钢结构课程设计

钢结构设计课程设计。

―18m跨钢屋架设计。

土木工程（工程管理）专业本科（四年制）适用。

成绩。指导教师：徐晓天

班级：土木工程

学生姓名：滕达

设计时间： 2024年9月25日

中国海洋大学工程学院土木工程系。

土木工程教研室。

1、青岛地区某金属加工厂厂房总长度90m，跨度为18m.，柱距6m，采用梯形角钢屋架，钢材q235b，焊条e43型。无檩无天窗屋盖体系，1.

5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为c30，屋面坡度i=1/10。屋架下弦标高为18m；厂房内设a5级150/30t桥式吊车2台。

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。

2. 屋架荷载标准值（水平投影面计）

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可变荷载：查《建筑结构荷载规范gb50009-2012》，活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者的较大值。不考虑积灰荷载和风荷载的影响。

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0.4kn/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

左侧为屋架杆件几何尺寸右侧为屋架全跨单位荷载。

作用下各杆件的内力值。

1、依据《钢结构设计手册》《建筑抗震设计规范gb50011-2010》《钢结构设计规范gb50017-2003》《建筑结构荷载规范gb50009-2012》完成屋架支撑布置，杆件及节点设计，形成计算说明书，封面自行设计，a4纸张打印；

2、绘制屋架施工详图，支撑布置图，a3纸打印，与计算说明书装订到一起。

将学号最后两位除以10后加表中内力系数，即为新内力系数，继续完成后续计算设计。每人一题，避免重复，计算书及图纸相同者均不通过。

屋架杆件内组合表。

注：表内负值表示压力：正值表示拉力表1

18m钢屋架课程设计（方案）

计算书。1. 荷载计算。

1.1 永久荷载。

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4×1.2=0.48 kn/㎡

水泥砂浆找平层0.4×1.2=0.48 kn/㎡

保温层0.4×1.2=0.48 kn/㎡

一毡二油隔气层0.05×1.2=0.06 kn/㎡

水泥砂浆找平层0.3 ×1.2=0.36 kn/㎡

预应力混凝土屋面板1.45×1.2= 1.74kn/㎡

屋架和支撑自重 (0.12＋0.011l)×1.2=(0.12＋0.011×18)×1.2=0.382 kn/㎡

恒荷载总和3.982 kn/㎡

1.2 可变荷载。

不考虑积灰荷载和风荷载的影响。

活荷载（或雪荷载0.7×1.4=0. 98 kn

可变荷载总和0.98 kn/㎡

注：屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不予考虑。

1.3 屋架跨度计算。

l=－300=（18000－300）mm=17700mm

屋架高跨比h/l=2890/17700=1/6.12，符合经济高度要求。

1.4支撑布置。

根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。考虑到柱网的布置情况，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦设置刚性细杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性细杆以传递山墙风荷载。

在设有横向水平支撑柱间的屋架跨中及两端设三道竖向支撑。

1.5 荷载组合。

屋架设计时，应考虑一下三种荷载组合：

使用阶段：全跨永久荷载＋全跨可变荷载。

屋架上弦节点荷载：f1=（3.982＋0.98）×1.5×6kn=44.658kn

全跨永久荷载＋半跨可变荷载。

f2=3.982×1.5×6kn=35.838kn

f2=0.98×1.5×6kn=8.82kn

施工阶段：全跨屋架和支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷。

f3=0.382×1.5×6kn=3.438kn

f3=(1.74＋0.98)×1.5×6kn=24.48kn

1.6 内力计算。

根据学号（080142011069）最后两位除以10加表中内力系数为新内力系数，得出下表。

屋架杆件内组合表。

注：表内负值表示压力：正值表示拉力表1

2.结构形式与布置图。

屋架支撑布置图如下图所示。

3.杆件计算。

截面选择：按腹杆最大内力 n=-598.42kn，根据《单壁式桁架节点板厚度选用表》，选用中间节点板厚度取12mm，支座节点的节点板厚度取14mm。

3.1 上弦杆。

整个上弦杆采用等截面，最不利内力n=-714.53kn。

上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：l0x=150.8cm，屋架平面外：l0y=300cm(取两块屋面板宽度)，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并，如下图。

设λ=80，查附表17-2，的φ=0.688

a=n/（φf）=714.53kn/(0.688×215n/mm2)=4830.52mm2

需要回转半径：ix=l0x/λ=150.8/80=1.89, iy=l0y/λ=300/80=3.75;

由iy/ix=3.75/1.89=1.

98;根据需要a、['altimg': w': 17', h':

23'}]altimg': w': 18', h':

23'}]的查角钢型钢规格表；

选2l140×90×12，a=5280[',altimg': w': 44', h':

21'}]altimg': w': 17', h':

23'}]2.54cm、['altimg': w':

18', h': 23'}]6.81cm，按所选角钢进行验算：

x=lox /x =150.8/2.54=59.

37<[λ150; λy=loy/['altimg': w': 18', h':

23'}]300/6.81=44.05

因为b1/t=140/12=11.67≤0.56loy/b1=0.56×300/14=12

故 λyz=λy=loy/['altimg': w': 18', h': 23'}]300/6.81=44.05

查表b类截面，λx=59.37得φy=0.807；

714.53kn/（0.807x5280mm2）=167.7n/mm2﹤215n/mm2

综上，所选截面合适。

3.2 下弦杆。

整个下弦杆采用同一截面，最不利内力n=722.57kn；

按cd最大截面内力计算，lox=300cm,loy=900-15cm=885cm;

a=n/（f）=722.57kn/（215n/mm2）=3360.79mm2

loy>lox，截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如下图所示。

查角钢型钢规格表，选2l140×90×8；

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