钢结构课程设计计算书

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1、钢结构课程设计计算书一、设计题目:焊接梯形钢屋架设计二、设计概况:屋架计算跨度:l0=21-2*0.15=20.7m跨中端部高度:本设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,取屋架在21m轴线处的端部高度h0=1.99M,屋架的中部高度:h=3.04M。则屋架在20.7M处两端高度为2.005M,屋架跨中起拱按l0/500考虑,取40mm。屋架尺寸及几何形状如下图:21米跨屋架几何尺寸三、荷载计算:屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,计算时,取较大的荷载标准值计算,故取屋面活荷载0.7KN/M进行计算。屋架沿水

2、平投影面积分布的自重,按经验公式gk=0.12+0.011lKN/M^2计算,跨度单位为M。荷载计算如下表荷载名称标准值(KN/m^2)设计值(KN/m^2)预应力混凝土面板1.41.89三毡四油0.40.54找平层0.40.54保温层0.650.450.87750.6075屋架和支撑自重0.3510.474永久荷载总和3.2013.0014.321354.0515屋面活荷载0.70.98可变荷载0.80.61.120.84可变荷载总和1.51.32.11.82设计屋面荷载时,考虑以下三种荷载组合:(

3、1)全跨永久荷载+全跨可变荷载:F=(4.32135+2.1)*1.5*6=57.7952.84KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载:F1=4.32135*1.5*6=38.8936.46KNF2=2.1*1.5*6=18.916.38KN(3)全跨屋架自重+半跨屋面自重+半跨屋面活载:F3=0.474*1.5*6=4.266KNF4=(1.89+0.98)*1.5*6=25.83KN其中,(1)(2)为使用节点荷载,(3)为施工阶段荷载。四、内力计算:上述三种荷载组合作用下的计算简图如下。由单位荷载

4、作用下各杆的内力值计算其内力组合:四、杆件设计:(1)上弦杆:整个上弦杆采用等截面角钢,按最大设计内力的FG杆设计。N=-643.6KN,计算跨度l0x=l0=1.5M,l0y=3*l0=3*1.5M=4.5M。选择两不等肢角钢,断肢相并。腹杆最大内力aB,N=-406.02KN,中间节点板厚度选用12mm,支座节点板厚选用14mm。由于双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类截面。取λ=60。查表得,稳定系数φ=0.807,则所需的截面面积为:A=N/(φf)=643.6*100/(0.807*215

5、)=3709查表选取2L140*90*10角钢。回转半径ix=25.6mm,iy=68.4mm。A=4460mm。按所选角钢验算如下:λx=l0x/ix=1500/25.6=58.6<60满足。因为此截面为单轴对称截面构件,绕对称轴应取换算长细比λy。b1/t=140/10=14<0.56*l0y/b1=0.56*4500/140=32.14,故可近似取λyz=λy=l0y/iy=4500/68.4=65.8<[λ]=150。满足要求。由于λyz=λy>λx,故只需求φyz,查表得:φyz=0.776

6、,N/(φyz*A)=643.6*1000/(0.776*4460)=185.96N/

7、=127.66<[λ]=350λy=l0y/iy=10350/48.5=213.4<[λ]=350由于b1/t=100/10=10<0.56*l0y/b1=0.56*10350/100=57.96,故可近似取λyz=λy=l0y/iy=10350/48.5=213.4<[λ]=350。满足要求。(1)端斜杆:杆件轴力N=-406.02KN,计算长度l0x=l0y=2530mm。因为l0x=l0y,故采用不等肢角钢,长肢相并,尽量保证l0x=l0y。A=N/f=406.02*1000/215=1888.

8、47选用2L100*80*10,截面特征如下:ix=23.5mm,iy=48.5mm,A=3440mm。λx=l0x/ix=2530/23.5=107.66<[λ]=150λy=l0y/iy=2530/48.5=70.28<[λ]=150由于b1/t=100/10=10<0.56*l0y/b1=0.56*2530/100=14.17,故可近似取λyz=λy=l0y/iy=2530/48.5=70.28<[λ]=150。查表得,换算长细比φyz=0.749

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