普通钢屋架设计 27M

钢结构课程设计

学生姓名：******

学号：**********

所在学院：******

专业班级：******

指导教师：******

西南交通大学

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目录

一、设计资料-------------------------------------3

二、钢材和焊条选择----------------------------3

三、屋架形式及尺寸-------------------------------------3

四、屋盖支撑布置-----------------------------4

五、荷载和内力计算---------------------------4

5.1荷载计算----------------------5-6 5.2内力计算--------------------6-7

六．杆件截面选择----------------------7

6.1上弦---------------------------------------7-8

6.2下弦--------------------8-9

6.3端斜杆------------------------------------------9

6.4斜腹杆----------------------9-10

6.5竖杆-------------------------10-12

七．节点设计----------------------12

7.1.下选节点----------------------12-14

7.2上弦节点“B”----------------------14-15

7.3屋脊节点“J”----------------------15-16

7.4下弦跨中节点“e”----------------------16-17

7.5端部支座节点“a”---------------------17-19

7.6节点板计算----------------------19

八、施工图详图———————————————19-22

普通钢屋架设计

一．设计资料

某北方地区一金工车间。长102m ，跨度27m ，柱距6m 。采用无檁屋盖结构体系，梯型钢屋架，1.5m*6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，膨胀珍珠岩制品保温层（容重4kN/m 3，所需保温层厚度由当地计算温度确定），卷材屋面，屋面坡度i=1/10。

二．钢材和焊条选择

根据北方以往冬季的计算温度（-22℃）和荷载性质（静荷载）及连接方法（焊接），按设计规范要求，钢材选用Q235B ，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

三．屋架形式及尺寸

由于屋面采用预应力混凝土大型屋面板和卷材防水层（i=1/10),故采用缓坡梯

形屋架。屋架的计算跨度为。

mm l l 2670015022700015020=⨯-=⨯-=屋架端部高度取：mm H 20000

=（轴线处）

，h=2015mm （计算跨度处）跨中高度：mm 33351.02/2670020002

H 0

0=⨯+=⋅+=i l H

屋架高跨比：0

.812670033500==l H 。 屋架跨中起拱

,54500/mm l f ==取50 mm 。

为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，屋架几何尺寸如图 1 所示

图1. 1：27米跨屋架几何尺寸

四．屋盖支撑布置

根据车间长度（102m>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，为统一支撑规格，厂房两边的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装是上弦的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。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。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为

GMJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1

。

图2:屋架上弦支撑布置

G W J -2

图3:屋架下弦支撑布置

CC2GG2LG2

GG2CC4GG2LG2

LG2

图5:垂直支撑2-2

CC1GG1GG1

GG1CC3GG1GG1

GG1

图4:垂直支撑1-1

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）

五．荷载和内力计算

(1)荷载计算 荷载计算及汇总见表2

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.4kN/2m 进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2

L)kN/m 0.011(0.12g ⋅+=计算，跨度L 单位为m,荷载计算

结果见表2。

表

表 2 荷载计算表

计算屋架杆力是应考虑如下三种荷载组合

使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布荷载”。应注意半跨屋面活荷载可能作用于左半跨，也可能作用于右半跨，恒活载和活荷

载引起的节点荷载设计值，P

恒及P

活

分别为

P

恒

=3.86x1.5x6=34.74（KN）

P

活

=1.12x1.5x6=10.08（KN）

施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。这是只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒活载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋面两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活

荷载引起的节点荷载设计值P'

恒和P'

活

分别为

P'

恒

=0.5x1.5x6=4.5（KN）

P'

活

=1.68+0.56x1.5x6=10.5（KN）

（2）内力计算

本设计采用图解法计算了屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节点荷载和杆力系数，求得各杆的最不利内力。计算结果如表3所示