钢结构课程设计,24米钢屋架

第一部分钢结构课程设计任务书

一. 课程设计题目

某车间梯形钢屋架结构设计

二. 设计资料

一单层单跨工业厂房，内设有2台中级工作制桥式吊车。厂房总长120m，檐口高度15m，拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上。柱顶截面尺寸400×400ｍ，柱混凝土强度等级为C20.钢屋架设计可不考虑抗震设防。

厂房柱距选择为12m

屋架为梯形钢屋架（属无檩体系），跨度为24米带钢屋架挡风板。

无檩体系屋面做法及永久荷载标准值

防水层为三毡四油上铺小石子0.35kN/m2

找平层采用20厚水泥砂浆0.02×20＝0.40 kN/m2

保温层为泡沫混凝土，选取80厚度：0.5 kN/m2

预应力大型屋面板重 1.40 kN/m2

可变荷载标准值

雪荷载0.50 kN/m2

屋面活荷载0.60 kN/m2

积灰荷载0.50 kN/m2

三.结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸见图1所示，屋架支撑布置见图2所示（下弦支撑采用与上弦支撑同样布置）

图1.屋架形式及几何尺寸

第二部分、钢屋架设计计算

采用1.5×12m预应力钢筋混凝土大型屋面板

屋架计算跨度：L。=L-300=23700mm

屋架端部高度：H。=2000mm

计算跨度处高度: h＝2015ｍｍ

屋架高跨比： H/L。=3860/23700=1/6.14

层架上弦（下弦）支撑布置图

垂直支撑1-1

垂直支撑2-2

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）

图2 屋架支撑布置图

1.荷载计算

屋架几何尺寸如图（1）所示，支撑布置如图（2）所示。因为活载加积灰荷载加雪荷载（2000N/m²）大于活荷载（700 N/m²），所以动载取2000 N/m²。屋架自重，P＝(120＋11×L) N/m²。

永久荷载标准值：

二毡三油加绿豆砂0.35kN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.5kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板（含嵌缝） 1.4kN/m2支撑和钢屋架自重（120+11×30）/1000＝0.38

管道设备自重0.10 kN/m2

总计 3.13 kN/m2

可变荷载标准值：

屋面活荷载0.60 kN/m2积灰荷载0.50 kN/m2总计： 1.10 kN/m2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。

永久荷载设计值：1.2×3.13＝3.76kN/m2

可变荷载设计值：1.4×1.10＝1.54kN/m2

2荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种组合

组合一：全跨恒荷载－全跨活荷载

屋架上弦节点荷载P＝（3.76+1.54）×1.5×12＝95.4 kN/m2

组合二：全跨永久荷载+半跨可变荷载

屋架上弦节点荷载

P1=3.76×1.5×12＝67.68 kN/m2ｐ2＝1.54×1.5×12＝27.72 kN/m2

组合三：全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重＋半跨屋面活荷载

屋架上弦节点荷载

ｐ3＝0.38×1.2×1.5×12＝8.2 kN/m2

ｐ4＝（1.68×1.2+0.6×1.4）×1.5×12＝45.36 kN/m2

由力学求解器计算屋架各杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，。屋架各杆件内力组合见下表(1)。

杆件名称内力系数 p=1 组合一组合二组合三计算内力（KN) 全跨

1

左半跨

2

右半跨

3

P×1 P1×1+P2×2

P1×1+P2×3

P3×1+P4×2

P3×1+P4×3

上弦杆AB 0 0 0 0 0/0 0/0 0

BCD -10.3 -7.1 -3.4 -985.5 -895.1/-794.2 -405.4/-240.2 -985.5 DEF -16.3 -10.6 -6.2 -1551.2 -1392.9/-1273 -611.9/-415.9 -1551.2 FGH -16.9 -10 -7.6 -1611.3 -1420.3/-1354 -592.1/-484.1 -1611.3 HJ -15.3 -7.9 -8.0 -1460.6 -1257.7/1257.7 -487.9/487.9 -1460.6

下弦杆a-b 5.50 3.9 1.7 524.5 480/420 221.7/123.6 524.5 b-c 13.7 9.2 4.9 1307.8 1182.2/1063.5 528.6/334.5 1307.8 c-d 17.5 11.1 7.4 1673.1 1495.3/1391.3 648.4/478.1 1673.1 d-e 15.7 8.9 7.8 1502.1 1312.4/1281.1 532.9/481.7 1502.1

斜腹杆Ba -10.4 -7.3 -3.3 -994.1 -908.1/-795.6 -417.5/-233.3 -994.1 Bb 8.3 5.4 2.9 790.9 713.25/642.8 317.0/201.8 790.9 Db -6.8 -4.1 -2.8 -648.7 -573.9/-538.7 -241.7/-184.1 -648.7 Dc 4.5 2.5 2.5 428.3 373.7/373.5 151.1/150.7 428.3 Fc -3.2 -1.3 -2.4 -308.1 -254.9/-2859 -85.9/-136.7 -308.1 Fd -1.9 -2.4 0.4 -182.2 -196.9/117.1 -126.3/4.3 -196.9/117.1 Hd 1.9 2.4 -0.4 178.4 192.8/114.6 123.7/-4.2 192.8/-4.2 He -1.7 -2.2 0.4 -162.2 -174.9/104.2 -111.9/3.8 -174.9/104.2

竖杆Aa -0.5 -0.5 0 -47.7 -47.7/-33.8 -26.8/-4.1 -47.7 Cb -1 -1 0 -95.4 -95.4/-67.7 -53.6/-8.2 -95.4 Ec -1 -1 0 -95.4 -95.4/67.7 -53.6/-8.2 -95.4 Gd 0 0 0 0 0/0 0/0 0