完整钢结构课程设计

1.设计资料： (3)

2.结构形式与布置 (3)

3.荷载计算 (6)

4.内力计算 (7)

附件：设计资料

1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》

2、设计任务及参数：

第五组：

某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，

3、设计任务分解

学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。

表-3

4、设计成果要求

在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。

1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。

2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。

3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。

A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。

B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。

C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。

4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。

单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计

1.设计资料：

（1）某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2，积灰荷载标准值0.6KN/m 2，雪荷载及风荷载见下表。

（2）屋架计算跨度

)(7.233.0240m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度

mm h 19000=中部高度mm h 3100=（为6.7/0l ），屋架跨中起拱500/l 考虑，取

48m.

2.结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图所示：

图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸

根据厂房长度（102m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：

屋架上弦支撑布置图

屋架下弦支撑布置图

3.荷载计算

屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/2m 进行计算。

屋面风荷载

迎风面 m KN /88.51235.00.1)0.1(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω 背风面 m KN /82.31235.00.165.0(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω

由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。

表 1 荷 载 计 算 表 荷载名称

标准值（kN/2m ）

设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.35＝1.89 三毡四油防水层（上铺绿豆沙）

0.4 0.4×1.35＝0.54 找平层（厚2cm ） 0.3 0.3×1.35＝0.405 10cm 厚泡沫混凝土保温层 1×0.1＝0.1 0.1×1.35＝0.35 屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 0.384×1.35＝0.5184 永久荷载总和 2.684 3.6234

屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4＝0.84 可变荷载总和 1.3 1.82

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： 3.1.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：

KN F 991.4865.1)82.16234.3(=⨯⨯+=

3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

611.3265.16234.31=⨯⨯=F

半跨节点可变荷载：

KN F 38.1665.182.12=⨯⨯=

3.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:

全跨节点屋架自重：

KN F 67.465.15184.03=⨯⨯=

半跨节点屋面板自重及活荷载：

KN F 31.2365.1)7.089.1(4=⨯⨯+=

1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。 4.内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：