钢结构课程设计_完整版跨度30米长

1钢结构课程设计班级：姓名：学号：指导老师：2013年12月30日梯形钢屋架课程设计一、设计资料2（1）题号72，屋面坡度1：10，跨度30m，长度102m，，地点：哈尔滨，基本风压：0.45kN/m2,基本雪压：0.45kN/m2。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000m。（2）采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kPa，血荷载标准值为0.1kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm。（3）混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（4）屋架计算跨度：l0=30m-2×0.15m=29.7m（5）跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度mh210.20,屋架的中间高度h=3.710（为lo/8）。屋架跨中起拱按500/0l考虑，取60mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：31、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7kN/m2进行计算。4屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2(0.120.011)/kglkNm计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2）预应力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35=1.89三毡四油防水层0.40.4×1.35=0.54找平层(厚20mm)0.2×20=0.40.4×1.35=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.08×6=0.480.48×1.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011×030=0.450.45×1.35=0.608管道荷载0.10.1×1.35=0.135永久荷载总和3.234.361屋面活荷载0.70.7×1.4=0.98积灰荷载0.60.6×1.4=0.84可变荷载总和1.31.82设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载：kNF629.5565.1)82.1361.4(（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：kNF249.3965.1361.41半跨节点可变荷载：kNF38.1665.182.12（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：kNF47.565.1608.03半跨接点屋面板自重及活荷载：kNF83.2565.1)98.089.1(4（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:5由数解法解得F=1时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).然后进行组合,如下表:6杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F×①第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN)全跨①左半跨②右半跨③F1×①+F2×②F1×①＋F2×③F3×①＋F4×②F3×①＋F4×③上弦AB0.030.030.001.671.671.180.940.161.67BC、CD-10.21-7.67-2.82-567.97-526.37-446.92-253.96-128.69-567.97DE、EF-16.63-11.98-5.18-925.11-848.94-737.56-400.41-224.77-925.11FG、GH-19.87-13.51-7.08-1105.35-1001.07-895.85-457.65-291.57-1105.35HI-20.78-13.01-8.64-1155.97-1028.70-957.12-449.71-336.84-1155.97IJ、JK-21.24-13.49-8.62-1181.56-1054.61-974.84-464.63-338.84-1181.56下弦ab5.404.131.42300.40279.59135.20136.2266.22300.40bc13.8210.184.05768.79709.17608.76338.54180.21768.79cd18.5012.976.151029.14938.56826.84436.21260.051029.14de20.4813.417.861139.281023.48932.57458.41315.051139.28ef19.8110.919.911102.01956.23939.85390.17364.341102.01斜腹杆aB-10.95-8.39-2.85-609.14-567.20-476.46-276.61-133.51-609.14Bb8.876.532.60493.43455.10390.73217.19115.68493.43bD-7.44-5.18-2.52-413.88-376.86-333.29-174.50-105.79-413.88Dc5.563.542.25309.30276.21255.08121.8588.53309.30cF-4.31-2.34-2.20-239.76-207.49-205.20-84.02-80.40-239.76Fd2.831.041.98157.43128.11143.5142.3466.62157.43dH-1.680.08-1.95-93.46-64.63-97.88-2.12-59.56-97.88He0.48-1.121.7826.700.4948.00-26.3048.6048.60-26.30eg1.383.27-2.0976.77107.7319.9392.01-46.44107.73-46.447gK2.093.96-2.0976.77107.7319.9392.01-46.44107.73-42.55gI0.660.68-0.0336.7237.0425.4121.172.8437.04Aa-0.50-0.500-27.81-27.81-19.62-15.65-2.74-27.81竖杆Cb、Ec-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Gd-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Jg-1-10-55.63-55.63-39.25-31.30-5.47-55.63Ie-1.51-1.530-84.00-84.33-58.94-47.78-7.74-84.33Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.005、杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即N=-1181.56kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即mllox507.10屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取yl0为支撑点间的距离，即yl0=3×1.507=4.521m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：腹杆最大内力N=-609.14kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。8设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，得807.0（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），则需要的截面积为:2395.6809215807.01056.1181mmfNA需要的回转半径：mmmlioxx1.2560507.1mmlioyy4.7560521.4根据需要A、xi、yi查角钢表，选用2∟180×110×14，肢背间距a=12mm，则：A=78002mm，xi=30.8mm，yi=88.0mm验算：38.510.88452193.488.301507yoyyxoxxilil由于[]=150，所以满足细长比要求。因为xy，只需求y，查表得y=0.847，则MPaMPaMPaANy21585.1787800847.01056.11813故所选截面符合要求。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算.N=1139.28kNmlox3000,14850229700oyl(因跨中有通长系杆),所需截面为:2299.5298.52982151139280cmmmfNA选用2∟180×110×12,因oxoyll,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图9cmicmicmcmAyx75.8,10.3,31.5740.67223507.16975.8148535077.9610.330000yyyxxxilil故所选截面符合要求。(3)端斜杆aB杆件轴力:N=-609.14kN计算长度:mmlloyox2535因为oyoxll,故采用不等肢角钢,长肢相并,使oyoxll.选用2∟140×90×10,则A=44.6cm2，cmix47.4，cmiy73.371.5647.45.253xoxxil96.6773.35.253yoyyil因为yx，只需要求y，查表得0.764，则MPaMPaANy21577.1784460764.01014.6093所以所选截面符合要求。（4）腹杆eKeg此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力：kNNkNNeggK73.107,90.14610最大压力：kNNkNNgKeg55.42,44.46在桁架平面内的计算长度取节点中心间距mmlx23060，在桁架平面外的计算长度：cmNNlly37.450)44.4655.4225.075.0(460)25.075.0(1210选用2∟63×5，查表有：15038.14804.309.45115087.11894.16.23004.3,94.1,26.12002yyyxxxyxililcmicmicmA因yx，只需求y，查表得y=0.31，则MPaMPaANMPaMPaANy21563.11912281090.14621599.121122831.01044.4633拉应力：符合要求（5）竖杆IecmlcmllkNNyx319,2.2553198.08.033.8400由于杆件内力较小，按150][选择，则需要的回转半径为cmlicmliyyxx13.2150319][70.11502.225][00查型钢表，选截面的xi和yi较上述计算的xi和yi略大。选用2∟63×5，其几何特征为15097.10404.33191505.13194.12.25504.3,94.1,26.12002yyyxxxyxililcmicmicmA11因yx，只需求y，查表得y=0.38，则MPaMPaANy21572.180122838.01033.843符合要求。其余各杆见下表：12杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力xyxyxyxyIJ、JK-1181.56150.8452.42∟180×110×1477.933.088.848.9651.411500.847179.00de1139.2830014852∟180×110×1267.423.18.7496.77169.91350168.98Aa-27.811991992∟63×512.2861.943.04102.6065.461500.53842.07aB-609.14253.5253.52∟140×90×1044.5224.473.7456.7167.781500.764179.08Bb493.4320