某机加工车间设计

钢屋架设计计算

一、设计资料

１．车间基本参数

某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图。

车间采用排架结构，下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面1.8m，轨道高度130mm。混凝土排架柱采用实腹矩形柱;吊车梁可以采用T形或矩形钢筋混凝土吊车梁，也可以采用H形截面钢吊车梁(二选一)，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。

车间屋面采用75mm厚彩色夹芯钢板，屋面檩条为卷边C型钢（C180×70×20×2.5），檩条间距约1.5m;车间四周围护墙采用240mm厚砖墙，内外各抹灰20mm厚，表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为1.8m、宽为2.4m，共上下两层。

2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级

①屋面活荷载标准值:0.5kN/m2(不上人屋面，无积灰荷载)；

②基本风压：0.45kN/m2；

③基本雪压：0.30kN/m2；

④屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m2（按投影面积）；

⑤钢屋架及屋面支撑自重标准值（估算）：0.35kN/m2（按投影面积）；

⑥钢筋混凝土自重25 kN/m3；砖及抹灰自重20 kN/m3；回填土自重

20 kN/m3；

⑦抗震设防等级：6度。

3、荷载组合

①钢屋架

为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。最后列表进行下述两种荷载组合：

1.2×全跨永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max；

1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载）max。

②排架柱

为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱铰接连接。屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。

首先分别计算下述八种荷载标准值作用下一榀典型排架的内力：永久荷载、屋面活荷载、左（或右）墙面风荷载、吊车左（或右）刹车力、吊车靠近左(或右)时的竖向荷载；然后列表进行排架柱的内力组合。组合情况考虑以下六种：

1.2×永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max；

1.2×永久荷载+1.4×墙面风荷载；

1.2×永久荷载+1.4×吊车竖向荷载；

1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×墙面风荷载；

1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×吊车竖向荷载；

1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×墙面风荷载+0.9×1.4×吊车竖向荷载+0.9×1.4×吊车水平荷载。

4、地质情况

经勘测，地表土为人工填土，1.2m厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖除；其下为粘土，地基承载力特征值kpa

Es10

=，

=，压缩模量mpa

fak200

适宜作为地基持力层。场地地下水静止水位埋深为10.5米，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。最大冻土深度可按0.5m考虑。

5、主要构件材料

①钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋；

②混凝土：C20~ C30；

③钢材：Q235-B或Q345-B。

6、钢屋架形式为梯形钢屋架，吊车吨位为5t，牛腿柱顶标高为6.3m。结构布置

钢屋架计算

一、设计资料

取屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。

二、屋架布置及几何尺寸

屋架几何尺寸图

屋架计算跨度=24000-300=23700mm。

屋架端部高度H0=2000mm。

三、荷载组合

设计屋架时，考虑以下两种荷载组合：

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

恒载设计值按分项系数为1.2, q1=1.2×0.6=0.72 kN/m2，按1.35为1.35×0.6=0.81 kN/m2

活载计算：分项系数1.4，q2=１.4×0.5=0.7 kN/m2

活荷载0.5 kN/m2>雪荷载0.3 kN/m2

永久荷载控制的组合：0.81+0.7×0.7=1.30 kN/m2

可变荷载控制的组合：0.72+0.7=1.42 kN/m2

取可变荷载控制的组合，节点荷载p1=0.72×1.5×6=6.48kN

节点荷载p2=0.7×1.5×6=6.30kN

四、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）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。

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全跨荷载布置图

全跨荷载内力图

左半跨荷载布置图

左半跨荷载内力图

内力计算表

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