21米跨度钢结构课程设计

1 设计资料

屋面采用1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，15mm 厚1：2.5水泥砂浆保护层，SBC120聚乙烯丙纶双面复合防水卷材防水层，水泥与5%107胶粘结层，20mm 厚1：3水泥砂浆基层，塑料袋装珍珠岩80厚，上压一层芦苇的保温层，SBC120聚乙烯丙纶单面复合防水卷材隔气层，20mm 厚1：3水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为0.45KN/m 2

2 荷载计算

2.1 永久荷载

预应力钢筋混凝土大型屋面板：2/68.14.12.1m kN =⨯ 保护层：2/36.03.02.1m kN =⨯ 防水层：2/007.0006.02.1m kN =⨯ 基层：2/480.040.02.1m kN =⨯ 保温层：2/422.036.02.1m kN =⨯ 隔气层：2/003.00025.02.1m kN =⨯ 找平层：2/480.040.02.1m kN =⨯

屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=21m ）

2/1.35211.12.11.12.1m kg l P w ≈⨯+=+= 2/4212.0351.02.1m kN =⨯

总计：g=3.852/m kN

2.2 可变荷载

屋面雪荷载：q=2/63.045.04.1m kN =⨯

2.3 荷载组合

永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：

kN

q g F 32.4065.1)63.085.3(65.1)(=⨯⨯+=⨯⨯+=

3 内力计算

4 截面选择

4.1 上弦杆截面选择

上弦杆采用相同截面，以最大轴力G-⑨或H-⑩杆来选择：kN N 767.489max -= 在屋架平面内的计算长度cm l ox 8.150=，屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。 选用两个不等肢角钢10801002⨯⨯L ，长肢水平。 截面几何特性（长肢水平双角钢组成T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚10mm ）：

2334.34cm A = cm i cm i y x 78.4,35.2==

15017.6435

.28

.150<===

x ox x i l λ 785.0=x ϕ 15010.6378

.48

.150<==

=

y

oy y i l λ 790.0=y ϕ 截面验算：

22min /215/72.1814

.34337854.0489767

mm N f mm N A

N

=<=⨯=

ϕ

大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。 4.2 下弦杆截面选择

下弦杆也采用相同截面，以最大轴力⑧-Q 杆来选择：kN N 260.481max += 在屋架平面内的计算长度：cm l ox 300=，屋架平面外的计算长度：cm l oy 300=。 所需截面面积为：24.2238215

481260

mm f N A n ===

选择两个不等肢角钢8631002⨯⨯∠，长肢水平。 截面几何特点：22384.22168.25cm cm A >=

cm i x 77.1= cm i y 97.4=3505.16977.1300<==

x λ3504.6097

.4300

<==y λ 另两个节点的下弦杆内力较小，但cm l oy 600=，故须验算其屋架平面外的长细比：

3508.12097

.4600

<==

y λ 4.3 支座竖杆截面选择 杆轴力：kN N 160.20-=

计算长度：cm l l oy ox 200==，采用两个等肢角钢5632⨯∠，组成T 型截面 截面几何特性：2286.12cm A =cm i x 94.1=cm i y 96.2=

1501.10394.1200<==

x λ，535.0=x ϕ1506.6796

.2200

<==y λ，756.0=y ϕ 截面验算：

22min /215/67.306

.1228535.020160

mm N f mm N A

N

=<=⨯=

ϕ

4.4 支座斜杆截面选择

杆轴力：kN N 980.309-= 计算长度：cm l l oy ox 8.252== 采用两个不等肢角钢8801002⨯⨯∠，长肢相拼。 截面几何特性：2888.27cm A =cm i x 14.3=cm i y 48.3=

1505.8014.38.252<==

x λ685.0=x ϕ1506.7248

.38

.252<==y λ735.0=y ϕ 截面验算：

2min /2153.1628

.2788685.0248702

mm N A

N

<=⨯=

ϕ

4.5 斜杆②③截面选择 杆轴力：kN N 77

5.233+=

计算长度：cm l l ox 88.2081.2618.08.0=⨯== cm l oy 1.261= 所需截面:23.1087215

233775cm f N A n ===

选用两个等肢角钢5632⨯∠，组成T 形截面

截面特性：22873.10286.12cm cm A n >=cm i x 94.1=cm i y 96.2=

3507.10794.188.208<==

x λ3502.8896.21.261<==y λ 4.6 竖杆③④截面选择