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钢结构设计原理与施工课程设计 钢结构厂房屋架指导教师： 张蕾春 班 级： 08 土木（1）班学生姓名： 陈晖 学 号： Xf08220104 设计时间： 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系1、设计资料某厂房总长度60m,横向跨度18m,纵向柱距6m1. 结构形式:钢结构厂房，梯形钢屋架屋面坡度i=l/10; L为屋架跨度，屋面 结构采用有檩体系；地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6 度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制）2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示屋架采用的钢材、焊条为：用Q235钢，焊条为E43型；3•荷载：① 屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L, L为屋架跨度，以m为单位， q为屋架及支撑自重，以kN/ m2为单位；② 屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷 载 1.0k kN / m2，③ 屋面各构造层的荷载标准值：防水层 0.1 kN / m 2保温层 0.55 kN / m2屋面板 0.85 kN / m2悬挂管道 0.05 kN/ m22、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示图一：18米跨梯形屋架几何尺寸根据上述条件设计梯形屋架支撑布置如图所示:图二：支于钢筋混凝土柱顶的梯形屋架支撑布置（a）上弦平面横向支撑；（b）下弦平面横向支撑；（c）屋脊处垂直支撑；（d）屋顶处的屋架垂直支撑1—垂直支撑；2—刚性系杆；3—柔性系杆；4—屋架；5—柱顶连系梁3、荷载标准值1）按屋面水平投影计算永久荷载标准值屋面坡度i=1/10；co a = 0.9 9 5a = 5.7 °防水层自重：0.1/0.995 = 0.101( kN / m 2)保温层自重：0.55/0.995 = 0.553( kN / m 2)屋面板自重：0.85/0.995 = 0.854( kN / m 2)悬挂管道自重：0.0 5 0kN/m2)檩条自重（假设）：0.2 0 (kN/m2)屋架及支撑自重：0.12 +0.011L = 0.12 +0.011 x18 = 0.318( kN / m 2)永久荷载标准值：q = 2・° 7 6kN/m2)k取： q = 2.08(kN / m 2)・ k上述材料自重值除檩条为假设外均来自《钢结构设计指导书》2） 雪荷载标准值（屋面水平投影）s =卩 s = 1.0x0.35 = 0.35（kN/m2）k r 0屋面倾角a= 5.70 <25 °，故卩=1-0。

又雪荷载标准值小于施工活荷载标准值为r0.70kN/m2，故取屋面可变荷载为q = 0.70kN/m2Qk3） 积灰荷载标准值积灰荷载为：qQj二LMN / m2设计屋架时考虑一下三种组合：1)全跨永久荷载+全跨可变荷载工q = Y q +Y q +Y q = 1.2x 2.08 +1.4x0.7 +1.4x1.0 = 4.876(kN/m2) G k Q Qk Q Qj节点荷载设计值按公式P =工q •1 •b (kN)P = S q • 1 • b = 4.876 x 6 x 1.5 = 43.884(kN)2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：P1 = 2・08 x L2 x 6 x L5 = 22.464(kN)半跨节点可变荷载：P2 = （1.0 + 0.7）xl.4x6x 1.5 = 21.420（kN）3）全跨屋架自重（包括檩条自重和支撑）+半跨屋面板自重+施工活荷载全跨节点永久荷载：P3 = °・518 X L2 X 6 X1-5 = 5.594（k 半跨节点屋面板自重及屋P =（1.5第1）、2）种为使用节点荷载情7杆件的内X 1.1.0 5.594( k 1.0 1.01.4)x 6 x 1.5 = 25.300(kN )况，第3)种为施工时节点荷C0.AA015度64+c103001+系数：左半跨为b,内力系数为a载情况。

1-1图四：半跨屋架杆件 于屋架为对称结构0+47图三：18B+3.4DG—8 （由于屋+23第一^62„169.20+ce4+H3++38第三种组合(kN)P x aP x ai+ P x b2P x a1+ P x c2P x a3+ P x b4P x a3+ P x c4上弦ABo00000BC-273.002-233.375-179.376-145.387-81.605-273.002CD-273.002-233.375-179.376-145.387-108 ・619-273.002DE-394.648-322.742-273.926-192.898-135.239-394.648EF-394.648-322.742-273.926-192.898-184.257-394.648FG-399.432-301.950-301.950-166.056-166 ・057-399.432GF，-399.432F, E,-394.648E, D,-394.648DC-273.002C, B,-273.002B, A,000000下 弦ac152.277132.29397.93583.59743.016152.277ce349.404292.920235.343179.262111.256349.404eg407.200322.226293.417186.300152.272407.200ge，407.200e, c,349.404c, a,152.277斜 腹 杆Ba-285.334-247.892-183・ 503-156.648-80.597-285.334Bc207.966173.988140.322106.40766.509207.966Dc-148.416-115 ・857-108.532-66.028-57.375-148 ・416De82.67753.88971.11124.20144.54282.677Fe-30.280-2.327-43.45311.700-36.876-43.453,11.700Fg-20.274-45.33614.684-43.87427.017-45.336,27.017F，g-20.274F ,e,-30.280D ,e,82.677D，c,-148.416B, c,207.966B, a,-285.334竖 杆Aa-21 ・942-21.942-11.232-15.447-2.797-21.942Cc-43.884-43.884-22.464-30.894-5.594-43.884Ee-43.884-43.884-22.464-30.894-5.594-43.884Gg35.63426.93726.93714.81414.81435.634E, e,-43.884C, c,-43.884A, a,-21.942表1:4、截面选择腹杆最大内力为285.334kN,选用中间节点板厚度为t=8mm,支座节点板厚度10mm。

1)上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算：N =-399.432kNmax计算长度：屋架平面内取节间轴线长度l二150.75cm，l二300.0cm0 x 0 y双角钢截面不论对x轴和y轴弯曲屈曲，都为b类截面 假设九=60.l 150 - 一 、需要截面回转半径：z二十二右二2.5(cm)九 60l 3000 y =九 60二 5.0(cm)查附表1.20，得b类截面九二60时，申=0.807N 399 .432 x 10 3需要截面积：A > = x 10 -2 = 23( cm 2)申f 0.807 x 215由所需截面积A和回转半径，采用不等边角钢短边相连方案时得2Z140x90x8,i = 2.59cm， i = 6.65cm，供给截面积 A = 36cm2>23,合适y截面验算：X = l /i = 150.75/2.59 = 58.2x 0 x xX = l / i = 300/6.65 = 45.1 y 0 y y故:b 140 0.56l 0.56 x 300 “+ = = 17.5 a = = 12t 8 b 141Xyz3.7 - (1 + -^ ) = 3.7 x H x (1 +t 52.7b 4 0.83002 x 0.8252.7 x 144)=66.6 <150，并且大于Xy故由 X = X = 67，max yz按b类查表得9 = 0.768xa=9A = 0768鑿存=144.5 Nmm 2 Y f = 215 Nmm 2截面尺寸满足要求。

每个节间放一块填板均匀分布，尺寸：60mmx 110mmx8mm⑵下弦杆下弦也不改变截面，按最大内力计算N = 407.2kN,l = 300cm,l = 900-15 = 885cm （因跨中有通长系杆）max ox oy因屋架只承受静力荷载，对拉杆可只计算其在竖向平面内的长细比，［九］=350需要的截面回转半径为：［'卜二H0二0.857伽）需要的面积为:407.2 x 103215x 10-2 = 18.9cm 22Z75 x 50 x 8，截面验算：N _ 407.2x 103J - 18.9x102=215.4(N/mm2) u f = 215。