2019级钢结构课程设计

发布 2020-02-26 19:13:28 阅读 1775

设计某车间的梯形钢屋架。

1、设计资料。

1)某厂房跨度为24m,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)该车间所属地区为沈阳市,其雪荷载为0.55kn/m2

5)钢材选用q345钢,焊条为e50型。

6)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) 1.4kn/m2

二毡三油加绿豆沙0.4kn/m2

找平层2cm厚0.4kn/m2

保温层1.0 kn/m2

支撑重量0.384kn/m2

考虑活载:活载(雪荷载0.7kn/m2

2、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=24000-300=23700mm;

端部高度取h=1990mm,中部高度取h=3190mm,下端起拱50mm。

屋架几何尺寸如图所示:

24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值。

3、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,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。

桁架支撑布置图。

符号说明:sc上——上弦支撑;xc——下弦支撑;cc——垂直支撑;

gg——刚性系杆;lg——柔性系杆。

4、屋架节点荷载。

屋面坡度较小,故对所有荷载均按水平投影面计算:

计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况。

1) 满载(全跨静荷载加全跨活荷载)

节点荷载。1 由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.2,屋面活荷载γq1=1.4,屋面积灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.9,则节点荷载设计值为。

f=(1.2×3.584+1.4×0.70)×1.5×6=47.53kn

2 由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.35,屋面活荷载γq1=1.

4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.

9,则节点荷载设计值为。

f=(1.35×3.584+1.4×0.7×0.70)×1.5×6=49.7 kn

故应取p=49.7kn

2) 全跨静荷载和(左)半跨活荷。

1 由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.2,屋面活荷载γq1=1.4,屋面集灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.9

全垮节点永久荷载:f1=(1.2×3.584)×1.5×6=38.7kn

半垮节点可变荷载:f2=1.4×0.70×1.5×6=8.8kn

2 由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.35,屋面活荷载γq1=1.4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.9

全垮节点永久荷载:f1=(1.35×3.584)×1.5×6=43.5kn

半垮节点可变荷载:f2=1.4×0.7×0.70×1.5×6=6.2kn

3) 全跨屋架和支撑自重、(左)半跨屋面板荷载、(左)半跨活荷载+集灰荷载。

1 由可变荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.2,屋面活荷载γq1=1.4,屋面集灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.9

全跨屋架和支撑自重:f3=1.2×0.384×1.5×6=4.1 kn

半跨屋面板自重及半跨活荷载:f4=(1.2×1.4+0.7×1.4)×1.5×6=27.8kn

2 由永久荷载效应控制的组合计算:取永久荷载γg=1.35,屋面活荷载γq1=1.4、 ψ1=0.7,屋面集灰荷载γq2=1.4,ψ2=0.9

全跨屋架和支撑自重:f3=1.35×0.384×1.5×6=4.7kn

半跨屋面板自重及半跨活荷载:f4=(1.35×1.4+1.4×0.7×0.7)×1.5×6=27.8kn

5﹑屋架杆件内力计算。

6﹑选择杆件截面。

按腹杆最大内力n=-440.8kn,查表9.6.4选中间节点板厚度为10mm,支座节点板厚度12mm。

1) 上弦杆。

整个上弦杆采用等截面,按最大内力nfg,gh=--758.4kn计算。

在屋架平面内:为节间轴线长度,即 lox=l。=150.8cm, loy=301.6cm

0.659a则a=n/f=758400/(0.659×310×100)=37.124cm

假定=70 i=l/=150.8/70=2.54cm

i=l/=301.6/70=5.08cm

由附表8选2┗125×80×10,短肢相并,如下图所示,

a=2×19.71=39.42 cm 、i=2.26cm、i=6.04cm

截面验算:=l/ i=150.8/2.26=66.7<[]150(满足)

l/ i=301.6/6.04=49.9<[]150(满足)

双角钢t形截面绕对称轴(y轴)应按弯扭屈曲计算长细比。

b/t=12.5/1.0=12.

5>0.56 l/ b=0.56×301.

6/12.5=13.51,则:

=3.7 *b/t(1+ l/52.7 b1)

故由==66.7查附表1.2得=0.686

由n/a=758.4×1000/(0.686×39.42×100)=280.45n/ 故上弦杆采用2 ┗125×80×10截面形式。

2) 下弦杆。

整个下弦杆采用等截面,按最大内力n=753.9kn计算。

l=300cml=237/2=118.5cm,a=n/f=753.9×1000/(310×100)=24.32 cm

由附表9选2 ┗110×70×8短肢相并。

a=27.89 cm,i =1.984cm ,i=5.41cm

753.9×103/(27.89×102)= 270.31n/

l/ i=300/1.984=151.2<[]350(满足)

l/ i=1185/5.41=1219.0<[]350(满足)

故下弦杆采用2 ┗110×70×8短肢相并。

3)腹杆。、ab杆。

n=-440.8kn,l=0.8×253.5=202.8cm ,l=253.5cm

选用2 ┗90×6长肢相并。

查附表9得:

a=21.274 cm, i =2.79cm ,i=4.13cm

l/ i=253.5/2.79=73<[]150(满足)

l/ i=253.5/4.13=61<[]150(满足)

因为b/t=7/0.8=8.75<0.48 l/ b=0.48*253.5/7=17.38

按式=[1+(1.09 b)/(l)]

=88.9×[1+1.09×7/(253.5×0.8) ]94,由查附表1.2得=0.732

则440.8×1000/(0.732×21.274)=283.84n/< 310(满足)

故ab杆采用2 ┗90×6长肢相并。

、ef杆。n=49.7kn, l=0.8l=0.8*259 =207.2cm, l= 259cm

选用2 ┗50×4

a=7.79 cm,i =1.54cm ,i=2.43cm

l/ i=208.6/1.54=135<[]350(满足)

l/ i=260.8/2.43=107<[]350(满足)

查表=0.365

则497×1000/(0.365×7.79)=174.79n/< 310(满足)

4)竖杆。aa杆。

n=-24.9kn ,l=l=l=200.5cm

选用2 ┗63×5

a=2×6.14=12.28 cm,i =1.94cm ,i=2.89cm

l/ i=200.5/1.94=103.35<[]150(满足)

l/ i=200.5/2.89=69.38<[]150(满足)

查附表1.2得=0.536,则:

24.9×103/(0.536×12.28×102)=37.8n/

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