钢屋架设计计算

钢结构课程设计计算书1钢结构课程设计学院工程技术学院班级土木0812姓名郭若男学号2008987034成绩指导老师吴开微2011年12月1日钢结构课程设计计算书2钢屋架设计计算一、设计资料某单跨单层厂房，跨度L=24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5×6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示，二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm。屋架端部高度H0=2000mm。二、支撑布置钢结构课程设计计算书3三、荷载计算1、荷载永久荷载大型屋面板0.534KN/m2屋架及支撑自重0.15KN/m2防水层0.1KN/m2悬挂管道0.05kN/m2小计∑0.834KN/m2可变荷载活载0.56KN/m2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。永久荷载设计值：1.2×0.834=1.0008kN/m2可变荷载设计值：1.4×0.56=0.784kN/m22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=（1.0008+0.784）×1.5×6=16.0632kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P1=1.0008×1.5×6=9.0072kNP2=0.784×1.5×6=7.056kN（3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×0.15×1.5×6=1.62kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4=（1.2×0.534+1.4×0.56）×1.5×6=12.8232kN以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。四、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图钢结构课程设计计算书4全跨荷载内力图左半跨荷载布置图左半跨荷载内力图右半跨荷载布置图右半跨荷载内力图钢结构课程设计计算书5内力计算表表1杆件名称杆内力系数全跨永久荷载+全跨可变荷载P=17.53kNN=P×③全跨永久荷载+半跨可变荷载P1=8.96kNP2=8.57kNN左=P1×③+P2×①N右=P1×③+P2×②全跨屋架支撑+半跨屋面板+半跨可变荷载P3=1.62kNP4=14.29kNN左=P3×③+P4×①N右=P3×③+P4×②计算内力KNP=1在左半跨在右半跨全跨①②③上弦杆10-11000000011-13-6.25-2.48-8.73-153.04-131.82-99.46-103.51-49.53-153.0413-15-9.04-4.49-13.52-237.07-198.63-159.65-151.05-86.02-237.0715-17-9.15-6.08-15.23-266.96-214.91-188.55-155.47-111.49-266.9617-18-7.36-7.36-14.72-258.14-195.06-195.06-129.07-129.07-258.14下弦杆1-23.491.254.7483.0872.3753.1957.5425.5483.082-38.003.5311.52202.04171.84133.50132.9969.05202.043-49.325.3014.62256.34210.95176.45156.9499.39256.344-58.428.7217.13300.36225.68228.25148.04152.32300.36斜腹杆1-11-6.53-2.34-8.87-155.54-135.49-99.58-107.73-47.82-155.5411-24.692.116.80119.20101.1079.0478.0041.20119.202-13-3.40-2.03-5.42-95.09-77.71-66.01-57.31-37.79-95.0913-31.881.793.6764.4049.0548.2732.8531.5564.403-15-0.70-1.80-2.50-43.76-28.35-37.79-14.01-29.75-43.7615-4-0.461.561.1019.305.9623.21-4.7324.0424.044-171.55-1.520.030.4913.53-12.7922.20-21.7122.2017-5-2.471.38-1.10-19.22-31.021.98-37.1317.92-37.13竖杆1-10-0.500.00-0.50-8.77-8.77-4.48-7.96-0.81-8.772-12-1.000.00-1.00-17.53-17.53-8.96-15.91-1.62-17.533-14-1.000.00-1.00-17.53-17.53-8.96-15.91-1.62-17.534-16-1.000.00-1.00-17.53-17.53-8.96-15.91-1.62-17.535-180.980.981.9734.4726.0526.0517.2317.2334.47五、杆件截面设计1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N=-266.96kN（压力），查《钢结构设计手册》，节点板厚度选用6mm，支座节点板厚度选用8mm。计算长度屋架平面内取节间轴线长度cmlx8.1500屋架平面外根据支撑和内力变化取cmly6.3018.15020因为yxll002，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图1所示。钢结构课程设计计算书6图1上弦截面设90，查轴心受压构件的稳定系数表621.0需要截面积232000215621.01096.266mmfNA需要回转半径cmlixx675.19015080cmliyy351.39030160根据需要的A、ix、iy，查角钢型钢表，选用2∟85690，A=22.4c㎡,ix=2.28cm,iy=4.39cm。按所选角钢进行验算6628.28.1500xxxil，6939.46.3010yyyil满足长细比：150][的要求。由于xy只需求出ymin，查轴心受压构件的稳定系数表，757.0y223/215/1572240757.01096.266mmNfmmNANy所选截面合适。2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N=300.36kN（拉力）计算长度屋架平面内取节间轴线长度cmlx3000屋架平面外根据支撑布置取cmly6000计算需要净截面面积2313972151036.300mmfNAn选用2∟90×56×5（短肢相并），见图2所示，A=14.42c㎡,ix=2.22cm,iy=4.32cm按所选角钢进行截面验算，取AAn。yyxx12钢结构课程设计计算书7图2下弦截面350][1.13522.23000xxil350][9.13832.46000yyil223/215/3.20814421036.300mmNfmmNAN所选截面满足要求。3、斜杆截面计算①斜杆1-11N=-155.5kN(压力)，l0x=l0y=l=254.3cm因为l0x=l0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix=iy选用2∟90×56×8，见图3所示，A=22.4c㎡,ix=2.28cm,iy=4.39cm图3斜杆1-11截面150][5.11128.23.2540xxxil属于b类截面150][5839.43.2540yyyil属于b类截面满足长细比：150][的要求。由于yx只需求出xmin，查轴心受压构件的稳定系数表，464.0x223/215/1502240464.0105.155mmNfmmNANx所选截面合适。②斜杆11-2N=119.20kN（拉力），l0x=0.8l=209.3cm,l0y=l=261.6cm计算需要净截面面积6xxyyxxyy6钢结构课程设计计算书8234.5542151020.119mmfNAn选用2∟40×5，见图4所示，A=7.58c㎡,ix=1.21cm,iy=1.90cm图4斜杆11-2截面验算：350][17321.13.2090xxxil350][13890.16.2610yyyil223/215/1577581020.119mmNfmmNAN所选截面满足要求。○3斜杆2-13N=-95.1kN(压力)，l0x=2302mml0y=l=2878mm计算需要净截面面积233.442215101.95mmfNAn选用2∟56×8，见图5所示，A=1674mm2,ix=1.68cm,iy=2.60cm图5斜杆2-13截面150][13768.12.2300xxxil属于b类截面150][11160.28.2870yyyil属于b类截面满足长细比：150][的要求。xxyy6xxyy6钢结构课程设计计算书9由于yx只需求出xmin，查轴心受压构件的稳定系数表，357.0x223/215/1591674357.0101.95mmNfmmNANx所选截面合适。○4斜杆13-3.N=64.39kN（拉力），l0x=0.8l=229.4cm,l0y=l=286.7cm计算需要净截面面积235.2292151039.64mmfNAn选用2∟25×4，见图6所示，A=3.72c㎡,ix=0.74cm,iy=1.30cm图6斜杆13-3截面验算：350][31074.04.2290xxxil350][22130.17.2860yyyil223/215/1.1733721039.64mmNfmmNAN所选截面满足要求。○5斜杆3-15N=-43.76kN(压力)，l0x=251.0cml0y=l=313.8cm选用2∟63×4，见图7所示，A=9.96c㎡,ix=1.96cm,iy=2.80cm图7斜杆3-15截面150][12896.10.2510xxxil属于b类截面xxyy6xxyy6钢结构课程设计计算书10150][11280.28.3130yyyil属于b类截面满足长细比：150][的要求。由于yx只需求出xmin，查轴心受压构件的稳定系数表，397.0x223/215/5.110996397.01076.43mmNfmmNANx所选截面合适。○6斜杆15-4N=24.03kN（拉力），l0x=0.8l=2502mm,l0y=l=3127cm计算需要净截面面积235.2032151003.24mmfNAn选用2∟30×3，见图8所示，A=3.50c㎡,ix=0.91cm,iy=1.47cm图8斜杆15-4截面验算：350][27591.02.2500xxxil350][21347.17.3120yyyil223/215/693501003.24mmNfmmNAN所选截面满足要求。○7斜杆4-17N=22.20kN（拉力），l0x=272.