钢屋架设计计算。
一、设计资料。
1． 车间基本参数。
某公司因生产需要，建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图。
车间采用排架结构，下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。车间内设有一台a4工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面1.8m，轨道高度130mm。
混凝土排架柱采用实腹矩形柱；吊车梁可以采用t形或矩形钢筋混凝土吊车梁，也可以采用h形截面钢吊车梁(二选一)，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。
车间屋面采用75mm厚彩色夹芯钢板，屋面檩条为卷边c型钢（c180×70×20×2.5），檩条间距约1.5m;车间四周围护墙采用240mm厚砖墙，内外各抹灰20mm厚，表面刷涂料；纵墙塑钢窗洞高为1.
8m、宽为2.4m，共上下两层。
2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级。
屋面活荷载标准值：0.5kn/m2(不上人屋面，无积灰荷载)；
基本风压：0.45kn/m2；
基本雪压：0.30kn/m2；
屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重标准值：0.25kn/m2（按投影面积）；
钢屋架及屋面支撑自重标准值（估算）：0.35kn/m2（按投影面积）；
钢筋混凝土自重25 kn/m3；砖及抹灰自重20 kn/m3；回填土自重20 kn/m3；
抗震设防等级：6度。
3、荷载组合。
钢屋架。为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：
全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。最后列表进行下述两种荷载组合：
1.2×全跨永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max；
1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载）max。
排架柱。为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱铰接连接。屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。
首先分别计算下述八种荷载标准值作用下一榀典型排架的内力：永久荷载、屋面活荷载、左（或右）墙面风荷载、吊车左（或右）刹车力、吊车靠近左(或右)时的竖向荷载；然后列表进行排架柱的内力组合。组合情况考虑以下六种：
1.2×永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max；
1.2×永久荷载+1.4×墙面风荷载；
1.2×永久荷载+1.4×吊车竖向荷载；
1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×墙面风荷载；
1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×吊车竖向荷载；
1.2×永久荷载+0.9×1.
4×（屋面活荷载，雪荷载）max+0.9×1.4×墙面风荷载+0.
9×1.4×吊车竖向荷载+0.9×1.
4×吊车水平荷载。
4、地质情况。
经勘测，地表土为人工填土，1.2m厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖除；其下为粘土，地基承载力特征值，压缩模量，适宜作为地基持力层。场地地下水静止水位埋深为10.
5米，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。最大冻土深度可按0.5m考虑。
5、主要构件材料。
钢筋：纵向受力钢筋采用hrb335级钢筋，箍筋采用hpb235级钢筋；
混凝土：c20~ c30；
钢材：q235-b或q345-b。
6、钢屋架形式为梯形钢屋架，吊车吨位为5t，牛腿柱顶标高为6.3m。
结构布置。钢屋架计算。
一、设计资料。
取屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。
二、屋架布置及几何尺寸。
屋架几何尺寸图。
屋架计算跨度=24000-300=23700mm。
屋架端部高度h0=2000mm。
三、荷载组合。
设计屋架时，考虑以下两种荷载组合：
1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载。
2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载。
恒载设计值按分项系数为1.2, q1=1.2×0.6=0.72 kn/m2 ，按1.35为1.35×0.6=0.81 kn/m2
活载计算：分项系数1.4，q2=１.4×0.5=0.7 kn/m2
活荷载0.5 kn/m2>雪荷载0.3 kn/m2
永久荷载控制的组合：0.81+0.7×0.7=1.30 kn/m2
可变荷载控制的组合：0.72+0.7=1.42 kn/m2
取可变荷载控制的组合，节点荷载p1=0.72×1.5×6=6.48kn
节点荷载p2=0.7×1.5×6=6.30kn
四、内力计算。
按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。
全跨荷载布置图。
全跨荷载内力图。
左半跨荷载布置图。
左半跨荷载内力图。
内力计算表。
五、杆件截面设计。
1、上弦杆截面计算。
整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算n = 204.61kn（压力），查《钢结构设计手册》，节点板厚度选用8mm，支座节点板厚度选用10mm。
计算长度屋架平面内取节间轴线长度。
屋架平面外根据支撑和内力变化取。
因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图1所示。
图1上弦截面。
设，查轴心受压构件的稳定系数表。
需要截面积。
需要回转半径。
根据需要的a 、 ix 、iy ，查角钢型钢表，选用2∟，a = 44.6 c㎡ ,ix = 2.56 cm , iy =6.69 cm。
按所选角钢进行验算。
满足长细比：的要求。
由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，
所选截面合适。
2、下弦杆截面计算。
整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，n=204.99kn （拉力）
计算长度屋架平面内取节间轴线长度。
屋架平面外根据支撑布置取。
计算需要净截面面积。
选用2∟80×50×5（短肢相并），见图2所示，a =12.74 c㎡ ,ix =1.42 cm , iy =3.95cm
按所选角钢进行截面验算，取。
图2 下弦截面。
所选截面满足要求。
3、斜杆和竖杆截面计算。
斜杆ak和斜杆bm合并。
n = 113.61kn (压力)， l0x =2516mm , l0y = l =2809mm
计算需要净截面面积。
选用2∟63×6，见图3所示，a =1458mm2 , ix =1.93cm , iy = 2.84cm
图3斜杆bm截面。
属于b类截面。
属于b类截面。
满足长细比：的要求。
由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，
所选截面合适。
斜杆kb和斜杆ｍｃ合并。
n = 90.23kn（拉力），l0x = 0.8l = 224.72cm, l0y = l =280.9 cm
计算需要净截面面积。
选用2∟45×5，见图4所示，a =8.58 c㎡ ,ix = 1.37 cm , iy = 2.11 cm
图 4斜杆mc截面。
验算：所选截面满足要求。
斜杆co和斜杆qe合并。
n =-34.38kn (压力)，l0x =2594.4mm l0y = l =3243mm
选用2∟63×6，见图5所示，a =14.58mm2 , ix =1.93cm , iy = 2.84cm
图5斜杆qe截面。
属于b类截面。
属于b类截面。
满足长细比：的要求。
由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，
所选截面合适。
斜杆od n =18.83kn（拉力），l0x = 0.8l = 241.84cm, l0y = l =302.3 cm
计算需要净截面面积。
选用2∟45×5，见图6所示，a =8.58 c㎡ ,ix =1.37 cm , iy =2.11 cm
图 6 斜杆od截面。
验算：所选截面满足要求。
斜杆dq和竖杆aj、竖杆bl、竖杆cn、竖杆pd合并。
n =-12.78kn (压力)，l0x =259.44cm l0y = l =324.3cm
选用2∟63×6，见图7所示，a =14.58c㎡ ,ix = 1.93cm , iy = 2.84cm
图7 斜杆dq截面。
属于b类截面。
属于b类截面。
满足长细比：的要求。
由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，
所选截面合适。
竖杆ren =20.45kn (拉力)， l0x =2400mm l0y =3000mm
计算需要净截面面积。
选用2∟63×6， a =14.58 c㎡ ,ix = 2.43cm , iy = 1.24cm
满足长细比：的要求。
所选截面合适。
图８中竖杆re截面图。
屋架杆件一览表。
六、节点设计。
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指导教师 曹现雷。班级 土133班。姓名 杨骏。学号 139044535 日期 2016.4.24 目录。一 设计资料1 二 屋架形式及几何尺寸1 三 支撑的布置2 四 檩条的布置3 五 材料自重及荷载4 六 荷载计算4 七 杆件截面选择5 八 各腹杆的焊缝尺寸计算10 九 节点板的设计11 一 设...
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