最新18米跨度钢结构课程设计-示例
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钢结构课程设计任务书一、题目某厂房总长度90m,跨度为18m,屋盖体系为无檩屋盖。
纵向柱距6m。
1.结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=L/10;L为屋架跨度。
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,屋架下弦标高为18m。
2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附图所示。
屋架采用的钢材、焊条为:Q345钢,焊条为E50型。
3.屋盖结构及荷载(1)无檩体系:采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)荷载:①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单位;②屋面活荷载:施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的=0.35kN/m2,施工活荷载与雪荷基本雪压标准值为S载不同时考虑,而是取两者的较大值;积灰荷载为0.7kN/m2③屋面各构造层的荷载标准值:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.45kN/m2水泥砂浆找平层 0.7kN/m2保温层 0.4 kN/m2(按附表取)预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2附图(a) 18米跨屋架(b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值二、设计内容1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆,见下图。
因连接孔和连接零件上有区别,图中给出W1、W2和W3 三种编号(a)上弦横向水平支撑布置图(b)屋架、下弦水平支撑布置图1-1、2-2剖面图2.荷载计算三毡四油防水层0.45 kN/m2水泥砂浆找平层0.7kN/m2保温层0.4kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2恒荷载总和 3.318kN/m2活荷载0.7kN/m2积灰荷载0.7kN/m2可变荷载总和 1.4kN/m2屋面坡度不大,对荷载影响小,未予以考虑。
课程设计任务书课程名称: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(本科)班级:姓名:学号:指导老师:2 0 14年1 2 月目录1、设计资料 (1)1.1结构形式 (1)1.2屋架形式及选材 (2)1.3荷载标准值(水平投影面计) (2)2、支撑布置 (2)2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2)2.2桁架支撑布置如图 (4)3、荷载计算 (5)4、内力计算 (6)5、杆件设计 (8)5.1上弦杆 (8)5.2下弦杆 (9)5.3端斜杆A B (10)5.4腹杆 (10)5.5竖杆 (15)5.6其余各杆件的截面 (17)6、节点设计 (18)6.1下弦节点“C” (18)6.2上弦节点“B” (19)6.3屋脊节点“H” (20)6.4支座节点“A” (22)6.5下弦中央节点“H” (24)参考文献 (25)图纸 (25)1、设计资料1.1、结构形式某厂房跨度为18m,总长90m,柱距6m,采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400×400,混凝土强度等级为C30,屋面坡度为10i。
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为7:1度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150/30t(中级工作制),锻锤为2台5t。
1.2、屋架形式及选材屋架跨度为18m,屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为:设计方案采用Q345钢,焊条为E50型。
1.3、荷载标准值(水平投影面计)①静荷载:预应力混凝土大型屋面板(包括嵌缝) 1400N/m2二毡三油加绿豆沙防水层 400N/m2水泥砂浆找平层2cm厚 400N/m2保温层 1000N/m2支撑自重 70N/m2②活荷载:屋面活荷载标准值: 700N/m2雪荷载标准值: 400N/m22、支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置如下图2.1、2.2、2.3所示199013502290259028903402613286431242530286431243391507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A a c e g hB C D F G H15007=10500× 图2.1 18米跨屋架几何尺寸A a +4.1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18-7.684-4.409-1.572+.713+5.808+2.792+.328-1.0-1.0-1.0-0.5+9.744+11.962+11.768c e g hB C D E F GH0.51.01.01.01.01.01.01.0图2.2 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值A a c e g g 'e 'c 'a '+3.0100.000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.0-5.641-2.633-0.047+1.913+1.367+1.570+1.848+3.960+1.222-1.039-1.20-1.525-1.776-2.43-1.0-1.0-1.00.000.000.00-0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.090B C D E F GH G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.0图2.3 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.2桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出,桁架支撑布置如图1.1所示。
1 设计资料梯形屋架,建筑跨度为18m,端部高度为1.99m,跨中高度为2.89m,屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m,屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上,上柱截面400mm×400mm,混凝土采用C。
屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑(如20图1-1所示)。
屋面采用 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,120mm厚珍珠岩(3r )的保温层,三毡四油铺绿豆沙防水层,20mm厚水泥砂浆找平kg/350m层,屋面雪荷载为2.0mkN,钢材采用3号钢。
30/2 荷载计算2.1 永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板: 2/68.14.12.1m kN =⨯ 三毡四油防水层及及找平层(20mm ): 2/912.076.02.1m kN =⨯ 120mm 厚泡沫混凝土保温层: 2/504.042.02.1m kN =⨯ 屋架自重和支撑自重按经验公式(跨度l=18m )2/32181.12.11.12.1m kg l P w ≈⨯+=+= 2/384.032.02.1m kN =⨯2.2 可变荷载屋面雪荷载: 2/77.055.04.1m kN =⨯2.3 荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合,屋架上弦节点荷载为:[]kN F 25.3865.177.0)384.0504.0912.068.1(=⨯⨯++++=3 力计算桁架杆件的力,在单位力作用下用图解法(图2-1)求得表3-1。
表3-14 截面选择4.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面,以最大轴力G-⑨杆来选择:kN N 266.348max -= 在屋架平面的计算长度cm l ox 8.150=,屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。
选用两个不等肢角钢6801002⨯⨯L ,长肢水平。
截面几何特性(长肢水平双角钢组成T 形截面,节点板根据腹杆最大力选用板厚8mm ):2274.21cm A = cm i cm i y x 61.4,40.2==1508.6240.28.150<===x ox x i l λ 7922.0=x ϕ 1504.6561.48.150<===yoy y i l λ 778.0=y ϕ 截面验算:22min /215/4.2104.2127778.0348266mm N f mm N AN=<=⨯=ϕ大型屋面板与上弦焊牢,起纵横向水平支撑作用,上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。
1 设计资料梯形屋架,建筑跨度为18m,端部高度为1.99m,跨中高度为2.89m,屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m,屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上,上柱截面400mm×400mm,混凝土采用C。
屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑(如20图1-1所示)。
屋面采用 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,120mm厚珍珠岩(3r )的保温层,三毡四油铺绿豆沙防水层,20mm厚水泥砂浆找平kg350m/层,屋面雪荷载为2kN,钢材采用3号钢。
.0m30/2 荷载计算2.1 永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板: 2/68.14.12.1m kN =⨯ 三毡四油防水层及及找平层(20mm ): 2/912.076.02.1m kN =⨯ 120mm 厚泡沫混凝土保温层: 2/504.042.02.1m kN =⨯ 屋架自重和支撑自重按经验公式(跨度l=18m )2/32181.12.11.12.1m kg l P w ≈⨯+=+= 2/384.032.02.1m kN =⨯2.2 可变荷载屋面雪荷载: 2/77.055.04.1m kN =⨯2.3 荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合,屋架上弦节点荷载为:[]kN F 25.3865.177.0)384.0504.0912.068.1(=⨯⨯++++=3 内力计算桁架杆件的内力,在单位力作用下用图解法(图2-1)求得表3-1。
表3-14 截面选择4.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面,以最大轴力G-⑨杆来选择:kN N 266.348max -= 在屋架平面内的计算长度cm l ox 8.150=,屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。
选用两个不等肢角钢6801002⨯⨯L ,长肢水平。
截面几何特性(长肢水平双角钢组成T 形截面,节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm ):2274.21cm A = cm i cm i y x 61.4,40.2==1508.6240.28.150<===x ox x i l λ 7922.0=x ϕ 1504.6561.48.150<===yoy y i l λ 778.0=y ϕ 截面验算:22min /215/4.2104.2127778.0348266mm N f mm N AN=<=⨯=ϕ大型屋面板与上弦焊牢,起纵横向水平支撑作用,上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。
18m跨钢屋架结构课程设计概述说明1. 引言1.1 概述本长文旨在介绍一项钢屋架结构课程设计,该设计的主题为18m跨钢屋架结构。
通过该课程设计,我们将深入探讨钢屋架结构的设计原理和过程,并通过实际分析和计算来完成一个具体案例的设计。
1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、正文、第一部分-钢屋架结构设计、第二部分-18m 跨钢屋架结构设计过程以及结论与总结。
引言部分将对全文进行概述说明,为读者提供整体了解。
正文部分将详细介绍钢屋架结构相关知识,并分析18m跨钢屋架的设计要点。
第一部分和第二部分将侧重于具体的学习内容和实际应用,包括环境分析、材料选择、静力分析等。
最后,在结论与总结中将对本课程设计的成功之处和不足之处进行评估,并总结该课程设计对学生的意义。
1.3 目的本篇文章的目的是向读者介绍18m跨钢屋架结构课程设计,并提供相关概述说明,使读者能够对本课程设计有一个整体的认识。
通过完成这篇文章,读者将能够了解钢屋架结构设计的基本原理和过程,并能掌握静力分析和设计计算的方法,从而应用于实际工程项目中。
此外,本课程设计还将培养学生的团队合作能力、解决问题的能力以及对建筑结构安全性的认知。
2. 正文在本课程设计中,我们将针对一个18m跨钢屋架结构进行设计和分析。
本文旨在介绍该课程设计的整体概述以及涉及的主要内容。
首先,我们将通过引言部分来引入这个课程设计的背景和目标。
在1.1小节中,我们将提供对本课程设计的总体概述,包括选题的原因和重要性。
在1.2小节中,我们将详细介绍文章的结构和篇章安排,以帮助读者更好地理解全文内容。
最后,在1.3小节中,我们将明确本课程设计的目的和预期成果。
接下来,在第三部分中,我们将详细介绍钢屋架结构设计的相关知识。
在3.1小节中,我们将简要介绍跨钢屋架结构并阐述其特点和应用领域。
随后,在3.2小节中,我们将提出一些设计要点和注意事项,以便读者能够理解如何有效地进行钢屋架结构设计。
钢结构课程设计南昌大学建筑工程学院姓名_________杜巍________________ 班级_________土木093___________ 学号______6002109077______ 指导老师:汤海林目录一、设计资料 (3)二、屋架形式、尺寸的确定 (3)三、支撑布置 (4)四、荷载计算 (5)五、内力计算 (6)六、杆件设计 (8)1. 上弦杆 (8)2. 下弦杆 (10)3. 端斜杆aB (11)4. 腹杆 (12)5. 竖腹杆 (13)6. 屋架杆件截面选择表 (15)七、节点设计 (16)1. 支座节点“a” (16)2. 下弦跨中节点“d” (19)3. 屋脊节点“F” (20)4. 下弦节点“b” (23)5. 上弦节点“B” (25)单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计一、设计资料某批车间总长60米,跨度A 为18米,柱距为6米,屋面材料为预应力大型屋面板(1.5×6米,屋面板需保证与上弦3个点焊牢,故上弦平面外计算长度为3米),屋架形式为梯形钢屋架,并支承于钢筋混凝土柱上,混凝土标号为C25.钢材为Q235·BF,焊条E43型。
二、屋架形式、尺寸的确定根据业主需要及屋面排水要求,选用梯形钢屋架,屋架坡度为1/10。
屋面材料为预应力大型屋面板,采用无檩屋盖体系。
屋架水平布置图如下:屋架计算跨度:。
mm l l 1770015021800015020=⨯-=⨯-= 屋架端部高度取:mm H 12140=。
跨中高:mm i l H 210020991.02/1770012142H 00≈=⨯+=⋅+=。
屋架高跨比:5971770021000==l H 。
屋架跨中起拱,36500/mm l f ==取40 mm 。
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽,腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式,上弦节间水平尺寸为 1.5m ,屋架几何尺寸如图所示。
一、设计资料:1.某厂房总长度60m ,跨度为18m.,柱距6m 。
车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。
屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上,上柱截面400x400,柱的混凝土强度等级为C25,无檩屋盖体系,采用1.5×6.0m 。
计算最低温度-200C 。
采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。
二、结构形式与布置图:屋架支撑布置图如下图所示。
02279a.18米跨屋架(几何尺寸)b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.01.01.0 1.0 1.0c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层(20mm 厚) 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 (80mm ) 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 (0.12+0.011×30)×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡2、荷载组合计算屋架杆内力时,应考虑如下三种荷载组合:1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=(4.361+1.4)×1.5×6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载:F1=4.361×1.5×6=39.249 kN半跨节点可变荷载:F2=1.4×1.5×6=12.6 kN3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:F3=0.608×1.5×6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载:F4=(1.89+0.5)×1.5×6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力,N=448.43kN(压),由屋架节点板厚度参考可知:支座节点板刚度取12mm;其余节点板与垫板厚度取10mm。
评阅成绩徐州工程学院学生课程设计题目:钢结构屋架课程设计学生姓名:学号:所在院系:土木工程学院专业:房屋建筑工程班级:指导教师:年月日土木工程学院结构教研室附件一一、题目某厂房总长度90m,跨度L=18 m(按选题表取),屋盖体系为无檩体系,纵向柱距6m。
1、结构形式:钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C25,屋面坡度i=1/10;地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,不考虑地震设防,屋架下弦标高为18m。
2、屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)需要自己设计和计算,参考尺寸如附图所示。
屋架采用的钢材、焊条用Q235钢,焊条为E43型。
3、屋盖结构及荷载无檩体系:采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)荷载:①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重,以kN/m2为单位;②屋面活荷载:施工活荷载标准值为0.8kN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.5kN/m2,施工活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值;积灰荷载0.6 kN/m2。
③屋面各构造层的荷载标准值:三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.7 kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2(在自己所选题号上涂黑!)跨中高度按坡度及跨度计算确定。
三、参考几何尺寸及内力值18米跨51507梯形钢屋架计算书部分学生姓名学院名称土木工程学院专业名称房屋建筑工程指导教师2012年12月28日目录1 设计资料和屋架尺寸--------------------------------------------------------6 1.1 设计资料--------------------------------------------------------------62 荷载计算和内力计算-------------------------------------------------------62.1 荷载计算-------------------------------------------------------------62.2 荷载组合-------------------------------------------------------------73 内力计算------------------------------------------------------------------8 3.1 内力计算-------------------------------------------------------------8 4杆件设计------------------------------------------------------------------94.1上弦杆---------------------------------------------------------------9 4.2下弦杆---------------------------------------------------------------10 4.3斜腹杆---------------------------------------------------------------10 4.4竖杆-----------------------------------------------------------------11 5节点设计------------------------------------------------------------------125.1下弦节点-------------------------------------------------------------13 5.2上弦节点-------------------------------------------------------------13 5.3屋脊节点G------------------------------------------------------------14 5.4支座节点-------------------------------------------------------------15 5.4.1支座底板的计算---------------------------------------------------15 5.4.2加劲肋与节点板的连接焊缝计---------------------------------------16 5.4.3节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算-------------------------------17参考文献-----------------------------------------------------------------181 设计资料和屋架尺寸1.1 设计资料某厂房总长度90m,跨度L=18m,屋盖体系为无檩体系,纵向柱距6m。
钢结构课程设计示例附录A 梯形钢屋架设计示例-、设计资料某一单层单跨工业长房。
厂房总长度为120m,柱距6m,跨度为18m。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为-20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。
上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡,雪荷载标准值为0.5kN/㎡,积灰荷载标准值为0.75kN/㎡。
屋架采用梯形钢屋架,其两端铰支于钢劲混凝土柱上。
柱头截面为400mm×400mm,所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用Q235B,其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型,手工焊接。
构件采用钢板及热轧钢劲,构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度:Lo=18000-2×150=17700mm,端部高度:h=2000mm(轴线处),h=2015mm(计算跨度处),中部高度2900mm。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图A-1所示。
图A-1 屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置见图B-2所示。
符号说明:GWJ-(钢屋架);SC-(上弦支撑):XC-(下弦支撑); CC-(垂直支撑);GG-(刚性系杆);LG-(柔性系杆)图A-2 屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与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=0.40kN/㎡保温层(120mm厚泡沫混凝土) 0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18=0.318kN/㎡管道设备自重 0.10 kN/㎡总计 3.068kN/㎡可变荷载标准值雪荷载 0.75kN/㎡积灰荷载 0.50kN/㎡总计 1.25kN/㎡永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡(由可变荷载控制)可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡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节点荷载 P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载P=4.0644×1.5×6=36.59 kN屋架上弦节点荷载1P=1.75×1.5×6=15.75 kN2组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN屋架上弦节点荷载3P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN43.内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表A-1。
钢结构课程设计1、设计题目题目详见附件。
屋架计算跨度:l 0=21-2×0.15=20.7m 屋架的中间高度:h=3.040m 在20.07m 的两端的高度:h 0=2.005m 在30m 轴线处端部高度:h 0=1.990m 屋架跨中起拱42mm2、结构形式与布置屋架形式与几何尺寸如图119901350229025902890304026132864312425302864312433901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A ac eghBCD FGH15007=10500×屋架支撑布置如图2图2垂直支撑2-2垂直支撑1-1屋架下弦支撑布置图屋架上弦支撑布置图21213、荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重按经验公式计算,跨度的单位为m。
荷载永久荷载:预应力砼屋面板 1.45×1.005=1.457 kN/m2三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.4×1.005=0.402 kN/m2水泥砂浆找平层 1.005×0.4=0.402kN/m2保温层0.4×1.005=0.402 kN/m2 屋架和支撑自重0.12+0.011×21=0.351 kN/m2 管道荷载0.182 kN/m2一毡二油隔气层0.05×1.005=0.050 kN/m2 水泥砂浆找平层 1.005×0.0.3=0.302kN/m2________________________________________________总计 3.541 kN/m2可变荷载:屋面活荷载0.8 kN/m2积灰荷载 1.1 kN/m2设计屋架时,应考虑以下3种荷载组合:(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=(1.35×3.541+1.4×0.7×0.8+1.4×0.9×1.1)×1.5×6=62.553kN (2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载F1=3.2299×1.5×6=29.0691 kN半跨节点可变荷载F2=2.1×1.5×6=18.9 kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重F3=0.54×1.5×6=4.86 kN半跨节点屋面自重及活荷载F4=(1.68+2.1)×1.5×6=34.02 kN组合一、二为使用阶段荷载情况,组合三为施工阶段荷载情况。
18米跨度钢结构课程设计-示例钢结构课程设计示例附录A 梯形钢屋架设计示例-、设计资料某一单层单跨工业长房。
厂房总长度为120m,柱距6m,跨度为18m。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为-20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。
上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡,雪荷载标准值为0.5kN/㎡,积灰荷载标准值为0.75kN/㎡。
屋架采用梯形钢屋架,其两端铰支于钢劲混凝土柱上。
柱头截面为400mm×400mm,所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用Q235B,其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型,手工焊接。
构件采用钢板及热轧钢劲,构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度:Lo=18000-2×150=17700mm,端部高度:h=2000mm(轴线处),h=2015mm(计算跨度处),中部高度2900mm。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图A-1所示。
图A-1 屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置见图B-2所示。
符号说明:GWJ-(钢屋架);SC-(上弦支撑):XC-(下弦支撑); CC-(垂直支撑);GG-(刚性系杆);LG-(柔性系杆)图A-2 屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与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=0.40kN/㎡保温层(120mm厚泡沫混凝土) 0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18=0.318kN/㎡管道设备自重 0.10 kN/㎡总计 3.068kN/㎡可变荷载标准值雪荷载 0.75kN/㎡积灰荷载 0.50kN/㎡总计 1.25kN/㎡永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡(由可变荷载控制)可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡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节点荷载 P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=4.0644×1.5×6=36.59 kN1P=1.75×1.5×6=15.75 kN2组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN3P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN43.内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表A-1。
由表内三种组合可见:组合一,对杆件计算主要起控制作用;组合三,可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。
如果施工过程中,在屋架两侧对称均匀铺设面板,则可避免内力变号而不用组合三。
杆件名称全跨⑴左半跨⑵右半跨⑶P×⑴P1×⑴+P2×⑵P1×⑴+P2×⑶P3×⑴+P4×⑵P3×⑴+P4×⑶计算内力(KN) AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00 BCD-11.11-8.01-3.74-616.38-557.79-477.09-246.80-141.89-616.38 DE-17.89-12.26-6.79-992.54-886.13-782.75-381.73-247.34-992.54 EFG-18.47-12.84-6.79-1024.72-918.31-803.96-398.59-249.95-1024.72 GHIJ-20.14-12.19-9.44-1117.37-967.11-915.14-390.14-322.57-1117.37 a-b 5.93 4.37 1.89329.00299.51252.64134.0673.12329.00 b-c14.9410.52 5.33828.87745.33647.24325.71198.19828.87 c-d21.0813.489.161169.521025.88944.23426.06319.921169.52 d-e18.259.809.801012.51852.81852.81322.91322.911012.51 Aa-0.50-0.500.00-27.74-27.74-18.29-14.54-2.25-27.74 Ba-11.16-8.22-3.54-619.16-563.59-475.14-252.19-137.20-619.16 Bb8.96 6.29 3.21497.10446.64388.43194.87119.19497.10 Cb-1.00-1.000.00-55.48-55.48-36.58-29.07-4.50-55.48 Db-7.44-4.88-3.08-412.77-364.39-330.37-153.38-109.16-412.77 Dc 5.48 3.21 2.73304.03261.13252.06103.5391.74304.03 Ec-1.50-1.500.00-83.22-83.22-54.87-43.61-6.75-83.22 E10.730.730.0040.5040.5026.7021.22 3.2940.50 c1-4.56-1.78-3.35-252.99-200.45-230.12-64.25-102.83-252.99 F1-1.00-1.000.00-55.48-55.48-36.58-29.07-4.50-55.48 G1-3.76-0.98-3.35-208.60-156.06-200.86-41.00-99.23-208.60 Gd-2.26-2.930.51-125.38-138.05-73.03-82.16 2.36 2.36 -138.05 Hd0.000.000.000.000.000.000.000.000.00 H20.000.000.000.000.000.000.000.00-156.06 I20.000.000.000.000.000.000.000.000.00 J2d 2.69 3.50-0.61149.24164.5586.8798.10-2.88164.55 -2.88 Je0.000.000.000.000.000.000.000.000.00屋架杆件内力组合表表A-1注:表内负责表示压力;正值表示拉力图A-3 屋架简图四、杆件截面设计腹杆最大内力,N=-619.16KN,由屋架节点板厚度参考可知:支座节点板刚度取14mm;其余节点板与垫板厚度取12mm。
1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面,按最大内力计算,N=-1117.37KN计算长度:屋架平面内取节间轴线长度xl=150.8cm屋架平面外根据支撑,考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用,取上弦横向水平支撑的节间长度:yl=3000cm因为2xl≈yl,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见图A-4图A-4 上弦截面设λ=60,查轴心受力稳定系数表,ϕ=0.807需要截面积*A =fN.ϕ=215807103711173⨯⨯..=64402mm需要回转半径*xi=601508=λoxl=2.51 cm*yi=603000=λoxl=5.00 cm根据需要的*A、*xi、*y i查角钢型钢表,初选 2 L 160⨯100⨯14,A=69402mm,xi=2.80cm ,y i =7.86m。
按所选角钢进行验算xλ=xoxil=828150..=52.9<[λ]=150yλ=yoyil=867300.=38<[λ]=150由于510160300056564111416011./.b/l.>./t/b oy=⨯===则:444167524130014116737521734224221.)..(..)b .t l (t b .oy yz =⨯⨯+⨯=+=λ<[λ]=150由于 y yz x λλλ>>,只需求出x min ϕϕ=,查轴心受力稳定系数表,x ϕ=0.8384694083840103711173⨯⨯=..A N x ϕ=192N/2mm <215 N/2mm 所选截面合适。
2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=1169.52kN 计算长度:屋架平面内取节点间轴线长度Oxl =4500mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl =13350mm计算需要净截面面积*A =215105211693⨯=.f N =5439.62mm选用 2 L140⨯90⨯14(短肢相并),见图A-5。
图 A-5 下弦截面A=69402mm , x i =2.51cm ,y i =6.93cm 。
按所选角钢进行截面验算,取A A =n(若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm ,则可不计截面削弱影响)6100105211693⨯=.A N n =191.7 N/2mm <215 N/2mmx λ=xox i l 512450.==179.3<[λ ]=250y λ===9361335.i l yoy 192.6<[λ]=350 所选截面满足要求。
3. 端斜杆B a 已知N =-619.16kN ,Oxl =Oyl =253.9cm因为Oxl =Oyl ,故采用等肢角钢,使x i =y i选用角钢2 L 100⨯12,见图A-6图 A-6 端斜杆BaA =45602mm ,x i =3.03cm ,y i=4.64cm截面刚度和稳定验算x λ= ==0339253..i l xox=83.8<[λ ]=150 yλ=6449253..i l yoy ==54.7<[λ ]=150 由于1092535805803832110/..b /l .../t /b oy ⨯=<===14.73557219253104750175447501224224.)...(.)tl b .(oy y yz =⨯⨯+=+=λλ==x min ϕϕ0.6624=⨯⨯=45606624010166193..A N x ϕ205N/2mm <215 N/2mm 所选截面满足要求。