钢结构课程设计正word文档

钢结构课程设计

专业：土建系

班级： 08级建工（2）班姓名：邵文凡

目录

一设计资料 (3)

二结构形式与布置 (3)

三荷载计算 (4)

四内力计算 (5)

五杆件设计 (6)

.

六节点设计 (14)

一、设计资料

1、根据任务书的已知条件：梯形钢屋架跨度27m ，长度90m ，柱距6m 。该车间内设有两台20/5 t 中级工作制吊车 ，两端铰支于钢筋混凝土阶梯柱上，上柱采用截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C30。屋面采用1.5m×6m 预应力混凝土大型屋面板，板面以上依次为：三毡四油防水层、20mm 厚水泥砂浆找平层、80mm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i ＝1/10。屋面活荷载标准值为0.5 kN/m 2，雪荷载标准值为0.4 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.3 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱钢材采用Q235B 级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度：l o =27-2×0.15=26.7m 。

3、跨中及端部高度：本次设计为无檩体系屋盖，采用缓坡梯形屋架，取屋架在27m 轴线处的端部高度h ’o =2000mm ，屋架的中间高度h=2844mm ，屋架在26.7m 处，两端高度为h o = 2005m 。屋架跨中起拱按l o /500考虑，取53mm 。

二、结构形式与布置

屋架型式及几何尺寸如图1-1所示。

2

005

150

8

1508

15091508

1508

1508

1508

150813500

2290

2590

3040

3340

1295

1520

2608

25

3528

69

20

87

208

72249

22

49

18

83

20

27

1508

28503000

3000

4500

28

593251

150

1350

1990

A K

J

H G

F

E g

e

d

c

f

D

C

B

b

a 10

1

图1-1梯形屋架的形状和几何尺寸

根据厂房长度（90m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图1-2所示。

垂直支撑1-1

垂直支撑2-2

桁架上弦支撑布置图

桁架下弦支撑布置图

图1-2 梯形屋架支撑布置

三、荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。因此，取屋面活荷载0.3kN/m2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式g

=(0.12+0.011×l)kN/m2计算。荷载计算见表1-3：

k

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合，在组合时，偏于安全不考虑屋面活荷载的组合值系数。

荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2）

永久

荷载

预应力混泥土大型屋面板 1.4 1.4×1.35=1.89

三毡四油防水层0.4 0.4×1.35=0.54

找平层（厚20mm）0.02×20=0.4 0.4×1.35=0.54

100mm厚泡沫混凝土保温层0.1×8=0.8 0.8×1.35=1.08

屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417 0.417×1.35=0.563

永久荷载总和 3.417 4.613 可变

荷载

屋面活荷载0.5 0.5×1.4=0.7

可变荷载总和0.5 0.7

全跨节点永久荷载+全跨可变荷载。全跨节点永久荷载及全跨可变荷载为

F=(4.613+0.7)×1.5×6=47.817kN

（1）全跨节点永久荷载+半跨节点可变荷载。

全跨节点永久荷载为

F

1

=4.613×1.5×6=41.517kN

半跨节点可变荷载为

F

2

=0.7×1.5×6=6.3kN

（2）全跨节点屋架（包括支撑）自重+半跨节点屋面板自重+半跨屋面活荷载。

全跨节点屋架自重为

F

3

=0.563×1.5×6=5.067 kN

半跨节点屋面板自重及活荷载为

F

4

=（1.89+0.7）×1.5×6= 23.31kN

上面的计算中，（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

四、内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图1-4所示。

（a）

（b）

（c）

图1-4 屋架计算简图

由图解法或数解法得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如表1-5所示。

五、杆件设计

1.上弦杆。整个上弦杆采用等截面，按（21）、（22）杆件的最大设计内力设计，即N=-1019.066KN。

上弦杆计算长度计算如下。

在屋架平面内：为节间轴线长度，即 l

ox =l

=1.503cm

在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根

据支撑布置和内力变化情况，取l

oy 为支撑点间的距离，即 l

oy

=3×1.503=4.509m

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如1-6图所示。（注：腹杆最大内力N=-482.369KN，中间板厚度选用10mm，支座节点板选用12mm。）

设λ=60，钢材采用Q235，查附表12-2稳定系数表，可得φ=0.807（由双角钢组