钢结构设计原理课程设计-某梯形钢屋架设计

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1、淮阴工学院课程设计计算书课程名称：钢结构设计原理设计题目：某梯形钢屋架设计专业层次：土木工程（专转本）班级：土木3132姓名：学号：指导老师：2016年6月22一．设计资料1）某厂房跨度为21m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考虑作为支撑用）。4）该车间所属地区为南京市5）采用梯形钢屋架，考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm

2、厚、④支撑重量；考虑活载：活载6）钢材选用Q235钢，焊条为E43型。二、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=（3040－1990）/10500=1/10；屋架计算跨度L0＝21000－300＝20700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3040mm（约l/6.8）。屋架几何尺寸如图1所示：图1：21米跨屋架几何尺寸三、支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆

3、，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）2222设计屋架荷载一．屋架节点荷载屋架坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算，风荷载为吸力，不与考虑静载1）预应力钢筋混凝土面板1.4KN/㎡2）二毡三油加绿豆沙0.4KN/㎡3）找平层2cm厚0.4KN/㎡4)支撑重量0.07KN/㎡5）屋架自重0.12+0.011L=0.12+0.011×21=0.351KN/㎡∑=2.621KN/㎡活载+积灰荷载1.5KN/㎡荷载组合按全跨永久荷载和全跨可变荷载，按下式计算，其他组合内力计算结果见附表1所示；对跨中部分

4、斜腹杆因半跨荷载可能产生的内力变号，采取将跨度中央每侧各三根斜腹杆（图1中Fg、gH、Fe）均按压杆控制长细比，λ≤［λ］＝150，故不再考虑半跨荷载作用的组合。计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1）全跨静荷载+全跨或荷载a可变荷载效应组合的计算：取永久荷载γG=1.2,屋面活载γQ＝1.4则永久荷载设计值P＝1.2×2.621＝3.1452KN/㎡；可变荷载设计值P＝1.4×1.5＝2.1KN/㎡；22节点荷载设计值P＝（3.1452＋2.1）×1.5×6＝47.2086KNb永久荷载效应组合计算：取永久荷载γG＝1.35，

5、屋面活载γQ＝1.4，ψ=0.7，则永久荷载设计值P＝1.35×2.621＝3.538KN/㎡可变荷载设计值P＝1.4×0.7×1.5=1.47KN/㎡节点荷载设计值P＝（3.538＋1.47）×1.5×6＝45.07KN所以：P＝47.208KN>P＝45.07KN故取节点荷载设计值P＝47.208KN2)计算全跨永久荷载＋半跨可变荷载a可变荷载效应组合P＝1.2×2.621×1.5×6＝28.30KNP＝1.5×1.4×1.5×6＝18.9KNP=P+P=28.30+18.9=47.20KNb永久荷载效应组合P=1.35×

6、2.621×1.5×6=31.85KNP=1.4×0.7×1.5×1.5×6＝13.23KNP=45.50KN所以取按可变荷载效应组合计算3)半跨屋面板荷载＋半跨活载＋全跨屋架自重a可变荷载效应组合P＝1.2×0.351×1.5×6＝3.79KNP＝（1.2×1.4+1.4×1.5）×1.5×6＝34.02KNP=37.81KNb永久荷载效应组合P＝1.35×0.351×1.5×6=4.25KNP＝（1.35×1.4+1.4×0.7×1.5）×1.5×6=30.24KNP=34.49KN所以取按可变荷载效应组合计算综上，荷载情

7、况如下：1）满载：屋架上弦节点荷载P＝47.208KN2）全跨永久荷载＋半跨可变荷载22P全＝31.85KNP半＝18.9KN3）半跨屋面板荷载＋半跨活载＋全跨屋架自重P全＝3.79KNP半＝34.02KN二．屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。因此，在全垮荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下仅需

8、计算靠近跨中的斜腹杆内力。计算结果列于下表：杆件名称杆内力系数全跨永久荷载＋全跨可变荷载P全＝47.208KN全跨永久荷载＋半跨可变荷载P全＝31.85KNP半＝18.9KN全跨屋架支撑＋半跨屋面板＋半跨可变荷载P全＝3.79KNP半＝34.02KN计算内力P＝1左半跨(1)