完整钢结构课程设计

1.设计资料: ................................................................ 错误!未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误!未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误!未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误!未定义书签。 附件:设计资料

1、设计题目:《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》

2、设计任务及参数: 第五组:

某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m),找平层2cm厚(0.3KN/m),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B,焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m,积灰荷载标准值0.6KN/m,雪荷载及风荷载见下表,7位同学依次按序号进行选取。

活载KN/m 基本雪压 基本风压 22

2

2

2

3

2

1 0.30 0.35 2 0.75 0.60 3 0.10 0.25 4 0.20 0.55 5 0.45 0.30 6 0.50 0.50 7 0.35 0.45 3、设计任务分解

学生按照下表分派的条件,完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。

表-3

4、设计成果要求

在教师指导下,能根据设计任务书的要求,搜集有关资料,熟悉并应用有关规范、标准和图集,独立完成课程设计任务书(指导书)规定的全部内容。

1)需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。

2)梯形钢屋架设计要求:经济合理,技术先进,施工方便。

3)设计计算书要求:计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂,统一用A4纸书写(打印)。

A、按步骤设计计算,各设计计算步骤应表达清楚,写出计算表达式及必要的计算过程,对数据的选取应写明判断依据。

B、计算过程中,必须配以相应的计算简图。

C、对计算结果进行复核后,为保证施工质量且方便施工,应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4)梯形钢屋架施工图共两张,图纸绘制的要求:布图合理,版面整齐,图线清晰,标注规范,符合规范/图集要求。

单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计

1.设计资料:(1)某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架,封闭结合,1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m),上铺100mm厚泡沫混凝土保温层(容重为1KN/m),三毡四油(上铺绿豆砂)防水层(0.4KN/m),找平层2cm厚(0.3KN/m),卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B,焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m,积灰荷载标准值0.6KN/m,雪荷载及风荷载见下表。

活载KN/m 基本雪压 基本风压 22

2

2

2

2

3

1 0.30 0.35 2 0.75 0.60 3 0.10 0.25 4 0.20 0.55 5 0.45 0.30 6 0.50 0.50 7 0.35 0.45 (2)屋架计算跨度 l0?24?0.3?23.7(m)

(3)跨中及端部高度:设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,端部高度

h0?1900mm中部高度

,屋架跨中起拱l/500考虑,取48mm. h?3100mm(为l0/7.6)

2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示:

图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸

根据厂房长度(102m>60m)、跨度及荷载情况,设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示:

屋架上弦支撑布置图

屋架下弦支撑布置图

3.荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/m进行计算。

屋面风荷载

迎风面 ?1背风面 ?12?1.4?(?1.0)?1.0?0.35?12??5.88KN/m ?1.4?(?0.65?1.0?0.35?12??3.82KN/m

由于屋面坡度较小,对荷载影响小,未予考虑。风荷载对屋面为吸力,重屋架不考虑。 表 1 荷 载 计 算 表 荷载名称 预应力混凝土大型屋面板 三毡四油防水层(上铺绿豆沙) 找平层(厚2cm) 10cm厚泡沫混凝土保温层 屋架和支撑自重 永久荷载总和 屋面活荷载 积灰荷载 可变荷载总和 标准值(kN/m) 1.4 0.4 0.3 1×0.1=0.1 0.12+0.011×24=0.384 2.684 0.7 0.6 1.3 2设计值(kN/m) 1.4×1.35=1.89 0.4×1.35=0.54 0.3×1.35=0.405 0.1×1.35=0.35 0.384×1.35=0.5184 3.6234 0.7×1.4=0.98 0.6×1.4=0.84 1.82 2设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合: 3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载: 3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载

全跨节点永久荷载: 半跨节点可变荷载:

3.3.全跨屋架(包括支撑)自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:

全跨节点屋架自重:

半跨节点屋面板自重及活荷载:

1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况。 4.内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示:

屋架计算简图

由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表2

屋 架 构 件 内 力 组 合 表

杆件名称 内力系数(F=1) 第一种组合 F×① 全跨① 左半跨② 右半跨③ 第二种组合 第三种组合 计算杆件内力(KN) F1×①F1×F3×①﹢F4×② 0 -200.99 -296.66 -311.79 -326.77 111.42 259.58 311.05 268.37 -202.47 150.06 -110.69 66.22 -27.80 -1.64 60.19 81.66 19.40 -13.95 -27.86 -41.81 -27.89 0 F3×①﹢F4×③ 0 -94.83 -160.18 -201.49 -204.02 49.63 130.47 182.43 224.58 -90.19 75.79 -67.08 53.77 -46.78 36.65 -34.63 -31.03 3.28 -2.34 -4.64 -7.02 -4.67 0 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49,-1.64 65.60,-34.63 103.33,-31.03 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 +F2×② +F2×③ 上 弦 AB BC、CD DE、EF FG GH、HI 0 -9.08 0 -6.83 0 -2.90 -5.24 -7.08 -7.08 1.47 4.12 6.18 8.52 -2.67 2.40 -2.30 2.02 -1.96 1.75 -2.12 -2.12 0 0 0 0 0 0 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49 38.68 76.41 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 0 -407.96 -620.28 -681.65 -707.98 223.52 534.05 663.36 632.62 -406.16 306.07 -238.00 154.62 -93.71 30.25 65.60 103.33 34.11 -24.50 -48.80 -73.46 -48.99 0 0 -332.75 -523.42 -603.05 -620.60 179.77 442.52 571.94 600.78 -326.66 256.41 -206.98 145.62 -103.78 57.07 -1.04 24.07 22.73 -16.31 -32.56 -48.91 -32.61 0 -14.02 -9.96 -15.75 -10.26 -16.29 -10.80 4.94 11.97 15.14 15.12 -8.98 6.93 -5.45 3.68 -2.42 1.07 0.79 1.56 0.70 -0.50 -1.50 -1.00 0 3.80 8.77 10.35 8.52 -6.91 5.07 -3.67 2.11 -0.90 -0.29 2.43 3.20 0.70 -0.50 -1.00 -1.49 -1.00 0 下 弦 Ab bc cd de 斜 腹 杆 aB Bb bD Dc cF Fd dR RI RG 竖 杆 Aa Gd HR Ie Cb、Ec -1.00 5.杆件设计

(1)上弦杆

整个上弦采用等截面,按GH,HI杆件的最大内力设计,即 上弦杆计算长度:

在屋架平面内,为节间轴线长度,即

在屋架平面外,本屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况,取oy为支撑点间的距离,即

根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦杆截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。如下图所示。 腹杆最大内力Nl??440.06KN,由屋架节点板厚度参考可知:中间节点板与垫板厚度取

10mm,支座

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