钢结构课程设计计算书钢屋架设计.doc

钢结构课程设计计算书题目：厂房27m钢屋架设计专业班级：土木工程学号：姓名：指导老师：完成日期：一、 设计资料：(1) 某车间跨度为27m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m2) 屋面采用1.56 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450450mm，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为1:11，屋架端部高度为1.74m,屋架采用的钢材及焊条为： Q235B钢，焊条为E43型3)荷载：永久荷载：改性沥青防水层 0.4kN/m220厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.40kN/m280厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.5kN/m2悬挂管道 0.15N/m2屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L）kN/m2可变荷载：基本风压： 0.35 kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.5kN/m2积灰荷载 0.5kN/m2不上人屋面活荷载 0.7kN/m2（4）桁架计算跨度：跨中及端部高度：桁架的中间高度：在26.7m的两端高度：在27m轴线处端部高度：桁架跨中起拱50mm（）二、 结构形式与布置：桁架形式及几何尺寸如图1所示。

图1.桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置如图2所示图2.桁架支撑布置三、 荷载计算：屋面活载与雪载不会同时出现，从资料可知屋面活载大于雪荷载故取屋面活载计算沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影面分布的荷载桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（度）计算，跨度单位为m标准永久荷载：改性沥青防水层 1.0040.4 kN/m2=0.4016kN/m220厚1:2.5水泥砂浆找平层 1.0040.40kN/m2=0.4016 kN/m280厚泡沫混凝土保温层 1.0040.6kN/m2=0.6024kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.0041.5kN/m2=1.506 kN/m2悬挂管道 1.0030.15N/m2=0.1505 kN/m2屋架和支撑自重为 （0.120+0.01127）kN/m2=0.417 kN/m2 共： 3.479 kN/m2标准可变荷载：积灰荷载 0.5kN/m2不上人屋面活荷载 0.7kN/m2设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值：F=（1.353.479+1.40.70.7+1.40.90.5）1.56=54.11 kN/m2（2）全跨永久荷载+右半跨可变荷载 全跨节点永久荷载设计值:对结构不利时：对结构有利时：半跨节点可变荷载设计值：（按永久荷载为主的组合）（按可变荷载为主的组合）（3）全跨永久荷载+半跨屋面板自重+全跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：对结构有利时：半跨节点屋面板自重及活载设计值：（1），（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

计算详图见图3：图3.桁架计算简图四、 内力计算由电算先解得F=1的桁架各杆的内力系数（F=1作用于全跨，左半垮和右半跨）然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表一表一：桁架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F①第二种组合第三种组合计算杆件内力全跨①左半垮②右半跨③①+②①+③①+②①+③+上弦ABBC,CDDEEF,FGGHHI,IJ0-11.41-18.00-18.66-21.15-21.710-8.23-12.24-12.90-12.52-13.080-3.18-5.76-5.76-8.63-8.630-617.395-973.980-1009.693-1144.427-1174.72800000-617.395-973.980-1009.693-1144.427-1174.728下弦abbccdde6.1615.2120.7220.144.5510.6712.9710.071.614.547.7510.07333.318823.0131121.1591089.775333.318823.0131121.1591089.775斜腹杆aBBbbDDcEfcffGGddgHggJ-10.508.30-6.684.730.79-3.66-2.800.681.300.722.09-7.755.81-4.312.640.79-1.03-0.16-1.003.360.724.15-2.752.49-2.372.090-2.63-2.641.68-2.060-2.06-568.155449.113-361.455255.94042.747-198.043-151.50836.79570.34338.959113.090166.90316.904103.63738.959137.480185.84753.08718.99230.43458．495-39.496-22.470 89.91720.714111.671-79.52845.094-46.6662．7-42.136-568.155449.113-361.455255.94042.747-151.508竖杆AaCbEcHdJe-0.5-1.00-1.50-1.500-0.5-1.00-1.50-1.50000000-27.055-54.11-81.165-81.1650-27.055-54.11-81.165-81.1650五、杆件设计1、上弦杆【2L200x125x12 (短肢相并)】（1）确定内力及已知条件：整个上弦采用等截面，按HI、IJ杆件的最大设计内力设计，即，Q235钢f=215N/mm；压杆[λ]=150；。

2）上弦杆计算长度：屋架平面内（取节间轴线长度）：屋架平面外（取支撑节点间距离）：（3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并（如右图所示）,整体稳定系数Ф按b类；由于腹杆最大内力，查教材表9.6.4，，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm；设，查教材附录4，可得则需要的截面面积：需要的回转半径：，根据需要（A、、）查角钢规格表（附录8），选用┐┏20012512，肢背间距，，,，（4）截面验算（按所选角钢进行验算），因为，所以 ，仅求查表，则：故所选截面合适2、下弦杆【选用2L180X110X12不等肢角钢】（1）确定内力及已知条件整个下弦采用等截面，按最大设计内力杆件的内力值设计，即，Q235钢；（2）上弦杆计算长度：屋架平面内（取节间轴线长度）：屋架平面外（取支撑节点间距离）：（3）截面选择所需截面面积：根据需要（A、、）查角钢规格表，选用2L 18011212，采用不等肢角钢，肢背间距，（，,，）（4）截面验算，，求：故不考虑截面削弱,所选截面合适3、端斜杆【选用2L 140x90x10 (长肢相并) 】（1）杆件轴力：（2）上弦杆计算长度：（3）截面选择，选用两个不等肢角钢，长肢相并,使;选用2L1409010，肢背间距，，,，；（4）截面验算，因为，所以 ，，仅求查表，则：故所选截面合适。

4.斜腹杆①Bb杆：整个Bb杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力N=449.113KN lox=0.8cm x239.2=191.36cm loy=239.2cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱选用：2L70x8 A=21.33 cm ix=2.13cm iy=3.30cm 满足要求；填板每个节间放两块（满足l范围内不少于两块）l=78.3cm<80i=80 2.13=170.4cm②bD杆：整个bD杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力N=-361.455KN lox=261 x0.8=208.8cm loy=L=261cm选用：2L 75x10 A=28.25cm ix=2.26cm iy=3.54cm 由于大于，热轧等边角钢组合将绕x轴失稳，故由查教材附表4.2得： ； 满足要求；填板每个节间放三块（满足l范围内不少于两块）l=63.8cm<80i=80 2.26=180.8cm。

③Dc杆：整个Dc杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力N=255.940KN lox=0.8cm x261=208.8cm loy=261cm 连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱选用：2L70x6 A=16.32 cm ix=2.15cm iy=3.26cm 满足要求填板每个节间放三块l=63.8cm<80i=80 2.15=172cm④Ef杆：整个Ef杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力N=42.747KN lox=180.3x 0.8=144.2cm loy=L=180.3cm；选用：2L 70x4 。