土木工程课程设计24m梯形钢屋架设计

目录

一、设计资料 (1)

二、屋架形式和几何尺寸确定 (1)

三、支撑布置 (1)

四、屋架节点荷载计算 (3)

五﹑屋架杆件内力计算 (4)

六﹑杆件截面选择 (6)

七、节点设计 (16)

八、课程设计小结 (24)

一、设计资料

厂房的跨度为24m，长度为60m，柱距6m

车间内设有两台30／5吨中级工作制吊车

梯形屋架，屋架端高为1.9m，屋面坡度i=1/12

屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土标号为C25

计算温度最低－20℃

采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。屋面做法：三毡四油绿豆砂防水层，20厚1：3水泥砂浆找平层，80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值0.5kN/m2。由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。

二、屋架形式和几何尺寸确定

屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度1/12

i=

屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm；

端部高度取H=1900mm，中部高度取H=2900mm，屋架跨中起拱，按

0/50023700/50047

l mm

==。屋架几何尺寸如图1所示

图1：24米跨钢屋架几何尺寸

三、支撑布置

由于房屋长度有60米，故在房屋两端设置上、下横向水平支撑，厂房两端的的横向支撑设在

第一柱间，在所有柱间的上弦平面内设置刚性与柔性杆，以保证安装时弦杆的稳定，在各柱间的下弦平面的跨中和端部设置柔性系杆，以传递上墙风荷载，屋架两端及跨中设置垂直支撑。（如图2所示）

桁架上弦支撑布置图

桁架下弦支撑布置图

垂直支撑1-1

垂直支撑2-2

图2：梯形钢屋架支撑布置

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

四、屋架节点荷载计算

屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大荷载标准值计算；

屋架沿水平投影面积分布的自重按经验公式(0.120.011)/k g l kN m =+计算，跨度单位为（m ） 屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：

荷 载 计 算 表

计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况 1) 满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）

F ＝（4.131×+1.4）×1.5×6＝49.779kN 2) 全跨永久荷载和半跨可变荷 F1=4.131×1.5×6＝37.179kN 半垮节点可变荷载

F2＝1.4×1.5×6＝12.6kN

3) 全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载

全跨节点屋架自重： F3=0.513×1.5×6＝4.617KN 半跨屋面板自重及半跨活荷载

F4＝（1.89+0.7）×1.5×6＝23.31kN

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图3所示

（a）

（b）

（c）

图3：荷载计算简图

五﹑屋架杆件内力计算

见下表2

其中左半跨节点及杆件编号如下图4所示

图4：节点及杆件编号

六﹑杆件截面选择

按腹杆最大内力N ab =-449.52KN,查表7.4，选中间节点板厚度为10mm ，支座节点板厚度12mm 。

1） 上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大内力6N =-827.31KN 计算

在屋架平面内：计算长度为节间轴线长度，即 l ox =l 。=150.6cm, l oy =300cm ϕ＝0807 A req ＝N/ϕf ＝827310/(0.807×215)=4768.22mm 2

假定λ＝60

i xreq = l ox /λ＝150.6/60＝2.51cm

i yreq ＝l oy /λ＝300/60＝5.00cm

由附表7选2

140×90×12，短肢相并，如下图所示，

A ＝2×26.4＝52.8 cm 2 、i x =2.54cm 、i y =6.81cm

截面验算：x λ＝l ox / i x ＝150.6/2.54=59.29<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =300/6.81=44.05<［λ］＝150(满足)

x y λλ>查附表4.2得ϕ＝0.813

由N/ϕA=827310/(0.0.813×5280)＝192.73N/ 2mm <215(满足)

故上弦杆采用2 140×90×12截面形式

图5：上弦杆截面

2）

下弦杆

整个下弦杆采用等截面，按最大内力12N =827.41KN 计算 l ox ＝300cm l oy =2370/2=1185cm, A nreq =N/f=827.41×1000/(215×100)=38.48 cm 2

由附表7选2

140×90×12短肢相并

A ＝2×26.4＝52.8 cm 2，i x ＝2.54cm ，i y ＝6.81cm

n A /N ＝σ=827.41×103/(52.8×102)= 156.71N/ 2mm < 215(满足) x λ＝l ox / i x ＝300/2.54=118.11<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =1185/6.81=174.01<［λ］＝350(满足)

故下弦杆采用2

140×90×12短肢相并

图6：下弦杆截面