钢结构课程设计参考示例

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1、参考实例：钢结构课程设计例题－、设计资料某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C20。根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用

2、Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示。图1屋架形式及几何尺寸18屋架支撑布置见图2所示。符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）；CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图18三、荷载与内力计算1.

3、荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10kN/㎡总计3.387kN/㎡可变荷载标准值雪荷载0.75kN/㎡积灰荷载0.50kN/㎡总计1.25kN/㎡永久荷载设计值1.2×3.387=4.0644kN/㎡（由可变荷载

4、控制）可变荷载设计值1.4×1.25=1.75kN/㎡2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75)×1.5×6=52.3296kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载=4.0644×1.5×6=36.59kN=1.75×1.5×6=15.75kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载=0.417×1.2×1.5×6=4.5kN=(1.4×1.2+0.75×1.4)×1.5×6=24.57kN3.内力计算本设

5、计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。18注：表内负责表示压力；正值表示拉力图3屋架接点图18四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-619.16KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1117.37KN计算长度：屋架平面内取节间轴线长

6、度=150.8cm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：=3000cm因为2≈，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图4图4上弦截面设=60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积===6440需要回转半径==2.51cm==5.00cm根据需要的、、查角钢型钢表，初选2L16010014，A=6940，=2.80cm，=7.86m。按所选角钢进行验算===52.9＜[λ]=15018===38＜[λ]=150由于则：＜[λ]=150由于，只需求出，查轴心受力稳定系数表，

7、＝0.8384=192N/<215N/所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=1169.52kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度=4500mm屋架平面外根据支撑布置取=13350mm计算需要净截面面积==5439.6选用2L1409014（短肢相并），见图5。图5下弦截面A=6940，=2.51cm，=6.93cm。按所选角钢进行截面验算，取（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则可不计截面削弱影响）=191.7N/<215N/==179.3<[]=25018=192.6<[]=350所选截

8、面满足要求。3.端斜杆Ba已知N＝-619.16kN，＝＝253.9cm因为＝，故采用等肢角钢，使＝选用角钢2L10012,见图6图6端斜杆BaA＝4560，＝3.03cm，＝4.64cm截面刚度和稳定验算==83.8<[]=150==54.7<[