钢结构课程设计实例

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1、钢结构设计原理课程设计――钢屋架土木工程专业本科临沂师范学院工程学院建筑工程系钢结构设计原理教学组一由设计任务书可知：厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:15。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.35KN/㎡，雪荷载标准值为0.3KN/㎡，风标准值为0.45KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。屋架采用梯形钢屋架，钢屋架铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度

2、等级C25.二选材：22根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。三结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图一所示：屋架支撑布置见图二所示：22四荷载与内力计算：1，荷载计算：活荷载于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：防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=

3、0.40KN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12×6=0.72KN/㎡预应力混凝土大型屋面板1.4KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384KN/㎡22管道自重0.1KN/㎡总计：3.354KN/㎡可变荷载标准值：雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.35KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风荷载：查表可知迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面为-0.5，即当屋面夹角（3.8°）小于15°时，风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。总计：0.85KN/㎡永久荷载设计值1.2×3.354KN/㎡=4.0248KN/㎡可变荷载设计值1.4×0.85KN/

4、㎡=1.19KN/㎡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荷载P=(4.0248KN/㎡+1.19KN/㎡)×1.5×6=46.9332KN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦荷载P1=4.0248KN/㎡×1.5×6=36.22KNP2=1.19KN/㎡×1.5×6=10.71KN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载P3=0.384KN/㎡×1.2×1.5×6=4.15KNP4=(1.4×1.2+0.35×1.4)×1.5×6=19.53KN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单

5、位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。经计算得表一，表一列出了各个杆件的内力系数和杆件内力值，由表中的三种组合可见：组合一，对杆件计算起主要控制作用；组合三可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号，在施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板则可避免内力变号。表一屋架杆件内力组合表杆件名称全跨1左半跨2右半跨3P*1P1*1+P2*2P1*1+P2*3P3*1+P4*2P3*1+P4*3计算内力（KN）上弦AB000000000.BCD-9.82-7.06-2.76-460.884-431.293-385.24-178.6348-94.6558-460.8822DE-15

6、.89-10.78-5.11-745.769-690.9896-630.2639-276.4769-165.7418-745.77EFG-16.49-11.37-5.12-773.928-719.0405-652.103-290.4896-168.4271-773.93GHIJ-17.58-9.68-7.91-825.086-740.4204-721.4637-262.0074-227.4393-825.09下弦ab5.433.991.44254.8473239.4075212.097100.459250.6577254.85bc13.259.283.98621.86

7、49579.3038522.5408236.2259132.7169621.87cd18.8111.767.05882.8135807.2478756.8037307.7343215.748882.81de19.299.69.6905.3414801.4998801.4998267.5415267.5415905.34腹杆Aa-0.5-0.50-23.4666-23.465-18.11-11.84-2.075-23.47Ba-10.08-7.4-2.67-473.087-444.3516-393.6933-186.354-93.9771-473.09