24米跨梯形钢屋架课程设计计算书
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钢结构课程设计
目录
一、设计资料 (2)
二、屋架形式和几何尺寸 (3)
三、支撑布置 (4)
四、屋架节点荷载 (5)
五、屋架杆件内力计算 (6)
六、杆件截面选择 (8)
七、节点设计 (15)
一、设计资料
题目：某厂房总长度60m ，屋架跨度21m ，纵向柱距6m 。
1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10；L 为屋架跨度。地区计算温度高于-200
C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度（0.15g ），屋架下弦标高为18m 。
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=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。
3.屋盖结构及荷载:采用1.5×6.0m 预应力混凝土屋面板（考虑屋面板起系杆作用）。 荷载：
① 屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L 计算，L 为屋架跨度，以m 为单位，
q 为屋架及支撑自重，以KN/m 2为单位；
② 屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m 2
，雪荷载的基本雪压标准值为
S 0=0.35KN/m 2
，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值； ③ 积灰荷载：0.9 KN/m 2
④ 屋面各构造层的荷载标准值：
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m 2
水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层 0.7KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.4KN/m 2
二、屋架形式和几何尺寸
屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度0l ＝21000－300＝20700mm ；端部高度取0H 1990mm ，跨中高度H=3040mm ，屋架几何尺寸如图1所示、屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图2所示、屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图3所示
图1 21米跨屋架几何尺寸
117图2 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
A
a
c
e
g
g'
e'
c'
a'+3.010
0.
000-5.310-7.
339-6.
861-5.319
-3.923
-2.1620.00
-5.641
-2.6
33
-0.04
7
+1
.91
3
+1
.367
+1
.57
+1.848
+3.960
+1
.222
-1.
039
-1.
200
-1.
525
-1.
776
-2.043
-1.0-1.0-1.00.
000.
000.00-0.5
+6.663
+7.326
+5.884
+4.636
+3.081
+1.090
B
C
D
E
F
G
H
G 'F '
E 'D '
C 'B 'A '0.5 1.0
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
图3 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
三、支撑布置
由于房屋长度只有60m ，故在房屋两端部开间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。具体布置如图4、图5、图6所示
图4 上弦平面支撑布置
图5 屋架和下弦平面支撑布置
图6 屋架和支撑布置
四、屋架节点荷载
由于屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算（风荷载为吸力，且本例为重屋架，故不予考虑）：具体荷载值见表1
表1 各荷载标准值
荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。对跨中的部分斜腹杆因半跨荷载可能产生的内力变号，采取将跨度中央每侧各二根斜腹杆（如图1中：Fg 和gH 杆）均按压杆控制长细比，故不再考虑半跨荷载控制作用的组合。 1、按由可变荷载效应控制的组合计算：
取永久荷载G γ=1.2，屋面活荷载1Q γ=1.4，屋面积灰荷载2Q γ=1.4，2ψ=0.9，则节点荷载设计值为：
(1.2 3.301 1.40.7 1.40.90.9) 1.5654.7F kN =⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=
2、按由永久荷载效应控制的组合计算：
取永久荷载G γ=1.35，屋面活荷载1Q γ=1.4，
1ψ=0.7，屋面积灰荷载2Q γ=1.4，2ψ=0.9则节点荷载设计值为：
(1.35 3.301 1.40.70.7 1.40.90.9) 1.5654.49F kN =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=
故节点荷载设计值取：54.7F kN = 3、计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况：
（1）组合一：全跨永久荷载+全跨可变荷载：26.0752/q kN m =
6.0752 1.5654.7F kN =⨯⨯= 154.7N k =（单位：kN ）
（2）组合二：全跨永久荷载+半垮节点可变荷载：2
2.114/q kN m =