21米跨钢屋架课程设计

钢结构课程设计

设计任务书

北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度21米，柱距6米，厂房高度为15.7米，车间内设有两台200/50KN中级工作制吊车，计算温度高于-20C。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，

1.5mx6m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.7 KN/m2，屋面活荷载0.45 KN/m2，雪荷载0.4KN/m2，风荷载0.45 KN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mmx400mm，混凝土标号为C20。要求设计钢屋架并绘制施工图。

一、设计条件

1、钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度 Lo=21000－2×150=20700mm

3、跨中及端部高度

设计条件为无檩条屋盖方案，屋架端部高度h=1990mm，屋架的中间高度

h=3040mm，屋面坡度i＝1/10。

二、结构形式

1、屋架形式如下图

2、屋架支撑布置

厂房长度(168m>60m)、跨度及荷载情况，设置上下弦横向水平支撑4道，下弦纵向水平支撑沿两侧柱列布置。如下图（修改图，变为4道支撑）

三、荷载与内力计算 1、荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时发生，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.45 kN/㎡进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按照经验公式

()2

0.120.011/k g l kN m =+=（0.12+0.011*21）=0.351计算，跨度单位为米。

永久荷载设计值取系数1.35，屋面活荷载设计值取系数1.4 荷 载 计 算 表

2、荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(4.254+1.68)×1.5×6=53.406kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载： F1=4.254×1.5×6=38.286 kN

半跨节点可变荷载： F2=1.68×1.5×6=15.12kN

（3）全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载

全跨节点屋架及支撑自重： F3 =0.474×1.5×6=4.266kN

半跨大型屋面板重及活荷载： F4=(1.89+0.63)×1.5×6=22.68kN

（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

3、屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

4

5、内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下由图解法解得F=1的屋架各杆的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如下表所示。

四、杆件截面设计 1、上弦杆

计算内力：N=-650.49KN

计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度lox=lo=1.508m

屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：loy=2x1.508=3.016m

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并, 中间节点板厚度选用12mm 整个上弦杆采用相同一截面。如图

设λ＝60，φ＝0.807，截面积为： A=N/φf=650490/0.807*215=3749mm2 需要回转半径

0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60l 3.016i m 50.3mm

60=

=＝＝λ＝＝λ 根据需要的

**

x y

*i i A 、、 查角钢型钢表，初选 2 L 160⨯100⨯14，

A=6941.82

mm ， x i =28.0mm ，y i

=77.9mm 。