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钢结构设计》课程设计计算书。
1．荷载和内力计算。
1．1 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。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为m。
荷载。永久荷载：
预应力混凝土大型屋面板1.4×1.35＝1.89kn/m
二毡三油防水层0.35×1.35＝0.4725kn/m
找平层（20mm厚0.02×20×1.35＝0.54kn/m
80mm厚泡沫混泥土保温层0.08×6×1.35＝0.648kn/m
屋架和支撑自重0.12+0.011×30）×1.35＝0.608kn/m
管道荷载0.182×1.35＝0.2457kn/m
总计 4.404kn/m
可变荷载。屋面活荷载0.7×1.4＝0.98kn/m
积灰荷载0.75×1.4＝1.05kn/m
总计 2.03kn/m
设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：
1） 全跨永久荷载十全跨可变荷载。
全跨节点永久荷载及可变荷载：
f＝（4.404+2.03）×1.5×6＝57.91kn
２）全跨永久荷载十半跨可变荷载。
全跨节点永久荷载：f1＝4.404×1.5×6＝39.64kn
半跨节点可变荷载：f2＝4.404×1.5×6＝39.64kn
３）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。
全跨节点屋架自重：f3＝0.54×1.5×6＝4.86kn
半跨节点屋面板自重及活荷载：f3＝（1.68+0.98）×1.5×6＝23.94kn
1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
2.内力计算。
屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图见图1所示。
图1由电算先解得f＝1的屋架各杆件的内力系数（f=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1。
表13.杆件设计。
1）上弦杆。
整个上弦采用等截面，按ij、jk杆件之最大设计内力设计。
n=-1329.03kn =-1329030 n
上弦杆计算长度。
在屋架平面内：
为节间轴线长度 lox=150.8cm
在屋架平面外：
根据支撑布置和内力变化情况，取lox=3×150.8=452.4cm。
因为lox=3lox，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并（图2）。
图2腹杆最大内力n=654.38kn，查表，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。
设λ=60，查附录中附表得 φ=0.807。
需要截面积 a= =7659.9mm
需要的回转半径：
ix===2.51cmiy===7.54cm
根据需要的a、ix、iy查角钢规格表，选用2l200×125×12，a=75.824cm，ix=3.57cm，iy=9.61cm按所选角钢进行验算：
x===42.24＜[λ150
y===47.08＜[λ150
满足长细比的要求。
由于λy＞λx，只需要φy。查表得φy=0.870.
n/(aφy)= 201.47n/mm＜215n/mm
所需截面合适。
（2）下弦杆。
整个下弦采用同一截面，按最大内力所在的d e杆计算。
nmax=1286.76kn=1286760n
lox=300cm，loy=1485cm（因跨中有通长系杆）
所需截面积为。
an===5984.9mm=59.85cm
选用2l180×110×12，因loy＞＞lox，故用不等肢角钢短肢相并（图3）。
图3a=67.424cm＞59.85cm
ix=3.10cm，iy=8.76cm
x ==96.77＜350
y===169.52＜350
3）端斜杆ab（图4）
图4杆件轴力。
n=-654.38kn=-654380n
计算长度lox=loy=253.5cm，因为lox=loy，故采用不等肢角钢厂肢相并，使ix≈iy。选用2l140×90×10，则。
a=44.522cm，ix=4.47cm，iy=3.74cm
x ==56.71
y===67.78，y=0.795
因λy＞λx，只求φy。
n/(aφy)= 184.88n/mm＜215kn/mm
所需截面合适。
4）腹杆eg-gk（图5）
图5此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。
最大拉力 ngk=165.10kn
另一段 neg=132.09kn
最大压力 neg=-39.86kn
另一段 ngk=-37.09kn
再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距。
lox=230.1cm
在桁架平面外的计算长度loy按式（7.7）计算。
loy=l1（0.75+0.25）
460.2×（0.75+0.25×）=452.2cm
选用2l70×5，由附录中附表5得。
a=13.75cm，ix=2.16cm，iy=3.31cm
x ==106.5＜150
y==136.6＜150，y=0.359
80.75n/mm＜215n/mm
拉应力 á=120.07n/mm＜215n/mm
5）竖杆ie（图6）
图6n=-86.87kn=-86870n
lox=0.8l=0.8×319=225.2cm
loy=l=319cm
内力较小，按[λ]150选择，需要的回转半径为。
ix===1.70cm
iy===2.13cm
查型钢表，选截面的ix和iy较上述计算的ix和iy略大些。选用2l63×5，截面几何特性。
a=12.286cm，ix=1.94mm，iy=3.04
x==131.4＜150,x=0.381
y==105.0＜150,因λx＞λy，只求x。
185.58n/mm＜215n/mm
其余各杆件的截面选择计算过程不一一列出，现将计算结果列于表2中。
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