60米方钢屋架计算书.pdf

L=60m方管截面双坡钢屋架1 第一篇 钢结构构件设计计算第一章 钢结构屋盖系统18 跨度 L=60m方钢管双坡钢屋架一、 设计资料1．工程概述某工程厂房， 平面尺寸为 60m x 41.2m ，屋架下弦中心标高 12.70m，厂房屋盖为方钢管双坡平面钢桁架屋面材料为压型钢板、 玻璃丝棉保温层，屋面檩条为冷弯薄壁型钢 结构平面尺寸如图 18.1 所示图 18.1 屋架及上弦支撑布置图L=60m方管截面双坡钢屋架2 2．设计基本条件1）建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为 50 年；2）抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第二组；建筑抗震设防类别丙类；3）建筑场地土类别 III 类二、荷载及荷载效应组合1．荷载标准值1) 永久荷载（屋面恒荷载）标准值（不包括钢屋架自重）屋面彩色压型钢板： 0.2 kN/m 2玻璃丝棉保温层： 0.1 kN/m 2支托及檩条： 0.2 kN/m 2 合计： 0.5 kN/m 22) 可变荷载标准值① 屋面活荷载： 0.5 kN/m 2（水平投影） ；② 基本雪压： 0.2 kN/m 2（水平投影） ， 屋面积雪分布系数 1.0e③ 基本风压： 0.55kN/m 2 (地面粗糙度类别为 B 类 ) 2．荷载效应组合 见《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 第 3.2.3 条1） 1.2 永久荷载＋ 1.4 活荷载（或者雪荷载）2） 1.35 永久荷载＋ 0.7x1.4 活荷载3） 1.2 永久荷载＋ 1.4 半跨雪荷载4） 1.0 永久荷载＋ 1.4 风荷载在风的吸力作用下，恒荷载对结构有利，故恒荷载分项系数取 1.0 抗震设防烈度为 7 度，按《建筑抗震设计规范》 GB50011— 2001 第 5.3.2 条，可不进行抗震验算。

三、桁架设计1．材料选用 按《钢结构设计规范》 GB50017 － 2003 第 10.1.2、 10.1.3 条；钢材采用 Q235B 钢，屈强比≤ 0.8；桁架杆件采用方钢管，钢管的宽厚比满足： b/t 40 235/fy ；2．桁架形式及几何尺寸 按《钢结构设计规范》 GB50017 － 2003 第 10.2.1 条；L=60m方管截面双坡钢屋架3 高跨比： 4961/ 60000 ≈ 1 / 12（满足经验要求 1 / 15 ~ 1 / 10） ；腹杆间最小夹角 31°≥ 30°， 见 《钢结构设计规范》 GB50017 － 2003 第 10.2.1 条；节间中心长度： 3000mm 3．节点荷载计算1） 上弦节间长度为 3004，近似按 3000 考虑上弦单个节点永久荷载标准值： 1 0.5 3 6 9P kN 永久荷载作用如图 18.2 所示：图 18.2 屋面永久荷载示意图2） 上弦单个节点屋面活荷载标准值： 2 0.5 3 6 9P kN 屋面活载作用如图 18.3 所示：图 18.3 屋面活载示意图3）屋面雪荷载：由于基本雪压为 0.2 kN/m 2t1+ t2=12由于 2 2 80.70 1 1 0.98200tb，故 K 形节点承载力由以下四项中最小者控制；0.5 21 2 1 21222 231.42 ( ) ( 50017 2003 10.3.4 6sin, ( 50017 2003 10.3.4 7sin3(2 ) ,3 42.0( 2 ) ;2pjnipj v vivpj i ei i i ib b h h bN t f GBb tA fN GBtA h b tt ab bN h t t fv公式 ）其中 A 是弦杆受剪面积； 公式 ）4( 50017 2003 10.3.4 8102.0( ) ; ( 50017 2003 10.3.4 9sin 2 sin10ye iyi ii eqpj i vi ieq i iGBf tb bb t f tb bh tfN GBb b bb t公式 ）其中公式 ）其中取第 1 个支管分别计算如下：0.5 2 31140 140 140 140 2001.42 ( ) 8 215 0.85 10200sin 49 8kpjN2 22 2 2 23 3 8 0.1523 4 3 8 4 45tt a2(2 ) (2 200 0.152 200) 8 3443mmvA h b t323443 125 10 570.3sin sin 49pj v viA fN kNL=60m方管截面双坡钢屋架8 810 10 140 74.7200 8 6ye iyi if tb bb t f t mm33140 74.72.0( 2 ) 2.0 (140 2 6 ) 6 215 102 2pj i ei i i ib bN h t t f607.2 kN10 10 140 56200 8eq ib bb t mmN sinθ +N sinθ=195.4sin54 +27sin90 =185.1kN( * 见参考文献 [1]) 5） 主管外伸的 KN形节点 （图 18.10） 见 《钢结构设计规范》 GB50017 － 2003 表 10.3.41 21 2140 23523.3 33 336 yib bft t1 21 21; 2;iihh hb b b满足 0.5图 18.10 KN 形节点1 21 2140 0.93 0.25150140 0.93 0.25150b bb bh hb b150 18.75 40;8100 55.6%; 25 100180v vb ht tO O满足 ％ ％L=60m方管截面双坡钢屋架11 [1] J.A.Packer. 空心管结构连接设计指南 . 北京：科学出版设 1997 1 12 21 1 0.75;ijbt bt b b， ， 满足 1.0支管在节点处承载力设计值pjiN 计算如下（ GB50017 － 2003 公式 10.3.4－ 15） ：1 102.0 2 ;2e ej j yjpji i i i ej ij ji yib b t fN h t t f b bb t t f其中3170 1002.0 140 2 6 6 215 102549.5kN 294kNpjN被搭接支管的承载力不应大于搭接支管的承载力：见 GB500117－ 2003 公式 10.3.4-17 N 549.5kN 27kNj yjpj pjj ii yiA fNA f四 、点评1．本工程无悬挂吊车，采用方钢管截面的平面桁架，节点直接焊接，美观经济。

虽然国内外也有矩形管用于空间桁架体系，但是一般来说矩形管更适用于平面桁架结构；2．示例中杆件的计算长度，系按《钢结构设计规范》 GB500117－ 2003 中表 5.3.1 条的规定确定，这是偏于安全的有关杆件的计算长度也可参考文献 [1] ；3．管结构节点类型较多，本示例中仅对应规范中相关内容，采用节点处直接焊接的钢管结构 事实上， 实际设计中在建筑师允许的条件下可以采用局部节点加固办法来提高节点承载力，减小杆件截面，有关加固方法及计算公式可参考文献 [1]；4． KN 型节点的计算规范中没有对应公式，但在实际工程中却经常出现，示例中的计算系参考文献 [1]；5．本工程中桁架应起拱，起拱值可根据《钢结构设计规范》 GB50017 － 2003 第 3.5.3条确定。