钢结构设计任务书

钢结构设计任务书

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2015.5.20

一.设计资料

1. 成都地区某金工车间，长117m，跨度21m，柱距6.5m，采用无檩屋盖结

构体系，梯形钢结构屋架，1.5m×6.5m预应力混凝土大型屋面板，膨胀

珍珠岩制品保温层（容重4kN/m3，所需保温层厚度由当地温度确定），卷材屋面，屋面坡度i=0.075。基本风压0.3，基本雪压0.75. 活荷载0.5

屋架均简支于钢筋混凝土柱上，混凝土标号为C20,屋架所受荷载，包括恒载和使用活载及风、雪荷载等，由分组表已知。

二.建造地点、钢材、焊条的选择

本设计的建造地点选择在成都。根据成都的冬季计算温度和荷载性质及焊接连接方法。膨胀珍珠岩保温层厚度取为10cm厚，按设计规范要求，钢材选用Q235B，焊条选用E43型，手工焊。

三.屋架尺寸

因采用缓坡梯形屋架，所以屋架的计算跨度为：

L o＝L－2X150=21000－300＝20700﹙mm﹚跨中高度取：H＝2625（mm），屋架端部高度

H

＝H－iL o/2＝1849mm

屋架的高跨比：

H/L＝2625/2100＝1/8

在屋架常用高度范围内。

为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5的宽度，腹杆体系大部分采用下弦节间为2.1m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。屋架跨度小于24m根据设计要求不起拱，屋架几何尺寸如图1所示。

1053

1053

1053

10531053

1053

1053

1053

1053

9032117

2325

2466

2609

1950

21002100

2100

2100

2625

21

8523

1024

5226

0915

611681

1681

1995

2153

2310

2468

1234

1849

2625

10500

900

150

1834

图1 屋架几何尺寸

四. 屋架支撑布置

根据车间长度（117m ＞60m ）跨度及荷载情况，设置三道上、下弦

横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设置在第一柱间，该水支撑的规格与中间柱间支撑规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性和柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如下图所示。

桁架上弦支撑布置图

桁架下弦支撑布置图

1-1

垂直支撑

SC上弦横向水平支撑；XC下弦横向水平支撑；GG垂直支撑；

五.荷载和内力计算

（1）荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取大值进行计算。故屋面雪荷载0.75KN/m2进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重(包括自重)按经验公式

g k =(0.12+0.011)KN/m2计算，跨度单位为米。荷载计算表如下

计算屋架杆力时，应考虑如下三种荷载组合：1. 全跨永久荷载+全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：

F=(3.90+1.05)x1.5x6.5=48.263KN

2. 全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

F1=3.90X1.5X6.5=38.025KN：

F2=1.05X1.5X6.5=10.238KN

3. 全跨屋架自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载

全跨节点屋架自重：

F3=0.47X1.5X6.5=4.583KN

半跨节点屋面板自重及活荷载：

F4=（1.89+0.7）x1.5x6.5=25.253KN（2）屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下图3所示：

计算的杆力系数列于表2中。根据算得的节点荷载和杆力系数，利用表2进行的内力组合并求出各杆的最不利内力，计算过程和结果详见表2。

6.杆件截面选择

（1）由图解法得F=1的屋架的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如表2所示。

表2

（1）上弦

整个上弦截面，取上弦最大设计杆力（IJ、JK杆）计算。

N=-964.29 kN

上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间长度，即

l ox=l o=1.053m

在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力情况，取l oy为支撑点距离，即

l oy=3x1.053=3.159m

屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=480.22KN，查表可得中间节点板厚度选用

10mm，支座节点板厚度选用12mm。

设=55,查表Q235钢的稳定系数表，可得=0.839（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为

A s==5345.73mm

需要的回转半径：

===19.15mm,===57.44mm

根据需要的A s、、查角钢规格表，选用2L 160×100×12,肢背间距a=10mm，则

A=6020mm2 ,=28.2mm2 ,=77.5mm2

则按所选角钢进行验算：

===37.6

满足长细比[λ]=150的要求。

由于λxλy只需求y查表可得0.821，则

1. 下弦杆