку  от веса панелей полагаем распределённой  равномерно по всей длине колонны.

      В качестве стенового ограждения примем однослойные плиты из ячеистого  бетона  

      Толщина плит принимается стандартной  d = 0,3м. Плотность ячеистого бетона g = 1100 кг/м³.

      Нормативная линейная нагрузка от веса стенового  ограждения:

q_ст.^н = d*В*1*g кг/м.

q_ст.^н = 1980 кг/м.

Расчетная нагрузка: q_ст. = g_f * q_ст.^н   кг/м.

      где g_f = 1,1 коэффициент надежности по нагрузке

q_ст. = 2178 кг/м.

Кратковременные нагрузки

 

Снеговая  нагрузка.

      Расчетная линейная снеговая нагрузка на ригель рамы от всего снегового покрова находится по формуле:

      P = С*Р₀*В, кг/м.

P = 240*1*6= 1440кг/м.

где р₀- вес снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемой в зависимости от района строительства объекта.

      Для 4 снегового района = 240кг/м².

      Р₀ определено на основе статистической обработки многолетних метеонаблюдений.

      С - коэффициент перехода, С=1 
 

Ветровая  нагрузка.

   Расчетное  ветровое давление  на 1м² площади вертикальной стены объекта на высоте H над уровнем поверхности земли определяется по формуле:

g _п= К* C_x*g₀*В, кг/м.

g = g_f*g_п, кг/м.

              где g_f  = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

• g₀ - нормативный скоростной напор на высоте 10м над поверхностью земли, принимаемый по таблице в зависимости от района строительства

Для II ветрового района q_о = 30кг/м².

Скоростной  напор – это давление, которое  оказывает воздушный поток на высоте 10м. над уровнем земли на плоскую поверхность расположенную  вертикально и нормально к  направлению потока.

           C_x - коэффициент, характеризующий аэродинамические св-ва здания и принимаемый по СНиП   2.01.07-85. В данном случае C = 0,8., С’=0,6 

      К – коэффициент, учитывающий изменение  скоростного напора по высоте, зависит  от высоты и от типа местности. Принимается  по таблице7 методического пособия. В данном случае для Н = 20,5, К = 1,26.

g _п= 1,26*30*0,8*6 =181,44 кг/м.  g_п’ = 1,26*30*0,6*6 =136,08 кг/м.

g=181,44*1,4=254,02 кг/м.  g’=136,08*1,4=190,51 кг/м.