单层厂房钢屋盖设计计算书
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单层厂房钢屋盖设计计算书
一、设计计算资料
梯形屋架跨度21m ,柱距为6米,厂房长度90m 。屋架支撑于钢筋混凝土排架柱上,钢筋混凝土柱上柱截面尺寸为:400mm ×400mm;混凝土强度等级为C25,屋架节点采用焊接方式。厂房内设A5级工作制桥式吊车,起重量Q ≤200 kN 。地面粗糙类别为B 类,结构重要性系数0.10=γ。排水:外天沟。屋架形式:梯形钢屋架,屋架下弦标高为9.8米。屋面的坡度为1:10,屋面材料采用采1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板,卷材屋面(防水
层:二毡三油上铺小石子;找平层:20毫米厚水泥沙浆);预应力混凝土大型屋面板保温层情况:有100mm 厚珍珠岩保温层(容重3.5kN/m 3);屋面均布活荷载(不与雪荷载同时考虑)为:0.5kN/m 2。建造地点在湖南长沙,轴线处屋架端部高度为1.890m ,距轴线0.15m 处屋架端部高度1h 为1.995m 。
二、屋架几何尺寸的确定
屋架的计算跨度
mm L l 20700300210003000=-=-=,端部高度取
mm H 19950=跨中高度mm 3030H 取,303010
221000
19952
0==⨯+
=+=mm L i
H H 。
跨中起拱高度为50mm (L/500)。梯形钢屋架形式如下图所示。
三、屋盖支撑布置
根据厂房长度(90m>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有檩条代替刚性与柔性系杆,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、刚性系杆,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2、图3、图4所示。其中SC#为上弦支撑、XC#为下弦支撑、CC#为垂直支撑、GG#为刚性系杆、RG#
为柔性系杆、GWJ#为屋架。
图2 梯形屋架上弦支撑布置
图3 梯形屋架下弦支撑布置
四、荷载计算
1、永久荷载(水平投影面)
预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/㎡ 二毡三油保温层 0.35 kN/㎡ 20厚水泥砂浆找平层 0.4 kN/㎡ 屋架及支撑自重 0.45 kN/㎡ 100厚珍珠岩保温层 0.35 kN/㎡ 合计 2.95kN /㎡ 2、可变荷载(水平投影面)
因屋架受荷水平投影面积不超过60㎡,故屋面均布活荷载为0.50 kN /㎡,无雪荷载。故取屋面均布活荷载为可变荷载。 3、风荷载
风压高度变化系数为1.056,屋面迎风面的体型系数为-0.6,背风面为-0.5,所以负风压标准值(垂直于屋面)为:
迎风面:222.035.0056.16.00.11-=⨯⨯⨯-=w kN /㎡ 背风面:185.035.0056.15.00.12-=⨯⨯⨯-=w
kN /㎡
对轻型钢屋架,当风荷载较大时,风吸力可能大于屋面永久荷载,此时屋架弦杆和腹杆
中的内力均可能变号,必须考虑风荷载组合。但此处风荷载小于永久荷载,故不考虑风荷载的影响。
五、屋架杆件内力计算与组合
由永久荷载控制的荷载组合值为 :258.150.04.17.0569.035.1=⨯⨯+⨯kN /㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为:383.150.04.1569.02.1=⨯+⨯kN /㎡ 故可变荷载效应起控制作用。 1、荷载组合
考虑以下二种荷载组合
(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
(3)全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 因在施工中能保证屋面板对称布置,所以不考虑第三种荷载组合。 2、节点荷载
(1)永久荷载:827.136375.3569.02.11=⨯⨯⨯=F kN (2)可变荷载:175.146375.350.04.12=⨯⨯⨯=F kN 3、内力系数计算
因屋架结构对称,由结点法解得F =1作用于左半跨时的屋架各杆件的内力系数,如图5所示。计算过程如下
由
∑=0a
M
,0225.30.16.60.1975.90.135.135.07.26'=⨯-⨯-⨯-⨯-⨯a R 得
0.1'=a R ;由∑=0y ,040.1'=⨯++a a R R 得0.3=a R 。
结点a
∑=0x ,得0=ab
N
;∑=0y ,得0.3-=-=a aA R N 。
结点A
∑=0x ,得Ab AB Ab AB
N N N N
858.00851.0992.0-=⇒=+
由以上两式求得398.3,960.3-==AB Ab N N
结点b
∑=0x ,得370.30851.0=⇒=-bc bA bc
N N N
∑=0y ,得079.20525.0-=⇒=+bB bA bB
N N N
结点B
∑=0x ,得0398.3992.0815.0992.0=⨯++Bc BC
N N ∑=0y ,得0500.1579.0124.0=+-Bc BC
N N
由以上两式求得581.1,698.4=-=Bc BC N N
∑
=0x ,得659.40370.3815.0=⇒=--cd cB cd
N N N
∑=0y ,得915.00579.0-=⇒=+cC cB cC
N N N
∑=0x ,得0698.4992.0767.0992.0=⨯++Cd CD
N N
∑=0y ,得0498.0642.0124.0=+-Cd CD
N N
由以上两式求得114.0,610.4-=-=Cd CD N N
∑=0x ,得577.40659.4707.0=⇒=--de dC de
N N N
∑=0y ,得079.00642.0=⇒=+dD dC dD
N N N
结点D
∑
=0x ,得0610.4992.0720.0992.0=⨯++De DE
N N