中南大学18米工业厂房钢结构设计

课程钢结构设计原理

实验名称梯形钢屋架设计

指导老师文颖

专业班级土木工程

姓名

学号

实验日期 2014/2/22

设计资料

1.某单层单跨工业厂房，跨度L:18 m，长度102m。

2.厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400⨯400，钢屋架支承在柱顶。

3.吊车一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。

4.荷载标准值

(1)永久荷载：

屋面材料自重：0.6kN/m2.

屋架及支撑自重：按经验公式L

.0+

=kN/m2

.0

q011

12

(2)可变荷载：

屋面活荷载标准值：0.6kN/m2

雪荷载标准值：0.43kN/m2

（3）风荷载： B类地区， 1.0

β=, 基本风压：0.3

z

kN/m2

4.屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。

5.钢材Q235号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用。

6.钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。

屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数见附图1。

附 图

1

15图1(a) 18米跨屋架几何尺寸(单位：mm)

02.

279

图1(b) 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值（‘+’为

拉力，‘-’为压力）

A

a c

e

g

e'c'

a'

+2.537

0.

000-4.371-5.

636-4.551

-3.357

-1.8500.00

-4.754

-1.8

62

+0.615

+1

.17

+1.344

+1

.581+3.158

+0

.540

-1.

6

32

-1.

305

-1.

5

20

-1.

748

-1.0-1.

0+0.

4060.00

0.00-0.5+5.325

+5.312

+3.967

+2.637

+0.933

B

C

D

E

F

G

F '

E 'D '

C 'B 'A '

0.51.

0 1.0 1.0 1.0 1.01.0图1(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值（‘+’

为拉力，‘-’为压力）

设计计算

一．屋架支撑系统的设置

屋架支撑的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。在本设计中，屋架支撑系统设计如下：

1.1 厂房柱距6m,屋架间距取为6米。

1.2 在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。房屋长度较大，为增加屋盖的刚性，在长度方向正中间的柱间加设一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑，使其两端横向支撑间距小于60m，。

1.3 厂房内有吊车，高度较高，为满足对房屋整体刚度的要求，设置纵向支撑，设置在屋架下弦平面。

1.4 在屋架中和两端各布置一道垂直支撑。垂直支撑的形式根据高度与柱距的比值确定。在此屋架结构中，h/l=3085/6000=0.50，故取如下图垂直支撑形式。

垂直支撑图样

1.5 在屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。

屋架支撑系统设置如图2所示。

二、杆件内力的计算

先定出屋架所有杆件的尺寸，画出屋架示意图如图3。

15

图3 屋架几何尺寸图

三、荷载计算与组合

3.1荷载汇集

按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面活载及雪荷载两者中取最大值的原则，算出可变荷载的设计值。计算列表进行。

荷载汇集表

3.2 荷载组合

按三种情况进行组合：

⑴全跨永久荷载+全跨可变(如图a)

N F F P k 896.22978.12918.9=+=+=活恒

⑵全跨永久荷载+半跨可变荷载（如图b ）

N P P k 896.221== N F P k 918.92

==恒 ⑶全跨屋架支承自重+半跨屋面板重+半跨可变荷载重（如图b ）

N F F P k 896.22458.19438.33=+='+'=活恒

N F P k 438.34='=恒

其中分别计算出作用于屋架上弦的结点荷载设计值，即

KN s a G F 918.965.1342.1=⨯⨯=⨯⨯=恒

KN s a g F 438.365.10.382'

=⨯⨯=⨯⨯=恒

KN s a p F 978.1265.103.2=⨯⨯=⨯⨯=活

KN s a p F 458.1965.1)96.003.2(=⨯⨯+=⨯⨯'='活

式中：

a ——节间长度

b ——屋架长度 G ——永久荷载总重 p ——可变荷载总重 g ——屋架、支撑自重 p ＇——屋面板重+可变荷载总重