钢结构课程设计计算纸

一、设计资料

温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。

1.结构形式:

钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10；

L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m；

厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。

2. 屋架形式及材料:

屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。

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 0.5 KN/m2

水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2

保温层0.55 KN/m2

一毡二油隔气层 0.05 KN/m2

水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2

屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011

q L

=+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2

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/m2

积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2

厂房平面图

.51507.5

9

内力系数图

二、屋盖支撑布置

1、上弦横向水平支撑

上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水

平支撑。

2、下弦横向水平支撑

屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，

且沿屋架下弦在屋架跨度方向全长布置。

3、下弦纵向水平支撑

本厂房设有1台30t(中级工作制)的桥式吊车，且未设柱梁，因此，可不设下弦纵向水平支撑。

4、垂直支撑

垂直支撑应设在上、下弦横向水平支撑同一开间内的两榀屋架之间。梯形屋架跨度L=18m时，可仅在跨中和两端各设置一道，共三道。

5、系杆

屋脊节点以及屋架支座处沿厂房设置通常的刚性系杆，屋架下弦跨中通常设置一道柔性系杆。

屋盖支撑布置如图3所示：

上弦横向水平支撑

1-1

2-2

下弦横向水平支撑

三、荷载和内力计算

1、荷载计算

(1)屋面永久荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m 2 保温层 0.55 KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 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0.120.011q L =+计算： 0.318 KN/m 2 悬挂管道： 0.15 KN/m 2

小计 ∑3.89KN/ m 2

(其中，tan a=1/10, cos a=

995.0)tan 1/(12=+a ﹚

(1)屋面可变荷载标准值：

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： 1.2 KN/m 2

k q =（屋面活荷载，屋面雪荷载）max +屋面积灰荷载=1.9KN/2m （沿水平方向分布）

2、荷载组合

﹙1﹚钢屋架强度和稳定性验算时，仅考虑全跨荷载作用下工况，即全跨永久荷载+全跨可变荷载。

屋架上弦节点荷载（由永久荷载效应控制的组合）：

F=[1.35×3.89+1.4×（0.7×0.7+1.2×0.9）] ×1.5×6.0=67.05 KN

（其中，1.5m×6m为预应力混凝土大型屋面板面积，含灌缝）

屋架上弦节点荷载（由可变荷载效应控制的组合）：

F=﹙1.2×3.89+1.4×1.9﹚×1.5×6.0=65.95 KN

取F=67.05 KN

﹙2﹚屋架挠度计算时，仅考虑全跨永久荷载+全跨可变荷载组合：屋架上弦节点荷载（由永久荷载效应控制的组合）：

F=﹙3.89＋1.9﹚×1.5×6.0=52.11 KN

k

3、杆件内力计算

屋架在全跨满载荷载作用下的计算简图如图2所示。

则，全跨满载作用下的内力计算结果见下表：

内力计算表

四、杆件截面设计

1、上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按FG 杆件的最大设计值进行内力设计：

N=-610.29 KN 。

计算长度 ox l =1507.5mm ，oy l =1l =2d=2×1507.5=3015mm(按大型屋面与屋架保证三点可靠焊缝考虑，取两屋面板的宽度)。

最大腹敢压力为-435.96 KN （aB 腹杆），由屋架节点板厚度参考表可知，支座节点板厚度取t=12mm,中间节点板厚度取t=10mm.

因为oy l =2ox l ，截面宜采用 两个不等肢角钢相并，截面类型为b 类，如图所示：

设λ=60，查表得807.0=ϕ，所需面积为:

23

42.3517215

807

.010610.29mm f N A =⨯⨯==ϕ

需要回转半径为： cm mm l i x

x 513.213.2560

5

.15070===

=

λ