钢结构课程设计_完整版跨度30米长

钢结构课程设计

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

2013年12月30日

梯形钢屋架课程设计

一、设计资料

（1） 题号72，屋面坡度1：10，跨度30m ，长度102m ，，地点：哈尔滨，基本

风压：0.45kN/m 2,基本雪压：0.45 kN/m 2。该车间内设有两台200/50kN 中级工作制吊车，轨顶标高为8.000m 。

（2） 采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保护层，

卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kPa ，血荷载标准值为

0.1 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm 。 （3） 混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B 级，焊条采用 E43型。

（4） 屋架计算跨度：l 0=30m-2×0.15m=29.7m

（5） 跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m 轴

线处的端部高度m h 210.20=',屋架的中间高度h=3.710（为lo/8）。屋架跨

中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。

二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如下图：

梯形钢屋架支撑布置如下图：1、荷载计算

屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m 2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(0.120.011)/k g l kN m =+

（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载：

kN F 629.5565.1)82.1361.4(=⨯⨯+=

（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：

kN F 249.3965.1361.41=⨯⨯=

半跨节点可变荷载：

kN F 38.1665.182.12=⨯⨯=

（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：

kN F 47.565.1608.03=⨯⨯=

半跨接点屋面板自重及活荷载：

kN F 83.2565.1)98.089.1(4=⨯⨯+=

（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。 4、内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:

由数解法解得F=1时的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨\左半跨和右半跨).然后进行组合,如下表:

gK 2.09 3.96 -2.0

9

76.77 107.73 19.93 92.01 -46.44

107.73

-42.55

gI 0.66 0.68 -0.0

3

36.72 37.04 25.41 21.17 2.84 37.04

Aa -0.5

-0.5

0 -27.81 -27.81 -19.62 -15.65 -2.74 -27.81

竖杆Cb、Ec -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63 Gd -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63 Jg -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63

Ie

-1.5

1

-1.5

3

0 -84.00 -84.33 -58.94 -47.78 -7.74 -84.33

Kf 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

5、杆件设计

（1）上弦杆

整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即

N= -1181.56kN

上弦杆计算长度：

屋架平面内：为节间轴线长度，即

m

l

l

ox

507

.1

=

=

屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，

根据支持布置和内力变化情况，取

y

l

为支撑点间的距离，即

y

l

=3×1.507=4.521m

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：

腹杆最大内力N= -609.14kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚

度选用14mm。

设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，得807.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属b 类），则需要的截面积为:

23

95.6809215

807.01056.1181mm f N A =⨯⨯=⨯=ϕ

需要的回转半径： mm m l i ox

x 1.2560

507

.1==

=

λ

mm l i oy

y 4.7560

521

.4==

=

λ

根据需要A 、x i 、y i 查角钢表，选用2∟180×110×14，肢背间距a=12mm ，则：

A=78002mm ，x i =30.8mm ，y i =88.0mm

验算：

38.510

.884521

93.488.301507==

=

===

y

oy y x ox x i l i l λλ

由于[λ]=150，所以满足细长比要求。

因为x y λλ>，只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.847，则

MPa MPa MPa A N y 21585.1787800

847.01056.11813

<=⨯⨯=ϕ 故所选截面符合要求。 （2） 下弦杆

整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算. N=1139.28kN

m l ox 3000=,148502

29700

==oy l (因跨中有通长系杆),所需截面为:

2299.5298.5298215

1139280cm mm f N A ====

选用2∟180×110×12,因ox oy l l >>,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图