课程设计。
课程名称钢结构。
设计题目： 河南地区某工厂金工车间钢屋架设计
学院建筑工程学院。
专业土木工程。
年级2011级。
姓名孙岩。学号1103111106
指导教师宋荣方。
日期2024年11月18日。
目录 1、设计资料 1
1.1结构形式 1
1.2屋架形式及选材 1
1.3荷载标准值（水平投影面计） 1
2、支撑布置 1
2.1桁架形式及几何尺寸布置 2
2.2桁架支撑布置如图 3
3、荷载计算 3
4、内力计算 5
5、杆件设计 5
5.1上弦杆 5
5.2下弦杆 7
5.3端斜杆ab 7
5.4腹杆 8
5.5 竖杆 13
5.6其余各杆件的截面 14
6、节点设计 14
6.1下弦节点“c” 14
6.2上弦节点“b” 15
6.3屋脊节点“h” 16
6.4支座节点“a” 18
6.5下弦**节点“h” 20
附表1 22
附表2 23
1、设计资料。
1.1基本资料。
河南地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。
屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土c20，屋面活荷载0.50 kn/m2，屋面积灰荷载0.75 kn/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。
1、屋架跨度21m
2、屋面计算跨度 l0＝l
3、屋面做法有保温层
4、屋架端高h0=1.8m
1.2屋架形式及选材。
屋架跨度为21m，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q235b钢，焊条为e43型。
1.3荷载标准值（水平投影面计）
1 永久荷载：
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4 kn/m2
水泥砂浆找平层0.4 kn/m2
保温层0.65kn/m2(按附表取)
一毡二油隔气层0.05 kn/m2
水泥砂浆找平层0.3 kn/m2
预应力混凝土大型屋面板1.4 kn/m2
屋架及支撑自重(按经验公式计算) 0.351 kn/m2
悬挂管道0.15 kn/m2
2 可变荷载：
屋面活荷载标准值0.50 kn/m2
雪荷载标准值0.35kn/m2
积灰荷载标准值0.75 kn/m2(按附表取)
2、支撑布置。
2.1桁架形式及几何尺寸布置。
如下图.3所示。
图2.1 21米跨屋架几何尺寸。
图2.2 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值。
图2.3 21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。
如下图所示。
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。
3、荷载计算。
屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面。
布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。
标准永久荷载值：
三毡四油防水层： 1.005×0.4=0.402 kn/m2
水泥砂浆找平层： 1.005×0.4=0.402 kn/m2
保温层： 1.005×0.65=0.653 kn/m2
一毡二油隔气层： 1.005×0.05=0.050 kn/m2
水泥砂浆找平层： 1.005×0.3=0.302 kn/m2
预应力混凝土大型屋面板： 1.005×1.4=1.407 kn/m2
屋架及支撑自重0.12+0.011×21=0.351kn/m2
悬挂管道： 0.15 kn/m2
共 3.717 kn/m2
可变荷载标准值：
屋面活荷载标准值（大于雪荷载0.5 kn/m2
积灰荷载标准值0.75 kn/m2
共 1.25 kn/m2
设计桁架时，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(按永久荷载为主控制的组合)
全跨节点永久荷载设计值：
f=（1.35×3.717 +1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.3）×1.5×6=66.08kn
3.2全跨永久荷载+半跨可变荷载。
全跨节点永久荷载设计值：
对结构不利时：
f1.1=1.35×3.717×1.5×6=45.16 kn(按永久荷载为主的组合)
f1.2=1.2×3.717×1.5×6=40.14 kn/(按可变荷载为主的组合)
对结构有利时：f1.3=1.0×3.717×1.5×6=33.45 kn
半跨节点可变荷载设计值：
f2.1=1.4×（0.7×0.7+0.9×1.3）×1.5×6=20.92 kn(按永久荷载为主的组合)
f2.2=1.4×（0.7+0.9×1.3）×1.5×6=23.56 kn(按可变荷载为主的组合)
3.3全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主控制的组合)
全跨节点桁架自重设计值：
对结构不利时：f3 .1=1.2×0.351×1.5×6=3.79 kn
对结构有利时：f3 .2=1.0×0.351×1.5×6=3.16 kn
半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：
f4=（1.2×1.4+1.4×0.7）×1.5×6=23.94 kn
4、内力计算。
f=1的桁架各杆件内力系数（f=1作用于全跨、左半跨和右半跨）已经给出。求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1。
5、杆件设计。
5.1上弦杆。
整个上弦架采用等截面，按fg、gh杆件之最大设计内力设计。
上弦杆计算长度：
在桁架平面内，为节间轴线长度：
在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：
因为，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图5.1）
腹杆最大内力n=553.248kn，查表9.6.4，节点版厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。
设λ=60查附录4得。
需要截面积：
需要的回转半径：
根据需要的a，ix，iy查角钢规格表（附录8），选用，，，按所选角钢进行验算：
满足长细比的要求。
截面在x和y平面内皆属b类，由于 ，只要求，查表得。
所需截面合适。
5.2下弦杆。
整个下弦杆采用同一截面，按eg杆最大设计值计算。
根据桁架下弦支撑布置情况，得。
所需截面积。
根据所需截面积查表选用，不等肢角钢，短肢相并（图5.2）。，考虑下弦有有2φ21.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积：
故所需截面适合。
5.3端斜杆ab
杆件轴力：计算长度lox=loy=253cm。因为lox=loy，故采用不等边角钢，长肢相并，使ix=iy。设λ=70，查附录4得，需要的回转半径：
根据需要的a，ix，iy查角钢规格表，选用2l140×90×8
a=36.08cm2
iy=3.63cm
ix=4.50cm
满足长细比要求， 截面在x和y平面内皆属b类，由于，只求，查附录4，得，故所选截面合适。
5.4腹杆。
5.4.1 bc杆（图5.4.1）
杆件轴力。所需截面积。
杆件计算长度： ，选用2l75×6等边角钢，满足长细比的要求。
5.4.2 cd杆（图5.4.2）
杆件轴力。计算长度。
设λ=100查附录4得。
选用2l75×8，由于，只求，查附录4，得。
所选截面满足。
5.4.3 de杆（图5.4.3）
杆件轴力。
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