24m跨厂房普通钢屋架设计

河南工程学院《钢结构》课程设计

24m跨厂房普通钢屋架设计

学生姓名：**

学号：************

学院：土木工程学院

专业班级：土木工程1341班

专业课程：钢结构

任课教师：***

201 6年6月13日

目录

一、设计资料 (3)

1.基础资料 (3)

2.荷载 (3)

二、钢屋架设计计算 (4)

1.材料选择 (4)

2.屋架形式及几何尺寸 (4)

3.支撑布置 (4)

4. 支撑布置情况 (4)

三、荷载和内力计算 (6)

1.荷载计算 (6)

2.荷载组合 (6)

3.内力计算 (7)

四、截面选择 (7)

1.上弦 (7)

2.下弦 (8)

3.斜腹杆 (8)

五、节点设计 (15)

1.下弦设计 (15)

2上弦节点“B” (16)

3.屋脊节点K (17)

4.支座节点“a” (18)

六、绘制施工图 (20)

24m 跨厂房普通钢屋架设计

一、设计资料 1.基础资料

某单跨单层厂房，跨度L=24，长度54m ，柱距6m ，厂房内无吊车、无振动设备，屋架采用梯形钢桁架，铰接于混凝土柱上，上柱截面尺寸为400*400，屋面采用1.5×6.0m 太空轻质大型屋面板。屋面坡度i=1/9，雪荷载为0.3kN/m 2，钢材采用Q235-BF ，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。

2.荷载

（1） 永久荷载（标准值）

大型屋面板 622.0122001.050.0=⨯+kN/m 2 防水层 0.10kN/m 2

屋架及支撑自重 0.12+0.011L=0.12+0.011⨯24=0.39kN/m 2 悬挂管道 0.05kN/m 2

（2）可变荷载（标准值）

屋面活荷载 编号35，应选择0.58kN/m 2；

L

5500

6000

6000

6000

600

0 6000

60

00 6000

6000

500

500

1 3 4 5 6 7 8 9

10

11 12

2 A

B

图1 柱网布置图

雪荷载 0.30kN/m 2 二、钢屋架设计计算

1.材料选择

根据荷载性质，钢材可采用Q235-BF ，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用E43型，手工焊。

2.屋架形式及几何尺寸

根据编组情况，编号35应选择跨度,24m l =屋面坡度9/1=i

因屋面采用大型屋面板，屋面坡屋i ＝1／9，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取mm l l 237003002400015020=-=⨯-=

屋架端部高度H 。与屋架中部高度及屋面坡度相关，当梯形屋架与柱铰接时，屋架端部高度取1.6~2.2m,本设计取1.6m,中部高度根据坡度计算得

m h 9.26.19

12

=+=

为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m 的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。

屋架跨中起拱mm L 48500/24000500/==。 3.支撑布置

根据车间长度、屋架跨度、荷载情况以及吊车设置情况，布置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ —2，其它编号均为GWJ —l 。

4.支撑布置情况

根据厂房长度（54<60m ）、跨度及荷载情况，设置两道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，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。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：

图2 上弦横向水平支撑布置图

图3 屋架下弦水平支撑布置图

图4 1-1、2-2剖面图

三、荷载和内力计算

一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆可考虑半跨组合，在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。

1.荷载计算 大型屋面板 0.622kN/m 2

防水层 0.10kN/m 2 屋架及支撑自重 0.39kN/m 2 悬挂管道 0.05kN/m 2

恒荷载总和 1.17kN/m 2

屋面活荷载 0.58kN/m 2

荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑

2.荷载组合

一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，本设计在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。

节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制组合：

KN F d 95.1965.1)58.04.117.12.1(=⨯⨯⨯+⨯= ,

其中，永久荷载，荷载分项系数2.11=Q γ 屋面活荷载，荷载分项系数4.11=Q γ 组合系数7.01=ψ；

按永久荷载效应控制的组合：

KN F d 34.1965.1)7.058.04.117.135.1(=⨯⨯⨯⨯+⨯= 其中，永久荷载，荷载分项系数35.1=G γ

组合系数 7.01=ψ

故节点荷载取为19.95KN ，支座反力为KN F R d d 6.1598== 3.内力计算

用结构力学求解器可算出全跨荷载作用下屋架杆件的内力，其内力设计值见下图：

图5 杆件内力图

四、截面选择

腹杆最大内力-199.4KN ， 查表7.4，选用中间节点板厚度为t=8mm,支座节

点板厚度为10mm 。 1.上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算： cm l cm l KN N y x 0.300,9.150,3.36100max ==-= cm i cm i cm A y x 52.4,05.3,5.3810100L 22===⨯，选用 5.4905

.39

.1500===

x x x i l λ []类）

b i l y y

y y (772.0154.6652

.4300

0=0,=<==

=

ϕλλ