钢结构课程设计梯形钢屋架计算书

-、设计资料

1、某工厂车间,采用梯形钢屋架无檩屋盖方案,厂房跨度取27m,长度为102m,柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2,雪荷载标准值0.5kN/m2,积灰荷载标准值为0.6kN/m2,轴线处屋架端高为1.90m,屋面坡度为i=1/12,屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上,上柱截面400mm×400mm,混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级,焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度:

Lo=27m-2×0.15m=26.7m

3、跨中及端部高度:

端部高度:h′=1900mm(端部轴线处),h=1915mm(端部计算处)。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图一所示:

2、荷载组合

设计桁架时,应考虑以下三种组合:

① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) :全跨节点荷载设计值: F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN

图三 桁架计算简图

本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表一。 内力系数(F=1) 杆件名称 第一种组左半跨右半跨合 F×① 全跨① ② ③ 第二种组合 F1×① +F2×② F1×① +F2×③ 第三种组合 计算杆件 F3×① F3×① 内力(KN) +F4×② +F4×③ AB 0 0 0 0 0 上BC,CD -10.82 -8.15 -2.67 -531.50 -551.36 弦 DE,EF -17.85 -12.87 -4.98 -876.83 -899.63 0 0 0 0 -456.42 -227.16 -109.78 -551.36 -762.94 -362.43 -193.42 -899.63 .

FG,GH -21.55 -14.66 -6.89 HJ -22.72 -14.23 -8.49 IJ,JK -23.2 -14.72 -8.48 ab 5.99 4.59 1.4 bc 14.77 10.89 3.88 下cd 19.99 14.03 5.96 弦 de 22.34 14.64 7.7 21.86 12.04 9.82 ef aB -11.23 -8.6 -2.63 8.99 6.62 2.37 Bb bD -7.71 -5.37 -2.34 5.85 3.74 2.11 Dc cF -4.59 -2.52 -2.07 3.1 1.21 1.89 Fd 斜dH -1.92 -0.07 -1.85 腹0.67 -1.02 1.69 He 杆 eg gK gI Aa Cb Ec 竖Gd 杆 Jg Ie Kf 1.18 1.91 0.67 -1058.58 -1070.90 -936.29 -418.75 -252.32 -1070.90 -1116.05 -1107.80 -1008.36 -415.23 -292.28 -1116.05 -1139.63 -1134.49 -1026.38 -428.05 -294.39 -1139.63 294.24 306.59 251.32 127.43 59.10 306.59 725.53 748.57 627.12 305.05 154.89 748.57 981.95 1000.85 861.04 397.67 224.81 1000.85 1097.39 1100.50 980.27 422.16 273.51 1100.50 1073.81 1037.26 998.80 364.14 316.58 1073.81 -551.64 -574.70 -471.27 -238.79 -110.91 -574.7 441.61 455.48 381.85 185.49 94.46 455.48 -378.73 -385.31 -332.81 -152.50 -87.59 -385.31 287.36 286.56 258.32 108.54 73.63 287.36 -225.47 -217.66 -209.86 -76.29 -66.65 -225.47 152.28 138.48 150.26 40.98 55.55 152.28 -94.31 -74.00 -104.83 -10.83 -48.96 -104.83 54.68 32.91 7.73 54.68 -18.59 39.46 -18.59 100.52 3.22 -2.04 57.96 100.52 9.39 74.71 -37.96 -37.96 140.84 3.95 -2.04 93.82 140.84 37.06 93.89 -34.41 -34.41 0.67 0 32.91 37.01 25.40 17.61 3.26 37.01 -27.62 -55.23 -55.23 -55.23 -82.85 0 -0.5 -0.5 0 -24.56 -27.62 -18.95 -13.14 -2.43 -1 -1 0 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -1 -1 0 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -1 -1 0 -49.12 -55.23 -37.91 -26.28 -4.86 -1.5 -1.5 0 -73.68 -82.85 -56.86 -39.42 -7.29 0 0 0 0 0 0 0 0 四、杆件截面设计 1、上弦杆:

整个上弦杆采用相等截面,按最大设计内力IJ、JK计算,根据表得: N= -1139.63KN,屋架平面内计算长度为节间轴线长度,即:lox=1355mm,本屋架为无檩体系,认为大型屋面板只起刚性系杆作用,不起支撑作用,根据支撑布置和内力变化情况,取屋架平面外计算长度loy为支撑点间的距离,即:

loy=3lox=4065mm。根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦截面宜选用两个不

等肢角钢,且短肢相并,如图四所示:

图四 上弦杆

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2

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腹杆最大内力N=-574.7KN,查表可知,中间节点板厚度取12mm,支座节点板厚度取14mm。设?=60,根据《规范》由双边角钢组成的T行和十字形截面均属于b类,查Q235钢轴心受力稳定系数表,?=0.807,

N1139.63?103??6568.3mm2 则需要截面积:A??f0.807?215loy406.5lox135.5cm?6.78cm 需要回转半径ix???2.26cm,iy???60?60根据A、ix、iy查角钢规格表,初选用2∟180×110×12,肢背间距a=12mm,

该截面特性如下:

A=67.42cm2, ix=3.10cm ,iy =8.75cm。b1/t?180/12?15 按所选角钢进行验算:

l135.5?x?ox??43.71<[?]=150

ix3.10∵b1/t?180/12?15>0.56loy/b1?0.56?4065/180?12.65

loyt2b118040652?122∴ ?yz?3.7(1?)?3.7??(1?) 4t1252.7?180452.7b1 =57.89< ????150

截面在x和y平面皆属b类,由于 ?yz??x,只需求出?y,查轴心受压杆稳定系数表得?y=0.819,则有: ??N1139630??206.45<215Nmm2 ?yA0.819?67402 所需截面合适。 2 、下弦杆:

整个下弦杆采用同一截面,按最大设计值计算,根据表得杆de内力最大N=1100.50KN。计算长度又有:lox=2700mm,loy=26700/2=13350mm。

N1100500??5118.60mm2?51.19cm2,选用 f2152∟160?100?12,采用短肢相并,如图五所示:

需要截面面积A? 图五 下弦杆

22该截面特性如下:A= 6011 mm>5118.60mm, ix=28.2mm,iy=78.2mm。

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