钢结构课程设计计算书

发布 2022-10-03 20:42:28 阅读 1050

一、设计资料。

1、屋架形式为梯形钢屋架;

2、屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,混凝土标号 c25;

3、车间柱网布置:长度 60m;柱距 6m;跨度 l=24m;

4、屋面材料为预应力大型面板(1.5*6m,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)

5、钢材采用 q235·bf 钢,焊条为 e43型,手工焊;

二、屋架尺寸及尺寸的确定。

1)根据车间长度、跨度及荷载情况,在屋架上下弦设置两道横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,中间各个屋架用系杆联系,支撑,屋架平面布置见下图1,图1:

2)屋面材料为预应力混凝土大型屋面板,采用无檩屋盖体系,平坡梯形钢屋架。屋面坡度。

屋架计算跨度。

屋架端部高度取:。

跨中高度:。

屋架高跨比:。

屋架跨中起拱取50 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,左半跨如图所示,左右对称,左端部间距150mm屋架几何尺寸如图 2所示。

3、支撑布置。

根据车间长度、屋架跨度、荷载情况、屋架上弦设置横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,见图1。

4、荷载的计算。

屋面荷载标准值见表 1

表1 荷载标准值。

风荷载为吸力,不考虑。

各屋架满跨与半跨内力系数见附图2。

1、荷载计算

屋面荷载汇总如表 2 所示:

表2 屋面荷载汇总。

2、荷载组合。

设计屋架时,应考虑以下三种组合:

1) 组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载。根据荷载规范,具体有以下2 种情况。

所以组合一屋架上弦节点荷载为。

2) 组合二:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板重。

全跨屋架及支撑自重:

半跨屋面板重+半跨屋面活荷载:

5、内力计算。

本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数(单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨),内力计算结果如表 3 所示。

表3屋架杆件内力组合表:

6、杆件截面计算及设计。

规定:桁架中的受压杆件的容许长细比为150,受拉杆件的容许长细比为350.可知腹杆最大内力为-354.6kn,查表得支座节点板厚度为12mm,中间节点板厚度为10mm.

1).上弦杆。

整个上弦杆的截面相同,上弦杆gf,gh都有最大内力-672.7kn,gh中节间弯矩,所以按gh杆设计。

上弦杆计算长度:

在屋架平面内,计算长度系数为 1.0,计算长度:

在屋架平面外,计算长度系数为 1.0,计算长度:

选用两个等肢角钢比较适当。节间弯矩选用等肢2l180x12,已知a=2x42.2=84.

4cm.受压最大纤维的截面抵抗矩以及i=5.59cm,i=7.

77cm.取a=10mm。相应的塑性系数。

查表得, 1.平面内稳定性验算。

此处节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件,其上作用的有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况,故取等效弯矩系数。

上弦杆在弯矩作用平面内,节间正弯矩和支座负弯矩都是最大弯矩,所以分别用最大正弯矩和最大负弯矩进行稳定性的验算。

用正弯矩:对于这种t形截面压弯杆,还应验算截面的另一侧,即。

79.70-68.39=11.31n/mm用负弯矩:

95.11+64.12=159.23n/平面内的稳定可以得到保证。

2.平面外稳定性验算。

已知平面外的计算长度=301.5cm, <150,等边角钢的边厚比b/t=180/12=150.58/b=9.

7.,由其组成的双角钢截面换算长细比为;,查表得=0.795,关于梁的整体稳定系数,现=38.

6<120,故在正负弯矩作用下分别取=1-0.0017=0.934 和=1-0.

0005=0.981。

用正弯矩:n/用负弯矩:

n/平面外的稳定性可以得到保证。

3.强度验算。

强度可以得到保证。

2)下弦杆。

整个下弦截面不变,按最大内力所在的杆cd计算。n=650.7kn.

平面内计算长度,平面外的计算长度=3m

所需截面积为选用两个等肢角钢比较适当。选用2

a=cm,=3.05cm, =4.52cm,a取10mm

n/(3).腹杆计算。

在桁架平面内支座斜杆和支座竖杆的计算长度为l,其他腹杆为0.8l.在桁架平面外支座斜杆和支座竖杆为l,其他腹杆为l..

1.端斜杆ba有最大轴压力为-351kn,l=2128mm

平面内计算长度,平面外的计算长度。

所需截面积为。

选用两个等肢角钢比较适当。选用2l75*10

a=28.2cm,=2.26cm, =3.53cm,a取12mm,支座节点板。

平面内稳定: =212.8/2.

26=94.2,=0.595, n/平面外的稳定性:

边厚比b/t=75/10=7.5<0.58l/b=17.

1, =212.8/3.53=60.

3=62.3,查表得=0.795>.,所以满足要求。

2再分式斜杆hd,该杆是由杆df和赶杆hf组成,因所受内力相同,所以截面形式设计为相同且在节点处不断开,设计值为90.1kn和-50.1kn.

采用通长杆先按90.1kn设计:

平面内计算长度,平面外的计算长度。

选用两个等肢角钢比较适当。因为所需面积过小,按最小规定截面选用,查角钢规格表得:

a=6.98cm,=1.38cm, =2.24cm,a取10mm

强度验算:

刚度验算:201.6/1.38=152.6,=403.2/2.24=180,满足。

竖杆gd最大轴压力为-54.8kn

平面内计算长度,平面外的计算长度,由于杆件内力较小,按选择,需要的回转半径为:

查型钢表,选择截面的和较上述计算的和略大些,所以选用,其几何特性为:a=7.8cm,=1.54cm, =2.43cm,a取10mm

刚度验算:

满足。整体稳定验算:

由于对x轴,y轴均属于b类截面,又有所以只需要求,查表的则:

满足。零杆根据刚度条件选择,为安装支撑,采用等肢双角钢十字形截面,由于纵向风荷载作用。支撑桁架按压杆考虑,允许长细比。

零杆gf:

选用2l45×4,a=6.98,,

零杆he:

选用2l50×4,a=7.8,,

其余各杆件的截面设计过程不再一一列出,根据各杆的内力性质,现将计算结果分别列于。

表4屋架杆件截面选择表。

注:带*号的截面为短肢相并不等边双角钢截面,不带*号的为长肢相并不等边双角钢截面或等边双角钢截面。

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