钢结构课程设计 钢屋架

哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：钢结构课程设计设计题目：钢屋架设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书1.设计资料哈尔滨一金工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形钢屋架，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，上铺珍珠岩制品保温层（容重为4KN/3m，厚度8mm），采用封闭结合。卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20（抗压设计强度cf=10N/2mm）.车间内设有两台30/5T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m。2.屋架支撑布置哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书3.荷载计算桁架计算长度：02720.1526.7lm跨中及端部高度：桁架的中间高度：3.2m在26.7m的两端高度：1.865m在27m轴线处端部高度：1.85m桁架跨中起拱55(/500)mml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。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以21/cos101/101.005。换算为沿水平投影分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式(0.120.011wP跨度)计算，跨度的单位为m。标准永久荷载：预应力混凝土大型屋面板221.0051.4/1.407/kNmkNm二毡三油防水层221.0050.35/0.352/kNmkNm找平层20mm厚221.0050.0220/0.402/kNmkNm80mm厚珍珠岩保温层221.0050.084/0.322/kNmkNm桁架和支撑自重2220.12/0.01127/0.42/kNmkNmkNm管道荷载20.182/kNm合计23.085/kNm哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书标准可变荷载：屋面活荷载20.7/kNm积灰荷载20.3/kNm设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载控制的组合）全跨节点荷载设计值：222(1.353.085/1.40.70.7/1.40.90.3/)1.56FkNmkNmkNmmm47.06kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：21.11.353.085/1.56.037.48FkNmmmkN（按永久荷载控制的组合）21.21.23.085/1.5633.32FkNmmmkN(按可变荷载控制的组合)对结构有利时：21.31.03.085/1.5627.77FkNmmmkN半跨节点可变荷载设计值：222.11.4(0.70.7/0.90.3/)1.56FkNmkNmmm9.58kN（按永久荷载为主的组合）22.21.4(0.70.90.3)/1.5612.22FkNmmmkN（按可变荷载为主的的组合）（3）全跨桁包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合）全跨节点桁架自重设计值:对结构有利时，23.11.20.42/1.564.54FkNmmmkN对结构不利时，23.21.00.42/1.563.78FkNmmmkN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：224(1.21.4/1.40.7/)1.5623.94FkNmkNmmmkN（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4.内力计算采用图解法计算内力系数，再进行组合。图解法图及内力组合如下表。哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书桁架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合(1)F第二种组合第三种组合计算杆件内力全跨（1）左半跨（2）右半跨（3）1,2,(1)(2)iiFF1,2,(1)(3)iiFF3,4(1)(2)iFF3,4(1)(3)iFF上弦AB00000000BC,CD-10.41-7.66-2.75-490.00-490.00DE-16.52-11.34-5.18-777.43-777.43EF,FG-17.13-11.95-5.18-806.14-806.14GH-19.41-11.53-7.88-913.43-913.43HI,IJ-19.92-12.04-7.88-937.44-937.44下弦ab5.784.441.34272.01272.01bc13.939.904.03655.55655.55cd19.0111.967.05894.61894.61de18.449.229.22867.79867.79斜腹杆aB-10.27-7.66-2.61-483.31-483.31Bb7.925.502.42372.72372.72bD-6.52-4.16-2.36-306.83-306.83Dc4.602.532.07216.48216.48cg-3.49-0.92-2.57-164.24-164.24gE0.750.75035.3035.30gG-2.66-0.09-2.57-125.18-125.18哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书Gd0.65-1.021.6730.5921.511,22.2,FF42.071,22.2,FF-21.963,14,FF42.951,22.2,FF42.9521.96df1.283.29-2.0160.2482.581,22.2,FF24.881,12.1,FF84.573,14,FF-43.283,24,FF84.5743.28fH0.680.68032.0030.971,22.2,FF23.451,12.1,FF19.373,14,FF3.093,14,FF32.00fJ2.024.03-2.0195.06116.551,22.2,FF50.391,22.2,FF105.653,14,FF-40.483,24,FF116.5540.48竖杆Aa-0.5-0.50-23.53-23.53cb-1-10-47.06-47.06Ec-1.5-1.50-70.59-70.59Fg-1-10-47.06-47.06Hd-1.5-1.50-70.59-70.59If-1-10-47.06-47.06Je00000注:F=47.06kN;F1,1=37.48kN;F1,2=33.32kN;F1,3=27.77kN;F2,1=9.58kN;F2,2=12.22kN;F3,1=4.54kN;F3,2=3.78kN;F4=23.94kN。5.杆件设计（1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按HI，IJ杆件之最大设计内力设计。937.44937440NkNN上弦杆的计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度，0150.8xlcm在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取03150.8452.4ylcmcm因为003yxll，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。腹杆最大内力为483.31kNN，查表9.6.4.节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度用12mm。设60，查附录4得0.807。需要的截面面积：2229374405403.054.030.807215/NNAmmcmfNmm需要的回转半径：0150.82.51,60xxlcmicm0452.47.5460yylcmicm哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书根据需要的A、xi、yi查角钢规格表（附录8）。选用218011010。2256.7554.03Acmcm3.13,8.63xyicmicm11801810bt，按所选角钢进行计算：150.848.183.13oxxxlcmicm因为11/180.56/0.564524/18014.07oybtlb所以221413.7(1)52.7oyyzltbtb2241804524103.7(1)1052.718069.06[]150截面在xy和平面皆属b类，由于yzx，只需求y。查表得0.759y。22937440217.63/0.7595675yNNNmmAmm,由于217.63215100%1.2%5%215截面选择满足要求。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算。894.61894610cdNkNN450oxlcm，1335oylcm所需截面面积为：222894610416141.61215/nNNAmmcmfNmm哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书选用21409010,,OyOxll用不等肢角钢，短肢相并。2244.5241.61Acmcm2.56,6.77xyicmicm/1335/6.77197.2OyOyylicmcm/450/2.56175.8OxOxxlicmcm197.2350Oy考虑下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积：2224452221.5123936nAmmmmmm222894610227.29/215/3936nNNNmmNmmAmm不满足要求，重新选择截面。选用216010010,,OyOxll用不等肢角钢，短肢相并。2250.6341.61Acmcm2.85,7.70xyicmicm/1335/7.70173.4OyOyylicmcm/450/2.56157.9OxOxxlicmcm173.4350Oy2225063221.5124547nAmmmmmm222894610196.75/215/4547nNNNmmNmmAmm哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书（3）端斜杆aB杆件轴力：483.31483310NkNN计算长度241.3.OxOyllcm因为OxOyll,故采用不等肢角钢,长肢相并,使得xyii。选用2221258010,39.42,4.01,3.31,/80/108xyAcmicmicmbt。/241.3/4.0160.2xOxxlicmcm因为22/80.48/0.48241.3/814.48Oybtlbcmcm所以4442222221.0924131.0980(1)(1)78.515033.1241310yzyOybmmmmltmmmmmm因为yzx，只求0.697y。222483310175.90/215/0.6973942yNNNmmNmmAmm所以截面合适。（4）斜腹杆Bb杆件轴力：372.72372720NkNN0.80.825002000200Oxllmmmmcm2500250Oyllmmcm查型钢表.选用2806，截面几何特性：218.79,2.47,3.58.xyAcmicmicm/200/2.4781.0OxOxxlicmcm哈尔滨工业大学土木工程学院钢结构设计计算书/250/3.5869.8OyOyylicmcm81.0Ox222372720198.36/215/1879NNNmmNmmAmm所选截面满足要求。（4）腹杆dg-gJ此杆在g节点处不断开，采用通常杆件。最大拉力：116.55,84.57gJdgNkNNkN最大压力：43.28,40.48dggJNkNNkN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：219.3Oxlcm在桁架平面外的计算长度按式（9.6.3）计算：21140.48(0.750.25)438.6(0.7