钢结构设计计算书

一、设计资料

昆明地区某工厂金工车间，长度90m ，柱距6m ，车间内设有两台30t 中级工作制桥式吊车，屋面采用1.56m ⨯预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm 厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度110112（取110）.屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面

400400mm ⨯，混凝土20C ，屋面活荷载20.5KN m ，屋面积灰荷载20.75KN m ，屋

架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。

指定数据：屋架跨度24m ；屋面计算跨度：0L L =； 屋面做法：有保温层；屋架端高：

02 h m =。

二、设计要求

1、有结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。

2、合理布置支撑体系，主要考虑： （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 (3) 垂直支撑

（4）系杆（刚性或柔性）

并在计算书上画出支撑布置图，并对各榀桁架进行编号 3、荷载及内力计算 （1）屋面恒载计算。

（2）屋面活载与屋面积雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。

（4）利用结构对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。

（6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力）。 4、杆件截面选择

（1）屋架杆件常用双角钢组合组成的T 行截面或十字形截面，要根据x y λλ=的等稳定性条件选择合理的截面形式。

（2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力构件确定杆件截面及模板数量。

（3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。

（4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2635L ⨯。

5.节点设计

（1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。

（2）要在计算书内写出一般上弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。

三、设计步骤 1、

计算步骤：

（2）屋架形式和几何尺寸

屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平坡梯形屋架。屋架坡度110

i=。屋架计算跨度

024

L L m

==。端部高度

02000

H mm

=，中部高度3200

H mm

=，屋架几何尺寸如下图1：

图1

（3）支撑布置

由于房屋长度只有90m，只在房屋的左中右即第二、第八、和第十四榀上设置上下弦杆横向水平支撑，而在没有设置下弦杆纵向水平支撑。并在设置水平支撑的屋架的两端和中间设置垂直支撑，而其他屋架则在垂直支撑处于上下弦分别设置三道系杆，除下弦杆中部一条为柔性系杆外，其余均为刚性系杆。如（图2）所示。

（4） 屋架节点荷载

屋面坡度较小，故所有荷载均按水平水平投影面计算（风荷载为风吸力，本例为大型预应力钢筋混凝土屋面板，顾不考虑）:

预应力混凝土大型屋面板和灌封---------------------------------------------------1.4 02

KN m 冷底子油、热沥青各一道----------------------------------------------------------------0.052KN m 100mm 厚泡沫混凝土保温层（2

6KN m ）---------------------------------------- 0.60 2KN m 20mm 厚水泥砂浆找平------------------------------------------------------------------0.402

KN m 三毡四油防水层------------------------------------------------------------------------ 0.40 2KN m 屋架和支撑自重-----------------------------------0.12+0.011 l=0.12+0.011x24=0.384 2KN m 永久荷载总和------------------------------------------------------------------------ 3.184 2KN m 屋面活荷载(大于积雪荷载)-----------------------------------------------------------0.502KN m 屋面积灰荷载----------------------------------------------------------------------------20.75KN m 荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载并根据式

112

n

G

GK

Q Q K

Qi ci

Qik i S

S S

S （1.1）

和式

2

n

G

GK

Qi ci

Qik i S

S S （1.2）

计算。对跨中的部分斜腹杆因半跨荷载可能产生的内力变号，采取将跨度中央各侧各八根斜腹杆和4根竖再分杆均按压杆控制长细比，故不再考虑半跨荷载作用的组合。

按式1.1由永久荷载效应控制组合的组合计算：取永久荷载 1.35G γ=，屋面活荷载

1

1.4Q ，10.7φ=屋面积灰荷载

、2

21.4=0.9Q ，则节点荷载设计值为；

1(1.35 3.184 1.40.70.5 1.40.90.75) 1.5651.6F KN =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=

按式1.1由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 1.2G γ=，屋面活荷载1 1.4Q γ=,屋面积灰荷载2 1.4Q γ=、20.9φ=，则节点荷载设计值为：

2

(1.2 3.184 1.40.50 1.40.90.75) 1.5649.2;F KN

按式 1.1由积灰荷载效应控制的组合计算：取永久荷载 1.2G γ=，屋面积灰荷载