钢结构厂房屋架设计

钢结构课程设计――钢结构厂房屋架设计

指导教师：李铭

班级：土木091

学生姓名：朱灿

学号：37

设计时间：

丽水学院工学院土木工程系

1、设计资料

某厂房总长度60m，横向跨度18m，纵向柱距6m。

1. 结构形式:钢结构厂房，梯形钢屋架。屋面坡度i=1/10；L为屋架跨度，屋面结构采用有檩体系；地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制）。

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。屋架采用的钢材、焊条为：用Q235钢，焊条为E50型；

3.荷载：

①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以2

/m

kN为单位；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.72

/m

kN，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.352

/m

kN，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载1.3k2

/m

kN，

③屋面各构造层的荷载标准值：

防水层0.12

/m

kN

保温层0.42

/m

kN

屋面板0.852

/m

kN

悬挂管道0.05 2

/m

kN

2、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图所示

.5

15

图一：18米跨梯形屋架几何尺寸

根据上述条件设计梯形屋架支撑布置如图所示：

图二：支于钢筋混凝土柱顶的梯形屋架支撑布置

(a)上弦平面横向支撑；(b)下弦平面横向支撑；(c)屋脊处垂直支撑；(d)屋顶处的屋架垂直支撑

1—垂直支撑；2—刚性系杆；3—柔性系杆；4—屋架；5—柱顶连系梁

3、荷载标准值

1)按屋面水平投影计算永久荷载标准值

屋面坡度i=1/10； 7.5;995.0cos ==αα

防水层自重：

)/(101.0995.0/.102m kN = 保温层自重：

)/(402.0995.0/.402m kN = 屋面板自重： )/(854.0995.0/.8502m kN =

悬挂管道自重：

)/(050.02m kN 屋架及支撑自重： )/(18.301811.002.1011.0012.02m kN L =⨯+=+

永久荷载标准值： )/(1.7252m kN q k =

取： )/(1.732m kN q k =

2)雪荷载标准值（屋面水平投影）

)/(35.035.00.120m kN s s r k =⨯==μ 屋面倾角 .75=α< 25，故0.1=r μ。又雪荷载标准值小于施工活荷载标准值为

2/70.0m kN ，故取屋面可变荷载为2/70.0m kN q Qk =。

3)积灰荷载标准值

积灰荷载为：2/.31m kN q Qj =

设计屋架时考虑一下三种组合：

1)全跨永久荷载+全跨可变荷载

①按可变荷载效应控制组合计算：

永久荷载2.1=G γ，屋面活荷载4.1=Q r ，屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r 节点荷载设计值：

)(2.2464.516)3.19.04.17.04.173.12.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=••=②按永久荷载效应控制组合计算：

永久荷载 1.35G γ=，屋面活荷载4.1=Q r 7.01=ψ，

屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r

节点荷载设计值：

)(1.944.516)3.19.04.17.07.04.11.7335.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=••=故应取节点荷载设计值P=42.246kN

2)全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：)(18.684.516.211.731

kN P =⨯⨯⨯= 半跨节点可变荷载：)(25.2.516.41.70.312kN P =⨯⨯⨯+=）（

3)全跨屋架自重+半跨屋面板自重+施工活荷载 全跨节点永久荷载： )(434.3.516.2118.303

kN P =⨯⨯⨯= 半跨节点屋面板自重及屋面活荷载：

)(434.21.516.41.702.10.85.21318.04kN P =⨯⨯⨯+⨯+⨯=）（ 第1)、2)种为使用节点荷载情况，第3)种为施工时节点荷载情况。

杆件的内力计算

02.279 图三：18米跨度全跨屋架杆件内力系数为a A a c e g e 'c 'a '

+2.5

370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748

-1.0-1.0+0.4060.0

00.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933B C D E F G F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.0

图四：半跨屋架杆件内力系数：左半跨为b ，右半跨为c

（由于屋架为对称结构所以只需计算其中一个半跨）

表1：

4、截面选择

腹杆最大内力为274.683kN ，选用中间节点板厚度为t=8mm ，支座节点板厚度10mm 。

（1）上弦杆

整个上弦不改变截面，按最大内力计算：N N 384.523k max -=

计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 cm l x 75.1500=，cm l y 0.3000= 双角钢截面不论对x 轴和y 轴弯曲屈曲，都为b 类截面。

假设60=λ 需要截面回转半径：)(.52601500cm l i x

x ===λ

)(0.5603000cm l i y y ===λ

查附表1.20，得b 类截面60=λ时，70.80=ϕ。 需要截面积：）（223

15.410310

807.010384.523cm f N A =⨯⨯⨯=≥-ϕ 由所需截面积A 和回转半径，采用不等边角钢短边相连方案时得8901402⨯⨯∠，cm i x 9.52=，cm i y 5.66=，供给截面积236cm A =>15.4,合适。

截面验算：

.25859.2/75.150/0===x x x i l λ

.1455.66/300/0===y y y i l λ

1214

30056.056.05.178140101=⨯=>==b l t b y 故： 6.66)14

7.528.03001(8.0147.3)7.521(7.342

2422

0=⨯⨯+⨯⨯=+=b t l t b y yz λ<150,并且大于y λ 故由67max ==yz λλ，按b 类查表得68.70=x ϕ

2223310139.11036768.010384.523mm N f mm N A N =<=⨯⨯⨯==ϕσ截面尺寸满足要求。 每个节间放一块填板均匀分布，尺寸：mm mm mm 811060⨯⨯