1500m钢结构设计〖普通钢屋架〗课程设计

钢屋架课程设计计算书

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〖普通钢屋架〗课程设计

一、设计资料

要求按下列条件设计某车间的屋架和布置屋盖支撑。车间跨度18m，长90m，柱距6m。采用普通梯形钢屋架，屋面坡度1/10，上铺1.5×6m钢筋混凝土大型屋面板，保温层采用8cm厚泡沫混凝土（γ=5KN/m3），水泥砂浆找平层2㎝及三毡四油防水层。屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400㎜，混凝土强度等级C20。地区雪压标准值0.45KN/㎡，冬季计算温度-29℃，不考虑地震设防。

二、钢材和焊条的选用

屋架采用焊接连接，根据设计规范要求，可选用Q235.B.F，材料应保证抗拉强度、伸长率、屈服点，冷弯试验和常温冲击韧性以及S.P.C含量合格。焊条采用E43型，手工焊，屋架锚栓和屋架与支撑连接用C级螺栓。

三、屋架形式和几何尺寸

由于采用1.5×6m大型屋面板和卷材屋面，i＝1/10，故采用缓坡梯形屋架。屋架计算跨度：l

＝l－300＝18000－300＝17700㎜

屋架端部高度取h

＝1515㎜

跨中高度h＝h

0＋i×l

/2＝1515＋0.1×17700/2＝2400㎜

屋架高跨度比h/l

＝2.4 /17.7＝1/7.375 符合经济高度(1/6～1/10)要求。

为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，上弦节点水平间距取 1.5m。屋架各杆件几何尺寸见图1。

图1 屋架的几何尺寸（参考图）

四、屋盖支撑布置

附图纸

图2 屋架支撑的布置（参考图）

五、荷载和内力的计算

节点荷载计算

使用阶段：P

=3.562×1.5×6=32.06 KN

恒

=0.98×1.5×6=8.82KN

P

活

阶段施工（半跨安装屋面板时）：

P′

=1.2×0.318×1.5×6=3.43KN

恒

=（1.2×1.4＋1.4×0.7）×1.5×6=23.94KN

P′

活

在半跨单位力作用下用图解法求杆力系数，图解结果见图3；并列表求使用和施工阶段各杆件在全跨恒载和半跨活载作用时的杆力和杆力组合得到的计算杆力值，见表2。

图3 图解法求内力

（参考图，具体以各自绘制为准）

A B C D E a b c d

F G

六、杆件截面选择 1．上弦 整个上弦杆不改变截面。 1）按使用阶段最大杆力设计：N=-（ 409.6）KN ，计算长度l 0x =151㎝,l 0y =302㎝。由于腹杆最大杆力为（ 281.3）KN ，取中间节点板厚度t=10㎜,支座节点板厚度t=12㎜。(P199假设60=λ，由附录表查得）（807.0=ϕ（B 类）。(P225表4-2)

需要的截面面积 A= f N ⋅ϕ=)2355()

2150.807()10409.6=⨯⨯（ ㎜2 需要的回转半径：cm i x x

x l )52.2()60()151(0===λ cm i y y y l )04.5()

60()302(0===λ 根据需要的A 、i x 、i y 查角钢规格，选用2∠100×80×7的不等边角钢短边相连组

成T 形截面，A=24.6㎝2，i x =2.39㎝,i y =4.71㎝。(P240-241表7-5) 验算：[]150)2.63()39.2()151(=<==λλx )1.64()71.4()302(==λy

根据 λmax =64.1,可查表得)786.0(=ϕ 22215)8.211()2460786.0()106.409(mm N f mm N A N =<=⨯⨯=⋅ϕ，故满足使用阶段要求。 2）施工阶段上弦稳定验算：

半跨吊装屋面板时N 1=-154.4KN ，N 2=0，上弦杆的屋架平面外计算长度按下列近似公

式计算(l 1是半跨长)：

88188011

21./).(N N l l oy += 且l 0y ≥0.66l 1 cm l l l oy )657(90073.073.088.1111=⨯=== []1505.139)

71.4()657(0=<===λλi l y y y 查得349.0=ϕ。 222150.1802460

349.0³104.154mm N f mm N A N =<=⨯⨯=⋅ϕ 满足要求，允许半跨吊装。

2.下弦

不变截面。N=419.9KN ，l 0x =300㎝,l 0y =900㎝, 需要的净截面面积：2)1953()

215()9.419(mm f N A ===

选用2∠100×80×6的不等边角钢短边相连组成T 形截面，A=21.2㎝2, i x =2.4㎝ ,i y =4.69 验算：222151.1982120

³109.419mm N f mm N A N =<=⨯= []3501254.23000=<===λλi l x x x []3501.25865

.412000=<===λλy y y i l 满足要求。 bc 杆段内力达365.9KN ，接近cd 杆段的最大内力419.9KN 。cd 杆段内有螺栓孔削弱,应使螺栓孔的位置至节点板边缘的距离a ≥100㎜。

3.端斜杆

N=-281.3KN ，l 0x =l 0y = l =2382㎜,选用2∠100×80×8不等边角钢长边相连组成T 形

截面，A=27.89㎝2, i x =3.14㎝ ,i y =3.34。

验算： []1509.7514.32.2380=<===λλi l x x x 3.7134

.32.2380===i l y y y λ

查出：()类b x 714.0=ϕ 验算：222153.1412789

714.0³10281.3mm N f mm N A N =<=⨯⨯=⋅ϕ 满足要求。

4.斜腹杆