30m跨度普通钢桁架设计计算书

钢结构设计计算书姓名：班级：学号：指导教师：实用标准文案精彩文档一、设计资料：1.结构形式:某厂房总长度108m，跨度为24m，纵向柱距6m，厂房建筑采用封闭结合。采用钢筋混凝土柱,梯形钢屋架，柱的混凝土强度等级为C30，上柱截面400mm×400mm，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台50/10t（中级工作制），锻锤为2台5t。2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材为Q345A钢，焊条为E50型。3.屋盖结构及荷载标准值（水平投影面计）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上。荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以可kN/m2为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。积灰荷载标准值：0.5kN/m2。③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kN/m2水泥砂浆找平层0.50kN/m2保温层0.80kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/m2预应力混凝土屋面板1.50kN/m2④桁架计算跨度：02420.1523.7lm实用标准文案精彩文档跨中及端部高度：桁架的中间高度：3.490hm在23.7m的两端高度：02.005hm在30m轴线处的端部高度：01.990hm桁架跨中起拱50mm二、结构形式与布置图：桁架形式及几何尺寸如图1所示：图1桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置图如图2所示：实用标准文案精彩文档图2实用标准文案精彩文档三、荷载计算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。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以21/cos101/101.005换算为沿水平投影面分布的荷载。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支撑）计算，跨度单位m。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层1.005×0.4kN/m2=0.402kN/m2水泥砂浆找平层1.005×0.5kN/m2=0.503kN/m2保温层1.005×0.8kN/m2=0.804kN/m2一毡二油隔气层1.005×0.05kN/m2=0.050kN/m2水泥砂浆找平层1.005×0.4kN/m2=0.402kN/m2预应力混凝土屋面板1.005×1.5kN/m2=1.508kN/m2桁架和支撑自重0.12KN/m2+0.011×24kN/m2=0.384kN/m2总计：4.053kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载0.7kN/m2积灰荷载0.5kN/m22、荷载组合：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（按永久荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值：F=（1.35×4.053kN/㎡+1.4×0.7×0.7kN/㎡+1.4×0.9×0.5kN/㎡）×1.5m×6m=61.09kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载实用标准文案精彩文档全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：F1.1=1.35×4.053kN/㎡×1.5m×6m=49.24kN(按永久荷载为主的组合)F1.2=1.2×4.053kN/㎡×1.5m×6m=43.77kN(按可变荷载为主的组合)对结构有利时：F1.3=1.0×4.053kN/㎡×1.5m×6m=36.48kN半跨节点可变荷载设计值：F2.1=1.4×（0.7×0.7kN/㎡+0.9×0.5kN/㎡）×1.5m×6m=11.84kN(按永久荷载为主的组合)F2.2=1.4×（0.7+0.9×0.5）kN/㎡×1.5m×6m=14.49kN(按可变荷载为主的组合)(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)全跨节点屋架自重设计值：对结构不利时：F3.1=1.2×0.384kN/㎡×1.5m×6m=4.15kN对结构有利时：F3.2=1.0×0.384kN/㎡×1.5m×6m=3.46kN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F4=（1.2×1.5kN/㎡+1.4×0.7kN/㎡）×1.5×6=25.02kN（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图3。实用标准文案精彩文档图3单位力作用下计算详图四、内力计算由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）见图4。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.（a）实用标准文案精彩文档(b)图4桁架各杆件的内力系数表1桁架杆件内力组合表杆件名称内力系数(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，i×①+F2，i×②F1，i×①+F2，i×③F3，i×①+F4×②F3，i×①+F4×③上弦AB000000000BC、CD-8.72-6.25-2.47-532.70-532.70DE、EF-13.53-9.04-4.49-826.55-826.55FG、GH-15.26-9.17-6.09-932.23-932.23HI-14.71-7.38-7.38-898.63-898.63下弦ac4.733.481.25288.96288.96ce11.538.003.53704.37704.37eg14.659.345.31894.97894.97gi15.178.446.73926.74926.74斜腹杆aB-8.87-6.53-2.34-541.87-541.87Bc6.884.762.12420.30420.30cD-5.44-3.41-2.03-332.33-332.33De3.71.901.80226.03226.03实用标准文案精彩文档eF-2.46-0.71-1.75-150.28-129.54(F1，1,F2,1)-141.85(F1，1,F2,1)-27.97(F3，1,F4)-53.99(F3，1,F4)-150.28Fg1.11-0.451.5667.8149.33(F1，1,F2,1)73.36(F1，1,F2,1)-7.42(F3，2,F4)43.64(F3，1,F4)-7.4273.36gH0.021.55-1.531.2223.33(F1，2,F2,2)-21.44(F1，3,F2,2)38.86(F3，1,F4)-38.21(F3，2,F4)-38.2138.86Hi-1.08-2.471.39-65.98-83.06(F1，2,F2,2)-36.72(F1，1,F2,1)-66.28(F3，1,F4)31.04(F3，2,F4)-83.0631.04竖杆Aa-0.50-0.500-30.55-30.55Cc-1.00-1.000-61.09-61.09Ee-1.00-1.000-61.09-61.09Gg-1.00-1.000-61.09-61.09Ii1.940.970.97118.51118.51注：F=61.09kN；F1.1=49.24kN；F1.2=43.77kN；F1.3=36.48kN；F2.1=11.84kN；F2.2=14.49kN；F3.1=4.15kN；F3.2=3.46kN；F4=25.02kN。四、杆件设计1、上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG、GH杆之最大设计内力设计。N=932.23kN。上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：cmlox8.150在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：cmcmloy6.3018.1502因为oxoyll2，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(图5)。腹杆最大内力N=541.87kN，查表9.6.4，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。设λ=60，查附录4得0.807需要截面积：实用标准文案精彩文档322932.231037260.807310/NNAmmfNmm需要回转半径：cmcmlioxx51.2608.150，cmcmlioyy03.5606.301根据需要的A、xi、yi查角钢型钢规格表(附录8)，选2L140×90×10，A=44522mm，xi=2.56cm、yi=6.85cm，b1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算：91.5856.28.150cmcmilxoxx，301.644.036.85oyyylcmicm因为06.12140/301656.0/56.014/101bltby所以15013.541407.521030161101407.37.5217.342241221btltboyyz满足允许长细比的要求。截面在x和y平面皆属b类，由于xyz，只需求x。查附录得0.743x。3222932.2310281.82/310/0.7434452xNNNmmNmmAmm，所选截面合适。图52、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算:N926.74kNgi计算长度：,3000cmlx01185ylcm所需净截面面积为：实用标准文案精彩文档22389.29/3101074.926cmmmNNfNAn选用2L140×90×8。因为xyll00，故用不等肢角钢，短肢相并(图6)。A=36.08cm229.89cm22.587,6.80xyicmicm。00/1185/6.80174.26250yyyli考虑下弦有2φ21.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积：23092125.2123608mmAn3222926.7410299.72/310/3092nNNNmmNmmAmm所选取的截面满足要求。图63、端斜杆(aB杆)：杆件轴力：N=-541.87kN计算长度:,5.25300cmllyx因为yxll00，故采用不等肢角钢，长肢相并，使yxii。选用角钢2L125×80×10(图7)。A=39.42cm2,23.98,3.39,/80/108xyicmicmbt。截面刚度和稳定性验算：实用标准文案精彩文档253.563.69[]1503.98oxxxlcmicm，因为202/80.48/0.482535/8015.21ybtlb442222201.09253.51.09801179.97[]1503.39253510yzyyblt因xyz，只求0.576y：3222541.8710238.65/310/0.5763942yNNNmmNmmAmm，所需截面合适。图74、腹杆Hi:最大拉力：31.04HiNkN最大压力：83.06HiNkN桁架平面内计算长度：cmcmllx6.2693378.08.00桁架平面外计算长度：cmlly3370选用2L70×4（图8），A=11.142cm，xi=2.18cm、yi=3.29cm，b/t=70/4=17.5,按所选角钢进行验算：15067.12318.26.269cmcmilxoxx，337102.431503.29oyyylcmicm实用标准文案精彩文档因为0/17.50.58/0.583370/7027.92ybtlb所以15086.1084337070475.0143.102475.012242204tlbyyyz满足允许长细