钢结构课程设计梯形钢屋架计算书

钢结构课程设计

梯形钢屋架计算书

所在学院 _________ 建筑工程学院 _________

所属专业 ___________ 土木工程___________

班级学号土木10-3 1015020324

学生姓名 ____________ 郑春旭____________

指导教师 _________ 黄雪芳王晓东 _________

设计时间 __________ 2013.11.26 _________

-、设计资料

1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m X 6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0. 5kN/m2，雪荷载标准值0. 5kN/ m2，积灰

荷载标准值为0. 6kN/ m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm X 400mm,混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度：

Lo=27m—2X 0. 15m=26. 7m

3、跨中及端部高度：

端部高度：h' =1900mm （端部轴线处），h=1915mm （端部计算处）。屋

架中间高度h=3025mm。

二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图一所示：

图一屋架形式及几何尺寸

屋架支撑布置如图二所示

图二-2 屋架下弦支撑分布图

图二-3 屋架垂直支撑

符号说明：GWJ-（钢屋架）;SC-（上弦支撑）;XC-（下弦支撑）;

CC-（垂直支撑）;GG-（刚性系杆）;LG-（柔性系杆）。

三、荷载与内力计算

1、荷载计算

荷载与雪荷载不同时考虑，故计算时取两者较大的荷载标准值计算。由资料可知屋面活荷载等于雪荷载，所以取0.5 kN/川计算。

标准永久荷载：

防水层、找平层、保温层 1.30kN/ m2

预应力混凝土大型屋面板 1. 40kN/ m2

钢屋架和支撑自重0. 12+0. 011 X 27=0. 42kN/ m

总计:3. 12kN/ m'

标准可变荷载：

屋面活荷载0. 50 kN/ m2

积灰荷载0. 60kN/卅

总计：l.lkN/ m

2、荷载组合

设计桁架时，应考虑以下三种组合：

①全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）: 全跨节点荷载设计值：

F=（1. 35X 3. 12+1.4X 0. 7X 0. 5+1.4X 0. 9X 0. 6）X 1.5X 6 = 49. 122kN ②全跨永久荷载+半跨可变荷载：全跨节点永久荷载设计值：

对结构不利时：

F1. 1=1.35X 3. 12X 1.5X 6=37. 908 kN （按永久荷载为主的组合）

F1. 2=1.2X 3. 12X 1. 5X 6=33. 696kN （按可变荷载为主的组合）对结构有利时：

F1. 3=1.0X 3. 12X 1. 5X 6=28. 080kN

半跨节点可变荷载设计值：

F2. 1= 1. 4X （0. 7X 0.5+0. 9X 0.6）X 1.5X 6

= 11. 214kN （按永久荷载为主的组合）

F2. 2=1.4X（0. 7+0. 9X 0. 6）X 1.5X 6

= 17. 325kN （按可变荷载为主的组合）

③全跨屋架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合）:

全跨节点屋架自重设计值：

对结构不利时：F3.仁1. 2X 0.45X 1.5X 6=4. 86kN

对结构有利时：F3. 2=1. 0X 0.45X 1.5X 6=4. 05kN 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4=（1.2X 1.4+1.4X 0. 5）X 1.5X 6= 21.42kN

其中①②为使用阶段荷载情况，③施工阶段荷载情况。计算详图见图三。

图三桁架计算简图

3、内力计算

本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表

四、杆件截面设计 1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力 J 、JK 计算，根据表得： N= -1139. 63KN ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即： G=1355mm,本屋 架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用， 根据支撑布 置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度 l °y 为支撑点间的距离，即： l °y =3l ox =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不 等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 图四 上弦杆 腹杆最大内力N=-574.7KN ，查表可知，中间节点板厚度取12mm ,支座节点板 厚度取14mm 。设-=60，根据《规范》由双边角钢组成的 T 行和十字形截面均 属于b 类，查Q235钢轴心受力稳定系数表， =0. 807， N 1139 63<103

2 则需要截面积：A = N J 39'6

3 10 = 6568.3mm 2 0.807 715 需要回转半径 135.5cm 60 =2.26cm l oy 406.5 iy : 九 60 =6.78cm 根据A 、i x 、i y 查角钢规格表，初选用2L 180X 110X

12，肢背间距a=12mm ， 该截面特性如下： 2 A =67. 42cm ， i x =3. 10cm ， i y =8. 75cm 。d/t =180/12 =15 按所选角钢进行验算： X 二咗二！355 =43.71 v

[ - ]=150

i x 3.10 ••• b/t =180/12 =15 > 0.56l oy /b^0.56 4065/180 = 12.65 b l 2t 2 "

3冲(1锐

180 丄40652><122\

-3.7 (1

4)

12

52.7 "804

57.89V I 1-150

截面在x 和y 平面皆属b 类，由于

'y^ ' X

，只需求出\，查轴心受压杆稳定