钢结构课程设计

《钢结构设计原理》课程设计

计

算

书

姓名：××

学号：U2009158××

专业班级:土木工程0905班

指导老师：张卉

完成时间：2012年2月18日

第一部分钢结构课程设计任务书

一、设计资料及依据

根据学号U1及次序14得已知条件：某车间跨度为24m，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18m；采用×6 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450×450mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。

屋架计算跨度：

03002400030023700mm

L L

=-=-=

屋架端部高度：

01900mm

H=跨度：

01 10

i=计算跨度处高度: 19001200150120001915mm

H=+⨯÷=

屋架跨中高度:

1 1900120003100mm

10

h=+⨯=

表1 荷载标准值

二、屋架尺寸及支撑布置

屋架形式及尺寸如图1：

屋盖的支撑布置如图2：

层架上弦（下弦）支撑布置图

垂直支撑1-1

垂直支撑2-2

图2 桁架支撑布置

符号说明：GWJ—钢屋架；SC—上线支撑；XC—下弦支撑；

CC —垂直支撑；GC —刚性系杆；LG —柔性系杆

三、 荷载计算

屋面活载与雪荷载不会同时出现，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乘以1/cos /10 1.005α==换算为沿水平投影面分布的荷载。

标准永久荷载：

2222222

0.4kN/m 0.402kN/m 201:2.50.4kN/m 0.402kN/m 1500.9kN/m 0.905kN/m kN/m 1.⨯=⨯=⨯=⨯=改性沥青防水层 1.005厚水泥砂浆找平层 1.005厚加气混凝土保温层 1.005预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005 1.42

222

407kN/m

kN/m 0.386kN/m kN/m ⨯=屋架和支撑自重 1.0050.384悬挂管道 + 0.0001

23.537kN/m ⨯共 1.35

2

kN/m 共 4.775

标准可变荷载：

222

2

0.7kN/m 0.98kN/m 0.7kN/m 0.98kN/m

⨯=⨯=不上人屋面活载 1.4积灰荷载 + 1.4

21.96kN/m 共 设计桁架时应考虑一下三种荷载组合：

1、全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载：(4.775 1.96) 1.5660.615kN F =+⨯⨯= 2、全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

1 4.775 1.5642.975kN F =⨯⨯=

半跨节点可变荷载：2 1.96 1.5617.64kN F =⨯⨯= 3、全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载

全跨节点桁架自重：3 1.350.386 1.56 4.690kN F =⨯⨯⨯=

半跨节点屋面板自重及活载：4(1.2 1.40.98) 1.5623.94kN F =⨯+⨯⨯= 其中，1、2为使用阶段荷载情况，3为施工阶段荷载情况。计算详图如下：

（a ）

(b)

(c)

图3 桁架计算简图

四、 内力计算

由电算先解得F=1时的桁架各杆的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)，然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，见表2 。

表2 桁架杆件内力组合表

竖

杆

aA bC cE dG eI

注：123460.615;42.975;17.64; 4.690;23.94F kN F kN F kN F kN F kN

=====

五、 杆件设计

1.上弦杆

整个上弦采用等截面,不改变截面，按最大内力设计，即按FG 、GH 杆件的计算内力设计。

957.960kN 957960N =N =

上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度

0150.7cm x l =

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取

02150.7cm 301.4cm y l =⨯=

200y x

l l =⨯因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力，N =(压)，由屋架节点板厚度参考表可知：中间支

12mm,14mm

座节点板厚度取支座节点板与垫板厚度取 。

图4 上弦截面

假定λ＝60，双角钢组合截面绕x 和y 轴稳定性均属于b 类截面。查轴心受压构件的稳定系数表，得0.807ϕ＝。 需要截面面积 ：

2

2

957960N 5521.2mm 0.807215N/mm

N

A f

ϕ=

=

=⨯

需要回转半径：

00150.7cm 301.4cm 2.51cm 5.02cm

60

60

y

x

x y l l i i λ

λ

=

=

==

=

=，

两角钢之间加 12mm 厚填板，查角钢规格表，选用216010012⨯⨯，则

260.11cm , 2.82cm,7.82cm

A i i x y ===。

验算长细比：

0150.753.44[]150

2.82

x x x l i λλ=

=

=<= ；

0301.438.54[]150

7.82

y y y

l i λλ=

=

=<= ；

满足长细比的要求

由于x λ大于y λ，热轧不等边角钢短肢组合将绕x 轴失稳，故

由

53.44x

λ= ，查表得：0.840x ϕ=

22

957960

189.72N/mm 215N/mm 0.8406011

x N

A

σϕ=

=

=<⨯

满足要求。 2.下弦杆