钢结构设计-跨度为21m的设计ji计算书

目录

1、设计资料 (1)

1.1结构形式 (1)

1.2屋架形式及选材 (1)

1.3荷载标准值（水平投影面计） (1)

2、支撑布置 (2)

2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2)

2.2桁架支撑布置如图 (3)

3、荷载计算 (4)

4、内力计算 (5)

5、杆件设计 (8)

5.1上弦杆 (8)

5.2下弦杆 (9)

5.3端斜杆A B (10)

5.4腹杆 (10)

5.5竖杆 (15)

5.6其余各杆件的截面 (17)

6、节点设计 (18)

6.1下弦节点“C” (18)

6.2上弦节点“B” (19)

6.3屋脊节点“H” (20)

6.4支座节点“A” (22)

6.5下弦中央节点“H” (24)

致谢 (25)

参考文献 (25)

图纸 (25)

1、设计资料

1.1、结构形式

某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1=i 。地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。

1.2、屋架形式及选材

屋架跨度为21m ，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用Q345钢，焊条为E50型。 1.3、荷载标准值（水平投影面计）

① 永久荷载：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2

保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2 屋架及支撑自重(按经验公式L q 011.012.0+=计算) 0.351 KN/m 2 悬挂管道： 0.15 KN/m 2 ② 可变荷载：

屋面活荷载标准值： 2/7.0m kN 雪荷载标准值： 0.35KN/m 2

积灰荷载标准值： 1.3 KN/m 2(按附表取)

2、支撑布置

2.1桁架形式及几何尺寸布置 如下图2.1、2.2、2.3所示

图2.1 21米跨屋架几何尺寸

图2.2 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

A

a

c

e

g

g'

e'

c'

a'+3.010

0.

000-5.310-7.

339-6.

861-5.319

-3.923

-2.1620.00

-5.641

-2.6

33

-0.047

+1

.91

3

+1

.367

+1

.57

+1

.848+3.960

+1

.222

-1.

039

-1.

2

00

-1.

525

-1.

7

76

-2.

043

-1.0-1.

0-1.00.000.

000.00-0.5

+6.663

+7.326

+5.884

+4.636

+3.081

+1.090

B

C

D

E F

G

H

G 'F '

E 'D '

C 'B 'A '

0.5 1.0

1.0 1.0

1.0

1.0 1.0 1.0

图2.3 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

2.2桁架支撑布置

桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。其中考虑到厂房内有桥式吊车2台150/30t(中级工作制 )，锻锤为2台5t ，布置下弦纵向水平支撑。

桁架下弦支撑布置图

垂直支撑 垂直支撑

图

桁架支撑布置图

符号说明：SC 上——上弦支撑；XC ——下弦支撑；CC ——垂直支撑;

GG ——刚性系杆；LG ——柔性系杆

3、荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以005

+

/12=

α换算为沿水平投影面

cos

=

.1

10

10

/1

分布的荷载。

标准永久荷载值：

三毡四油防水层： 1.005×0.4=0.402 kN/m2

水泥砂浆找平层： 1.005×0.4=0.402 kN/m2

保温层： 1.005×0.65=0.653 kN/m2

一毡二油隔气层： 1.005×0.05=0.050 kN/m2

水泥砂浆找平层： 1.005×0.3=0.302 kN/m2

预应力混凝土大型屋面板： 1.005×1.4=1.407 kN/m2

屋架及支撑自重： 0.12+0.011×21=0.351kN/m2

悬挂管道： 0.15 kN/m2

共 3.717 kN/m2可变荷载标准值：

屋面活荷载标准值（大于雪荷载）：0.7 kN/m2

积灰荷载标准值： 1.3 kN/m2

共 2.0 kN/m2 设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

3.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)

全跨节点永久荷载设计值：

F=（1.35×3.717 +1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.3）×1.5×6=66.08kN

其中屋面活荷载分享系数为1.4 组合系数为0.7；机会何在为1.4；

3.2、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：

F

=1.35×3.717×1.5×6=45.16 kN(按永久荷载为主的组合)

1.1

=1.2×3.717×1.5×6=40.14 kN/(按可变荷载为主的组合)

F

1.2

对结构有利时：F

=1.0×3.717×1.5×6=33.45 kN

1.3

半跨节点可变荷载设计值：