某单跨单层厂房钢屋盖设计计算书

钢结构设计姓名：李均入学时间：学号：1151201203828专业：土木工程目录题目………………………………………………………………..3设计资料………………………………………………………......3屋架形式及几何尺寸……………..………………………………..3支撑布置……………………………………………………………3檩条设计……..……………………………………………………..4屋架设计……..……………………………………………………..6杆件截面设计.…………………………………………………….15节点连接设计……………………………………………………..21-1-（一）题目某单跨单层厂房钢屋盖设计。（二）设计资料1、钢材为Q235-B，焊条E43型。2、屋架支承于钢筋混凝土柱子上，屋架节点采用焊接方式连接。3、钢筋混凝土柱高为8m。5、厂房内有中级工作制桥式吊车，起重量为Q。6、屋面均布活荷载（不与雪何在同时考虑）为:：轻型屋面取0.30kN/㎡；但计算负荷面积不超过60㎡时，取0.5kN/㎡。7、屋架形式：三角形钢屋架。7-1长尺压型钢板屋面，屋面坡度为i=1/3，槽钢檩条（坡向间距750~850mm）。7-2屋架间距：6m。7-3屋架跨度：15m。7-4基本风压为0.35kN/㎡。7-5基本雪压为0.33kN/㎡。（三）屋架形式及几何尺寸采用三角形屋架（芬克式），坡度为i=1/3，计算跨度为-2-21m-0.3m=20.7m。跨中起拱为L/500=21000/500=42mm，H=L/6=3450mm，屋面材料采用压型钢板。屋架形式及几何尺寸如图所示。（四）支撑布置1、根据车间长度为72m，而支撑间距不宜大于60m，因此宜在沿长度方向第二柱间起布置上弦横向支撑，这样就避免了支撑间距大于60m的问题，一共两道上下弦横向支撑。具体布置如图示。2、跨度为21m18m，应设置2道垂直支撑，但是为了与上下弦的横向支撑布置在同一柱间，因此只在第二柱间起开始布置垂直支撑，为使支撑交叉杆满足45度的角度要求，在一个柱间布置两个交叉杆作为一道垂直支撑。具体布置如图示。3、屋架上弦不再设置刚性系杆，由檩条兼作刚性系杆，屋架下弦沿跨中和约1/3处设置2道柔性系杆。-3-（五）檩条设计1、荷载汇总屋架自重（包括支撑）估算公式w=×L=0.01×21=0.21kN/㎡,可变荷载：檩条坡向间距取728mm,可计算得水平间距为700mm，-4-因此可得受荷面积S=0.728×6=4.428㎡60㎡，取可变荷载为0.5kN/㎡，暂不考虑风荷载。假设檩条自重为0.13kN/㎡,即0.176kN/m。2、内力计算2-1檩条线荷载kP=0.728×0.176＋0.21＋0.5×0.728=0.71kN/m，P=1.2(0.728×0.176＋0.21)＋1.4×0.5×0.728=0.925kN/m,Px=P×sin18.43·=0.292kN/m，Py=P×cos18.43·=0.0.878kN/m。2-2弯矩设计值Mx=Py×2l/8=0.878×26/8=3.951kN/m，Mx=Px×2l/8=0.878×23/8=0.329kN/m。2-3截面初选及强度验算-5-nxW=xyxMMf=3.95150.3291.05215=24.793cm选用【10，自重为0.098kN/m，小于假设值，加上拉条重量认为与假设值相等，查表得xW=39.73cm，maxyW=16.83cm，minyW=7.83cm，xI=1984cm，xi=3.95cm,yi=1.41cm,由于计算截面有孔眼削弱，考虑0.9的折减系数，则可得净截面模量为nxW=35.733cm，maxnyW=15.123cm，minnyW=7.023cm，屋面能阻止檩条失稳和扭转，塑性截面发展系数x=1.05，y=1.2截面a点和b点强度为a=xxnxMW＋minyynyMW=633.951101.0535.7310＋630.329101.27.0210=144.37Mpaf=215Mpab=xxnxMW＋maxyynyMW=633.951101.0535.7310＋630.329101.215.1210=123.45Mpaf=215Mpa2-4挠度计算V=4385×4yxqlEI=43854540.71/cos18.4360002.061019810=24.71mm150l=40mm2-5构造要求x=6000/39.5=151.9200满足要求y方向有系杆，可不推算，即也满足要求此檩条可兼作屋架平面内支撑竖杆或刚性系杆-6-（六）屋架设计1、荷载计算1-1永久荷载（对水平投影面）屋面板0.2kN/㎡檩条自重0.13kN/㎡屋架及支撑重0.21kN/㎡合计0.54kN/㎡1-2可变荷载1-2-1屋面荷载：此屋架仅受一可变荷载作用且受荷面积为6×21=12660㎡,取为0.3kN/㎡，与雪荷载相同，因此取屋面活载为0.3kN/㎡。b.风荷载：基本风压为0.35kN/㎡1-3荷载组合a.恒载＋活载b.恒载＋半跨活载c.恒载＋风载1-4上弦节点荷载上弦节点恒载标准值为P1=0.54×6×0.728=2.39kN下弦节点恒载标准值为P2=0.3×6×0.728=1.33kN假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值1.2-7-×2.39＋1.4×1.33=4.73kN假定基本组合由恒载荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为1.35×2.39＋1.4×0.7×1.33=3.55kN综上所述，本工程的屋面荷载组合由可变荷载组合控制上弦节点恒荷载集中荷载（P表示恒荷载）上弦节点活荷载集中荷载（P表示活荷载）-8-上弦集中荷载及节点荷载汇总表荷载形式荷载分类集中荷载（设计值）P（kN）节点荷载（设计值）3P（kN）备注恒荷载2.7228.166P=1.2×0.54×0.7×6=2.722kN活荷载1.7645.292P=1.4×0.3×0.7×6=1.764kN恒荷载+活荷载4.48613.458P=2.722+1.764=4.486kN1-5风荷载设计值因为钢筋混凝土柱高为8m，故取风压高度变化系数为z=1-9-上弦节点风荷载计算简图风载体形系数背风面s=－0.5迎风面s=－0.328坡度i=1/3即=18.43计算主要承重结构kszsWw迎风面W1=－1.4×0.328×1×0.35=－0.161kN/㎡方向垂直屋面，为风吸力；迎风面W2=－1.4×0.5×1×0.35=－0.245kN/㎡方向垂直屋面，为风吸力。W1与W2垂直于水平面，分力均小于永久荷载（荷载分项系数取1.2）所以永久荷载与风荷载联合作用不致使杆件内力变号，因此，风荷载影响可不考虑。1-6屋架上弦在檩条处集中荷载设计值为Q=（1.2×0.54＋1.4×0.35）×0.700×6=4.486kN2、内力计算与内力组合上弦杆因有节间荷载故为压弯杆件，将轴力与弯矩的计算分开进行，计算杆件轴力时，取屋架上弦节点处集中荷载为3Q，将3Q乘以内力图中的内力系数即得各杆件的轴力。-10-跨度中央每侧各两根腹杆按照压杆控制其长细比，因此可不考虑半跨荷载作用的情况，只计算全跨满载时的杆件内力。2-1轴力计算11sin151.5042.70()NN压122cos040.51()NNN拉1142.73sin041.75()NN压223cos02.85()NN压-11-11sin2.85sin04.51()NN拉122cos2.85cos40.51036.00()NNN拉223coscos4.51sin04.51()NN压121sin3sin4.51cos41.75034.20()NNN压223cos02.85()NN压222.85coscos04.5()NN拉-12-22sin4.5sin3cos04.98()NN压1214.5cos34.23sincos040.08()NNN压1140.083sin039.13()NN压11sin4.98cos4.51cos013()NN拉122cos4.51sin4.98sin36023.26()NNN拉-13-116.742.85sin4.5sin017.5()NN拉113(17.5cos)2(39.13cos)200.75()0NN拉将以上结果与结构力学求解器的结果进行对照，误差较小，故可视为计算正确。标题:三角形钢屋架内力计算内力计算杆端内力值(乘子=1)-----------------------------------------------------------------------------------------------14-杆端1杆端2单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩----------------------------------------------------------------------------------------------1-44.01644870.78298482-0.00000000-44.01644870.78298482569.4835452-43.61629920.01491336569.483545-43.61629920.01491336580.3303863-43.0905972-0.79789818580.330386-43.0905972-0.797898180.000000004-42.94155261.041140210.00000000-42.94155261.04114021757.2461165-43.0160749-0.09077537757.246116-43.0160749-0.09077537691.2230236-42.6100565-0.95036484691.223023-42.6100565-0.950364840.000000007-35.41910260.98220771-0.00000000-35.41910260.98220771714.3831048-35.2131590-0.03268682714.383104-35.2131590-0.03268682690.6092029-34.6135064-0.94952089690.609202-34.6135064-0.949520890.0000000010-41.21483020.95821255-0.00000000-41.21483020.95821255696.93085011-40.8152524-0.01235528696.930850-40.8152524-0.01235528687.94455912-40.4412679-0.94585727687.944559-40.4412679-0.945857270.0000000013-39.78871360.970135450.00000000-39.78871360.97013545705.60266514-39.6148038-0.02245903705.602665-39.6148038-0.02245903689.26767515-39.3369184-0.94767642689.267675-39.3369184-0.947676420.0000000016-39.06793240.845305580.00000000-39.06793240.84530558614.81092117-39.21465430.09797009614.810921-39.21465430.09797009686.06690418-3