24m钢结构课程设计计算书

设计某厂房钢屋架

一、设计资料

梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。屋面坡度i=1/10。刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。

二、屋架形式和几何尺寸

屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm

三、屋盖支撑布置（见图1）

四、荷载计算

⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2

防水层（三毡四油上铺小石子）0.35 KN／m2

找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN／m2

保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2

钢屋架及支撑重0.12+0.011×24=0.384KN／m2

合计 2.784KN／m2

⒉可变荷载：屋面荷载0.5KN／m2

雪荷载0.6KN／m2

由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。取0.6 KN／m2

五、屋架杆件内力计算与组合

永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4.

⒈荷载组合：

⑴全跨恒载＋全跨活载

⑵全跨恒载＋半跨活载

⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载

⒉节点荷载：

永久荷载F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN

可变荷载F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN

⒊屋架杆件内力计算

表一屋架构件内力组合表（单位：KN）见表1

六、屋架杆件设计

支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。

⒈上弦杆

上弦采用等截面，按N=-572.28KN，FG杆件的最大设计内力设计。上弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取l oy =2×l0=3014mm。

假设λx=λy=120，查表得φ=0.437。取强度设计值f=215 N／mm2，

则需要的截面面积：

A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2

需要回转半径：

i x=l ox∕λ=1507∕70=21.5mm i y= l oy∕λ=1507×2∕70=43mm

根据需要的A、i x，查角钢型钢表，

选用2∟125×80×10，A=39.4cm2，i x=2.26，i y=6.11,a=10mm。

按所选角钢进行验算：

λx=l ox∕i x =1507∕(2.26×10)=66.7 ＜[λ]=150

λy= l oy∕i y=3014∕(6.11×10)=49.3 ＜[λ]=150

满足长细比要求。

σ=N/A=572280∕(39.4×102)=145.2 N／mm2﹤f=215 N／mm2 ，

满足截面要求。

⒉下弦杆：

下弦采用等截面，按de杆件的最大设计内力值，N=568.97KN；下弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=3000mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，l oy =l0=6000mm，根据屋架平面外上弦杆的计算长度，需要的截面：

A=N/f=568.97×103/215=26.46cm2，

选用2∟125×80×7，A=28.2cm2，i x=2.30cm，i y=6.04cm。

λx=l ox∕i x =300∕2.3=130.4﹤[λ]=350

λy= l oy∕i y=600∕6.04=99.3 ﹤[λ]=350

满足长细比要求。

σ=N/Aφ=201.8 N／mm2﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⒊端斜杆：因屋架对称结构以下只设计了左半跨的杆件，右半跨的杆件与左半跨的相同。

⑴Ba杆

杆件轴力N=-333.40KN, l ox=253.9cm，l oy=l=253.9cm

需要的截面积：A=N/f=35.49cm2

查角钢型钢表，选用2∟100×10：

A=38.6cm2 ＞35.49 cm2，i x =3.05cm，i y=4.52cm。

按所选角钢进行验算：

λx=l ox∕i x =83.2 ＜[λ]=350

λy= l oy∕i y=56.2 ＜[λ]-350

σ=N/Aφx=19.8N／mm2﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⑵He杆

杆件轴力N=-115.65 KN，l ox=271.92KN，l oy=339.9KN。

查角钢型钢表，选用2∟63×6：

A=12.28cm2 ，i x=1.94cm，i y=2.97cm。

按所选角钢进行验算：

λx=l ox∕i x = 118.5﹤[λ]=150

λy= l oy∕i y= 96.7 ﹤[λ]=150 满足长细比要求。

σ=N/Aφx=20.13 N／mm2 ﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⒋再分式腹

无。

屋架杆件截面选用表

七、填板设计

填板厚度等于节点板厚度等于10mm,用填板连接的双角钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过

受拉杆件80i

受压杆件40i

T形截面i为单个角钢对与填板平行的形心轴的回转半径，十字形截面i为单个角钢的回转半径i v。填板尺寸：厚度=10mm（节点板厚度），宽度b=50~80mm，保证b≥8h f＋2h f（最小焊缝长度），h f可按构造要求选用。高度T形截面，h=角钢连接边宽度＋2（10~15）mm，即填板伸出角钢连接边10~15mm，受压构件除了满足l1≤40i，在构建两个侧向支撑点间的填板数不应小于2个。

⒈上弦杆

AB （零杆）设置两块填板

BC （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

CD （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

DE （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

EF （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

FG （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

GH （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

HI （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板

⒉下弦杆

ab（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板

bc（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板

cd（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板

de（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板

⒊斜腹杆

Ba l a=253.9cm∕3=84.6<40i=122设置两块填板

Bb l a=262.2cm∕3=87.4<80i=155.2设置两块填板

Db l a=287.3cm∕3=95.7<40i=122设置两块填板

Dc l a= 287.3cm∕3=95.7<80i=155.2设置两块填板

Fc l a= 313.2cm∕3=104.4<40i=122设置两块填板

Fd l a=313.2 cm∕3=104.4<80i=155.2设置两块填板

Hd l a= 339.9cm∕3=113.<80i=155.2设置两块填板