24米钢屋架计算书绝对实用
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一、设计资料
厂房总长度120m,檐口高度15m。厂房为单跨结构,内设两台中级工作制桥式吊车。
拟设计钢屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土等级为C30。柱顶截面尺寸为400mm x 400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。
二、选题
厂房柱距选择:6m
屋架形式:D,如图,跨度=24m。
图
荷载取值:
永久荷载
防水层(三毡四油上小石子) kN/m2
找平层(2cm厚水泥砂浆) kN/m2
保温层(8cm厚泡沫混凝土) kN/m2
一毡二油隔气层 KN/m2
预应力混凝土大型屋面板 kN/m2
钢屋架及支撑重(+×24)= kN/m2
悬挂管道: m2
小计∑ kN/m2
可变荷载
雪荷载(第三组) kN/m2
屋面活荷载 m2
积灰荷载 m2
三、钢材选择及焊接方法和焊条型号
钢材选择:Q235
焊条选择:E43型,手工焊
四、屋盖支撑系统布置图
本屋盖为无檩盖房,i=10,为平坡梯形屋架。屋架计算长度为L。=L-300mm=23700mm,端部高度,中部高度和屋盖杆件几何尺寸见施工图(跨中起拱按L/500考虑)。上、下弦横向水平支撑、垂
直支撑和系杆布置见图。因连接孔和连接零件上有区别,图中分别给出了W1,W2和W3三种编号。
五、荷载计算
在荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑。各荷载均按水平投影面积计算。
永久荷载设计值: kN/m2
可变荷载设计值,取活载和雪荷载中的较大值:(+)=m2
荷载组合
考虑以下三种荷载组合:
(1)组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦节点荷载:F=(+)××6=
(2)组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨永久荷载:F=××6=
半跨可变活荷载:F=××6=
(3)组合三:全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载
全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载:F=××6=
半跨屋面板及活载产生的节点荷载:F=(+)××6=
以上1),2)为使用阶段荷载组合;3)为施工阶段荷载组合。
六、内力计算
按力学求解器计算杆件内力,然后乘以实际的节点荷载,屋架要上述第一种荷载组合作用下,屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值,在第二和第三种荷载作用下,靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号,因此,在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算,而在半跨荷载作用下,仅需计算近跨中的斜腹杆内力,取其中不利内力(正、负最大值)作为屋架斜腹杆设计的依据。具体数值见表1内力计算表。
图全跨荷载布置图
图左半跨荷载布置图
图右半跨荷载布置图
内力计算表 表1
杆 件 名 称
杆内力系数
组合一F= N=F ×1
组合二
F= F =
N 左=F ×①+F ×② N 右=F ×①+F ×③
组合三
F = F =
N 左=F ×①+F ×② N 右=F ×①+F ×③
计算内力
KN
P=1 全跨 在左 半跨 在右半跨 ①
②
③
上 弦 杆
10、25
0.00 11、12 13、14 15、16 17 下 弦 杆
1 2 3 9.97 4 斜 腹 杆
27 28 30 32 33
34
36 37
竖 杆
9 29 31 35 38
0.65
七、杆件截面设计
1、上弦杆截面计算
整个上弦杆采用同一截面,按最大内力计算N = (压力),查《钢结构设计手册》,节点板厚度选用14mm ,支座节点板厚度选用16mm 。
计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 8.1500
屋架平面外根据支撑和内力变化取
cm l y 0.3000.15020=⨯=
因为y x l l 002≈,故截面宜选用两个不等肢角
钢,且短肢相并。如图所示。 设60=λ,查表 807.0=ϕ
需要截面积 图上弦截面
mm f N A 3.4443215
807.01094.7703=⨯⨯==ϕ
需要回转半径
cm l i x
x 51.260
1508
0==
=
λ
cm l i y y 00.56030000===λ 根据需要的A 、 i x 、i y ,查角钢型钢表,选用2∟10100160⨯⨯,A = 50.6 c ㎡ , i x = 2.85 cm ,
i y = 7.78cm 。
按所选角钢进行验算
9.5285.28.1500===x x x i l λ,56.3878.700.3000===y y y i l λ
满足长细比:150][=λ的要求。
由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ,查轴心受压构件的稳定系数表,842.0=x ϕ
=σ223
/215/95.1805060
842.01094.770mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ
所选截面合适。
2、下弦杆截面计算
整个杆件采用同一截面,按最大内力计算,N = (拉力)
计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000=
屋架平面外根据支撑布置取
cm l y 11850=
计算需要净截面面积
23
12.3567215
1093.766mm f N A n =⨯== 图 下弦截面
选用2∟140×90×8(短肢相并),见图所示,A =36.00 c ㎡ , i x = 2.59 cm , i y =4.50cm 按所选角钢进行截面验算,取A A n =。