30M钢屋架计算书2

土木工程专业钢结构课程设计1－、设计资料一）题目：设计某车间（无吊车、无天窗、无振动设备）二）设计资料1、车间柱网布置图（L×240m）2、屋架支承于钢筋混凝土柱顶3、屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考虑作为支撑用）4、柱距6m，厂房跨度L＝30m。5、柱网布置如下：图2屋架几何轴线图三）荷载：屋架自重＝（120+11L）N/m2,L――屋架跨度静载取值情况荷载类型序号荷载名称重量静载（Ⅰ）1预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1000N/m22二毡三油加绿豆沙250N/m23找平层2cm厚200N/m24保温层700N/m25支撑重量50N/m2活载（Ⅱ）ab活载活载+积灰荷载300N/m2500N/m2类型考虑荷载乙Ⅰ-1，Ⅰ-2，Ⅰ-3，Ⅰ-4，I-5土木工程专业钢结构课程设计2荷载内力系数图：四）设计要求（根据教师指定的一个题目）1、屋面支撑布置图2、屋架内力计算3、设计杆件截面4、设计节点5、绘制屋架施工图（A1硫酸图纸或白纸图）二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图所示。土木工程专业钢结构课程设计3屋架支撑布置见下图所示。屋架上弦支撑布置图符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）；CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图土木工程专业钢结构课程设计4三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值三毡四油加绿豆沙0.25kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.2kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板1.0kN/㎡钢屋架和支撑自重0.05+0.12+0.011×30=0.5kN/㎡总计2.65kN/㎡可变荷载标准值活荷载0.3kN/㎡总计0.30kN/㎡永久荷载设计值1.35×2.65=3.577kN/㎡（由可变荷载控制）可变荷载设计值1.4×0.3=0.42kN/㎡2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载P=（3.577+0.42)×1.5×6=35.97kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载1P=3.577×1.5×6=32.19kN2P=0.42×1.5×6=3.78kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载3P=0.5×1.2×1.5×6=5.4kN4P=(1×1.35+0.42)×1.5×6=15.59kN3.内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。土木工程专业钢结构课程设计5杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F*①计算杆件内力（KN)全跨①左半跨①右半跨②上弦AG000.000.000.00GB.BH-8.199-3.118-11.32-407.07407.07HC,CI12.518-5.6496.87247.08268.43IDDJ13.837-7.6496.19222.58251.50JE13.014-9.2683.75134.74223.12EKKF-13.482-9.265-22.75-818.21818.21下弦ab4.6881.6566.34228.19228.19bc10.754.44115.19546.42546.42cd13.4246.67120.10722.82722.82de13.5868.45722.04792.89792.89ef10.55210.55221.10759.11759.11斜腹杆aG斜-8.442-2.982-11.42-410.92410.92Gb6.2482.6058.85318.44318.44Bh-4.935-2.547-7.48-269.13269.13Hc3.2422.2455.49197.37197.37Ci-2.015-2.184-4.20-151.04151.04Id0.7131.9492.6695.7595.75Dj0.408-1.912-1.50-54.1055.64je-1.4411.7240.2810.1829.06el3.676-2.0421.6358.7766.49LE0.64700.6523.2723.27LF4.391-2.4071.9871.3680.46竖杆竖Aa-0.50-0.50-17.9917.99Bb-10-1.00-35.9735.97Cc-10-1.00-35.9735.97Dd-10-1.00-35.9735.97Ee-10-1.00-35.9735.97Ff000.000.000.00KL-10-1.00-35.9735.97注：表内负责表示压力；正值表示拉力土木工程专业钢结构课程设计6图3屋架接点图四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-410.92KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-818.21KN计算长度：屋架平面内取节间轴线长度Oxl=150.8cm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：Oyl=4500cm因为3Oxl≈Oyl，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图4图4上弦截面设=60，查轴心受力稳定系数表，=0.807需要截面积*A=fN.=215*807.0818210=47152mm需要回转半径*xi=601508oxl=2.51cm*yi=450060oxl=7.50cm土木工程专业钢结构课程设计7根据需要的*A、*xi、*yi查角钢型钢表，初选2L16010014，A=69402mm，xi=2.80cm，yi=7.86m。按所选角钢进行验算x=xoxil=828150..=52.9＜[λ]=150y=yoyil=4507.86=57＜[λ]=150由于xy，只需求出miny，查轴心受力稳定系数表，x＝0.823AN.=6940*823.0818210143N/2mm215N/2mm所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=792.89kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Oxl=3000mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl=14850mm计算需要净截面面积*A=fN=2157928903687.82mm选用2L1409014（短肢相并），见图5。图5下弦截面A=69402mm，xi=2.51cm，yi=6.93cm。按所选角钢进行截面验算，取AAn（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm，则可不计截面削弱影响）AN=6100792890=130N/2mm215N/2mm土木工程专业钢结构课程设计8x=xoxil51.2300=119.5[]=350y=93.61475yoyil212.8[]=350所选截面满足要求。3.端斜杆Ba已知N＝-410.92kN，Oxl＝Oyl＝244.5cm因为Oxl＝Oyl，故采用等肢角钢，使xi＝yi选用角钢2L10012,见图6图6端斜杆BaA＝45602mm，xi＝3.03cm，yi＝4.64cm截面刚度和稳定验算x=03.35.244xoxil=80.6[]=150y=64.45.244yoyil=52.7[]=150由于1092535805803832110/..b/l.../t/boy=14.73557219253104750175447501224224.)...(.)tlb.(oyyyzxmin0.6624AN.=4560*662.0410920=136.1N/2mm215N/2mm所选截面满足要求。填板放两块，a=84.6cm＜40xi=40×3.03=121.2cm土木工程专业钢结构课程设计94.斜杆Gb已知N=318.44kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Oxl=0.8×l=0.8×2444=1955.2mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl=2444mm选用2L1006，见图7。图7斜杆BbA=23862mm，xi=3.10cm，yi=4.44cm。AN=2386318440=133.46N/2mm215N/2mmx=xoxil10.32.1955=63.07[]=350y=44.42444yoyil55.5[]=350所选截面满足要求。填板放两块，a=87.4cm＜80xi=80×3.10=248cm5.再分腹杆e1F1N1eN=-80.46kN，2N1lFN=-66.49kN，1=4590mm计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Oxl=0.8×l=0.8×2695=2156mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl=1（0.75+0.2521NN）=4590（0.75+0.2549.6646.80）=4831mm土木工程专业钢结构课程设计10选用2L1006，见图8。8再分腹杆c1G图9中竖杆JeA=23862mm，xi=3.10cm，yi=4.44cm。x=xoxil10.36.215=69.5[]=350y=44.44831yoyil108.8[]=350由于1064395805807166010/..b/l.../t/boy=25.5810560643910475019947501224224.)...()tlb.(oyyyzyzmin0.5182AN.=2386*518.080460=65.1N/2mm215N/2mm所选截面满足要求填板放两块，a=109.9cm＜40xi=40×3.10=124cm6.中竖杆Je已知N＝0，ll9.00＝0.9339＝305.1cm中间竖杆选用2L756的角钢，并采用十字形截面，见图9A=17.62cm,4520.ixcm,91.21.3050xooxil=103.6[]=150所选截面满足要求土木工程专业钢结构课程设计11填板放五块，a=60.3cm400xi=40×2.45=98c.其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2土木工程专业钢结构课程设计12杆件名称内力设计值N（KN）计算长度（cm）选用截面截面积A（2cm）回转半径（cm）max[λ]min计算应力（N/2mm）xl0yl0xiyi上弦杆-818.21150.8300短肢相并2L160*100*1469.42.807.8653.91500.8384-192下弦杆792.894501335短肢相并2L140*90*14612.516.93179.3350/191.7aG410.92253.9253.9T型截面2L100*1245.63.034.6483.81500.6624-205Gb318.44209.76262.2T型截面2L100*623.863.104.4467.7350/208.3Bh269.1327392191.22L125×80×1039.422.266.11121.191500.662468.27Hc197.3724471957.62L80×56×819.731.3840.2177.321500.7146100.03Ci-151.0430032402.42L80×56×819.731.3840.2217.61350/76.55Id95.7530072405.62L125×80×1039.422.266.11133.051500.570124.29Dj-55.6432832626.42L125×80×1039.422.266.11145.27350/14.11je-29.0632