华科钢结构课程设计分

华科钢结构课程设计分Newly compiled on November 23, 2020

目录

1、设计资料

某车间跨度为30m ，厂房总长度102m ，柱距6m ，车间内设有两台50/10t 中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m ；采用×6 m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm ，混凝土强度等级为C25。屋架采用的钢材及焊条为：Q235B 钢，焊条为E43型。

屋面坡度1/12i =，端部高度为米。 荷载（标准值）： 永久荷载： 改性沥青防水层

m 2

20厚1:水泥砂浆找平层 m 2 150厚加气混凝土保温层 m 2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） m 2

悬挂管道

m 2

屋架和支撑自重为

（+）kN/m 2

可变荷载 基本风压：

kN/m 2

基本雪压：（不与活荷载同时考虑） m 2 积灰荷载

m 2

不上人屋面活荷载

m 2

（可变荷载可按水平投影面积计算）

桁架的计算跨度为：

在30m 轴线处端部高度： m 980.1h 0= 桁架的中间高度： m 230.3h = 在处的端部高度： m 9925.1h 1= 桁架的跨中起拱60mm （=L/500）。

查表得：拉杆容许长细比350][=λ，压杆容许长细比150][=λ。

2、结构形式和布置

桁架形式及几何尺寸如图所示。

图1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置如图2所示。

图2 桁架支撑布置

符号说明：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

3、荷载计算

沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以0035.112/121cos /12=+=α换算成沿水平投影的分布荷载。屋架和支撑的自重按经验公式L 0110120p w ⨯+=..计算（L 为跨度，单位为m ）。

标准永久荷载： 改性沥青防水层

22kN/m 4014.00.4kN/m 1.0035=⨯

20厚1:水泥砂浆找平层 22kN/m 4014.00.4kN/m 1.0035=⨯ 150厚加气混凝土保温层

22kN/m 9032.00.9kN/m 1.0035=⨯

预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 22kN/m 4049.11.4kN/m 1.0035=⨯

悬挂管道

2kN/m 1.0

屋架和支撑自重

220.45kN/m 30kN/m 0.0110.120=⨯+

共 m 2

标准可变荷载

基本雪压不与屋面活荷载同时考虑，由数据知，屋面活荷载大于基本雪压，故取屋面活荷载计算。

基本风压： m 2 积灰荷载：

m 2

不上人屋面活荷载：

m 2

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

.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：

.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：

对结构有利时：kN 95.3265.16609.30.1F 3.1=⨯⨯⨯= 半跨节点可变荷载设计值：

.全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点桁架自重设计值：

半跨节点屋面板自重及活载设计值： 图3 桁架计算简图

4、内力计算

由结构力学求解器计算出1F =的桁架各杆件的内力系数，内力系数计算简图如图所示：

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1。

杆件名称 内力系数 第一种组

合F×①

第二种组合

第三种组合 计算杆件

内力

全跨① 左半跨② 右半跨

③

×①+ ×①+ ×①+ ×①+ ×② ×③ F4×② F4×③ 上弦

AB 0 0 0 0 0 0 0

0 BC 、CD DE 、EF FG 、GH HI IJ 、JK 下弦

ab bc

cd de 9 ef 斜腹杆

aB Bb bD Dc cF Fd

dH He eg gK

gI 0

竖杆 Aa 0 Cb 、Ec 0 Gd 、Jg

-1 -1 0 Ie 0 Kf

5、杆件设计

.上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按上弦杆中内力最大值设计。 N==1510760N (压力) 上弦杆的计算长度：

在桁架平面内为节间轴线长度，

l ox =1505mm

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况， 取 l oy =3×1505=4515mm

截面选用两个不等肢的角钢，短肢相并。 设60=λ，查表（课本P407,附录4）得807.0=ϕ。 需要截面面积： 需要的回转半径：mm 25.7560

mm 4515l i mm 08.2560mm

1505l i oy y ox

x =====

=

λλ

， 根据计算所得的y x i i A 、、查角钢规格表（课本附录8），选用2∟200×125×14，A=8773mm 2，i x =，i y =，宽厚比为，按所选角钢进行验算： 截面在x 和y 平面皆属于b 类，由于>，只求ϕy 即可。查表得ϕy =。 所选截面符合要求。

.下弦杆

整个下弦杆采用等截面，按下弦杆中内力最大值设计。

N==1457960N (拉力)

下弦杆的计算长度：

在桁架平面内为节间轴线长度， l ox =3000mm 在桁架平面外，

l oy =14850mm 需要截面面积：

查角钢规格表（课本附录8），选用2∟200×125×14，A=8773mm 2，i x =，i y =，按所选角钢进行验算：

考虑下弦有栓孔削弱，下弦净截面面积取7000mm 2计算 所选截面符合要求。 端斜杆aB 杆件轴力：