27m梯形屋架课程设计

[键入文字][键入文字]第1页课程设计成果院（系）:____班级:学生姓名:学号:设计地点（单位）：_______________设计题目:___________完成日期：年月日指导教师评语:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩(五级记分制):________________教师签名:_________________________目录[键入文字][键入文字]第2页钢结构课程设计计算书——钢屋架设计一、设计资料.......................................................3二、结构形式与布置.................................................31、屋架形式与几何尺寸...........................................32、梯形钢屋架支撑布置...........................................4三、荷载计算.......................................................5四、内力计算.......................................................7五、杆件设计.......................................................81、上弦杆.......................................................82、下弦杆.......................................................93、斜腹杆.......................................................94、竖杆................................................................15六、结点设计......................................................201、下弦结点....................................................202、上弦结点....................................................263、屋脊结点....................................................324、支座结点.....................................................33七、参考资料......................................................36钢结构课程设计计算书——钢屋架设计[键入文字][键入文字]第3页一、设计资料某地一机械加工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形钢屋架，封闭结合1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），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，上柱截面400×400mm，钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载标准值0.6KN/m2,风荷载标准值0.55KN/m2。1、屋架计算跨度：mmml7.2615.022702、跨中及端部高度：屋架在27m轴线处的端部高度为mh000.2'0则屋架在26.7m处两端的高度为mh015.210115.020屋架中间的高度为milhh350.31017.2621015.22100）～，满足刚度要求的约为6108(lll，屋架跨中起拱高度按500l考虑，取60mm。二、结构形式与布置1、屋架形式及几何尺寸如图1所示。图1梯形屋架形式和几何尺寸2、梯形钢屋架支撑布置[键入文字][键入文字]第4页根据厂房长度)6096(mm、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置水平支撑的柱间，于屋架跨中喝两端各设置一道垂直支撑。梯形钢屋架的支撑布置图如下（图2）。[键入文字][键入文字]第5页图2梯形钢屋架支撑布置SC—上弦支撑；XC—下弦支撑；CC—垂直支撑；GG—刚性系杆；LG—柔性系杆三、荷载计算屋面荷载与活荷载不会同时出现，计算时取较大的荷载标准值进行计算，故取屋面荷载0.7KN/m进行计算，由于本题属于无檩缓坡，可不计算风荷载。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式mKNlgk/)011.0117.0(计算，跨度单位为米（m）。确定最不利荷载效应控制组合：（G＝1.2或1.35；Q＝1.4；屋面荷载的组合系数取Ci＝0.7；积灰荷载的组合系数取Ci＝0.9）可变荷载效应控制组合：22110/873.4)6.09.04.17.07.04.1614.22.1(0.1)(mKNniQiKCiQiKQQGKG永久荷载效应控制组合：210/971.4)6.09.04.17.07.04.1614.235.1(0.1)(mKNniQiKCiQiGKG故按永久荷载效应控制组合计算取值，永久荷载分项系数取＝G1.35，可变荷载分项[键入文字][键入文字]第6页系数取＝Q1.4，屋面荷载的组合系数取Ci=0.7，积灰荷载的组合系数取Ci=0.9。荷载计算结果见下表。荷载计算表荷载名称标准值（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）0.30.3×1.35=0.405100mm厚泡沫混凝土保温层0.1×1=0.10.1×1.35=0.135屋架和支撑自重0.117+0.011×27=0.4140.414×1.35=0.599永久荷载总和2.6143.529屋面荷载0.70.7×0.7×1.4=0.686积灰荷载0.60.9×0.4×1.4=0.756可变荷载总和1.31.442设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合1、全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(3.529＋1.442)×1.5×6=44.739KN2、全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=3.529×1.5×6=31.761KN半跨节点可变荷载：F2=1.442×1.5×6=12.978KN3、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：F3=0.559×1.5×6=5.031KN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.686）×1.5×6=23.184KN1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。[键入文字][键入文字]第7页四、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图3。图3屋架计算简图由图解法或数解法解的F=1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）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如附表一所示。附表一屋架构件内力组合表。[键入文字][键入文字]第8页五、杆件设计（见附表二屋架杆件截面选用表）1、上弦杆H－I、I－J整个上弦采用等截面，按H－I、I－J杆件的最大设计内力设计，即：N＝-865.71KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，即mmllx150700在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力变化情况，取yl0为侧向支撑点间的距离，即mmly4521150730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3。图3短肢相并腹杆最大内力N=-458.81kN,查表中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设60，查Q235钢的稳定系数表，可得807.0（由双角钢组成的T形截面属于b类），则所需要的截面积为：235.4989215807.01071.865mmfNA需要的回转半径为mmlixx1.256015070；mmliyy35.756045210根据需要的A、xi、yi查角钢规格表，选用2∟160×100×10，肢背间距a=12mm，则：A=2×25.3＝50.60cm2，xi=2.85cm，yi=7.78cm按所选角钢进行验算：[键入文字][键入文字]第9页15088.525.2815070xxxil15011.588.7745210yyyil由于xyybltb且,82.15160452156.056.00.1610160101所以可近似取yyz由查b类截面得818.0yz2223/215/32.209106.50818.01071.865mmNfmmNANyz故所选截面合适。2．下弦杆d－e整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算。N=871.25kN，mmlmmlyx13350226700300000，（因跨中有通长系杆）。所需的截面积为：223523.403.40522151025.871cmmmfNA因xyll00，故用不等肢角钢，短肢相并，采用2∟140×90×10，如图3。则：A=44.60cm2，xi=2.56cm，yi=6.85cm35019.1176.2530000xxxil35089.1945.68133500yyyil拉应力：223/215/35.195446010*25.871mmNmmNAN故所选截面适合。3．斜腹杆（1）、端斜杆a－B杆件轴力：N=-458.81KN，计算长度：mmllyx241300[键入文字][键入文字]第10页因为yxll00，故采用不等肢角钢，长肢相并，使yxii，如图4。图4长肢相并选用2∟125×80×10，则：A=2×19.7＝39.4cm2，xi=3.98cm，yi=3.39cm15063.608.3924130xxxil15018.719.3324130yyyil由48.1480241348.048.081080202bltby，所以xyyzyyyztlb，且15064.761024138009.1118.7109.1122422042故由yz按b类查表得710.0