30米梯形钢屋架钢课程设计计算书

钢结构课程设计

－、设计资料

1、已知条件：梯形钢屋架跨度30m，长度72m，柱距6m。该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000 m。冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为6度，设计基本地震加速度为0.1g。采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i＝1/10。屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.65 kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm，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=30－2×0.15=29.7m，

3、跨中及端部高度：

端部高度：h`=1900mm（轴线处），h=1915mm（计算跨度处）。

屋架的中间高度h=3400mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取60mm。

二、结构形式与布置

图1 屋架形式及几何尺寸

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）

图2 屋架支撑布置图

三、荷载与内力计算

1.荷载计算

荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值

SBS改型沥青油毡防水层0.40kN/㎡

找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡

保温层（100mm厚水泥珍珠岩）0.1×6=0.6kN/㎡

隔气层（冷底子油）0.05 kN/㎡

混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.40kN/㎡

钢屋架和支撑自重0.12+0.011×30=0.45kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡

总计 3.23kN/㎡`

可变荷载标准值

屋面活荷载0.70 kN/㎡

积灰荷载0.60kN/㎡

总计 1.3kN/㎡

永久荷载设计值 1.35×3.23=4.36kN/㎡

可变荷载设计值 1.4×1.3=1.82kN/㎡

2.荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种组合：

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=(4.36+1.82) ×1.5×6=55.62kN

②全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：F1=4.36×1.5×6=39.24 kN

半跨节点可变荷载：F2=1.82×1.5×6=16.38 kN

③全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载

全跨节点屋架及支撑自重：F3 =0.45×1.35×1.5×6=5.47kN

半跨大型屋面板重及活荷载：F4=(1.4×1.35+0.7×1.4) ×1.5×6= 25.83kN 3.内力计算

四、杆件截面设计

腹杆最大内力，N=-630.83KN ，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。 1.上弦杆

整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1264.45KN 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度

Ox

l =1507mm

屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取

上弦横向水平支撑的节间长度：

Oy

l =4521mm

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图3

图 3 上弦截面

设λ=60，查轴心受力稳定系数表，ϕ=0.807 需要截面积*

A =

f

N .ϕ=10*45.1246=7287.72

mm 需要回转半径*x i =mm l ox 1.2560507.1==λ *y

i =mm l ox 4.7560524.4==λ 根据需要的*

A 、*

x i 、*

y i 查角钢型钢表，初选 2 L 180⨯110⨯14，

A=77932

mm ， x i =308mm ，y i =88mm 。

按所选角钢进行验算：

x λ=x ox i l =96.483081507=＜[λ]=150

y λ=y

oy i l =41.51884524=＜[λ]=150

由于 x y λλ>，只需求出y ϕ，查轴心受力稳定系数表，y ϕ＝0.847

59.1917793847.01065.12643

=⨯⨯=A N y ϕMPa<215MPa 所选截面合适。

2 .下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=1230.51KN 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Ox

l =3000mm

屋架平面外根据支撑布置取Oy

l =29700/2=14850mm

计算需要净截面面积*

A =

215

1230510=f N =5723.302

mm ，选用 2 L180⨯110⨯12，因为 Oy

l >

Ox

l ,故用不等肢角钢，短肢相并，见图4。

图 4 下弦截面

A=67422

mm ， x i =31mm ，y i =87.4mm 。

x λ=x ox i l 77.9631

3000==<[λ ]=350

y λ=91.1694.8714850

==y oy i l <[λ]=350 所选截面满足要求。

3. 端斜杆B a

已知N ＝-630.83kN ，

Ox

l ＝Oy

l ＝2456mm 。因为

Ox

l ＝

Oy

l ，故采用不等肢

角钢，长肢相并，使x i ＝y i

，选用角钢2 L 140⨯90⨯10