m跨度普通钢桁架设计计算书

钢结构设计计算书

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一、设计资料：

1.结构形式: 某厂房总长度108m，跨度为24m，纵向柱距6m，厂房建筑采用封闭结合。采用钢筋混凝土柱,梯形钢屋架，柱的混凝土强度等级为C30，上柱截面400mm×400mm，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台50/10t（中级工作制），锻锤为2台5t。

2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材为Q345A钢，焊条为E50型。

3.屋盖结构及荷载标准值（水平投影面计）

无檩体系：采用×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上。

荷载：

①屋架及支撑自重：按经验公式q=+，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以可kN/m2

为单位；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=m2，施工活荷载与雪荷载

不同时考虑，而是取两者的较大值。

积灰荷载标准值：m2。

③屋面各构造层的荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 m2

水泥砂浆找平层 m2

保温层 m2

一毡二油隔气层 m2

水泥砂浆找平层 m2

预应力混凝土屋面板 m2

④桁架计算跨度：

02420.1523.7

l=-⨯=m 跨中及端部高度：

桁架的中间高度： 3.490

h=m

在23.7m的两端高度：

02.005

h=m

在30m轴线处的端部高度：

01.990

h=m

桁架跨中起拱50mm

二、结构形式与布置图：

桁架形式及几何尺寸如图1所示：

图1 桁架形式及几何尺寸

桁架支撑布置图如图2所示：

图2

三、荷载计算

1、荷载计算：

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋

面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005

α=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水

平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（0.120.011

W

P=+⨯支撑）

计算，跨度单位m。

永久荷载标准值：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层× kN/m2=m2

水泥砂浆找平层× kN/m2=m2

保温层× kN/m2=m2

一毡二油隔气层× kN/m2=m2

水泥砂浆找平层× kN/m2=m2

预应力混凝土屋面板× kN/m2= kN/m2

桁架和支撑自重 KN/m2+×24 kN/m2= kN/m2

总计：m2可变荷载标准值：

屋面活荷载 m2积灰荷载 m2 2、荷载组合：

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）

全跨节点荷载设计值：

F=（×㎡+×× kN/㎡+×× kN/㎡）×1.5m×6m

=

(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载设计值：

对结构不利时：

=× kN/㎡×1.5m×6m= (按永久荷载为主的组合)

=× kN/㎡×1.5m×6m= (按可变荷载为主的组合)

对结构有利时：

=× kN/㎡×1.5m×6m=

半跨节点可变荷载设计值：

=×（× kN/㎡+× kN/㎡）×1.5m×6m= (按永久荷载为主的组合)

=×（+×）kN/㎡×1.5m×6m= (按可变荷载为主的组合)

(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)

全跨节点屋架自重设计值：

对结构不利时：

=× kN/㎡×1.5m×6m=

对结构有利时：

=× kN/㎡×1.5m×6m=

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4=（× kN/㎡+× kN/㎡）××6=

（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图3。

图3 单位力作用下计算详图

四、内力计算

由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）见图4。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1.

（a）

(b)

图4 桁架各杆件的内力系数

表1 桁架杆件内力组合表

注：F=；=；=；=；=；=；=；

=；F4=。

四、杆件设计

1、上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按FG 、GH 杆之最大设计内力设计。N= kN 。 上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：cm l ox 8.150=

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：cm cm l oy 6.3018.1502=⨯= 因为ox oy l l 2=，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(图5)。

腹杆最大内力N=，查表9.6.4，节点板厚度选用12mm ，支座节点板厚度用14mm 。 设λ=60，查附录4得0.807ϕ= 需要截面积：

322

932.231037260.807310/N N A mm f N mm

ϕ⨯===⨯ 需要回转半径：

cm cm l i ox

x 51.2608.150==

=

λ

， cm cm

l i oy y 03.560

6.301===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查角钢型钢规格表(附录8)，选2L140×90×10，A=44522

mm ，x i =、y i =，b 1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算：

91.5856.28.150===

cm cm i l x ox x λ， 301.644.036.85oy y y l cm i cm

λ=== 因为 06.12140/301656.0/56.014/101=⨯=>=b l t b y

所以 []15013.541407.521030*********.37.5217.3422412

21=<=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλb t l t b oy yz 满足允许长细比的要求。

截面在x 和y 平面皆属b 类，由于x y z λλ>，只需求x ϕ。查附录得0.743x φ=。

3222

932.2310281.82/310/0.7434452x N N

N mm N mm A mm

φ⨯==<⨯，所选截面合适。

图5

2、下弦杆