钢结构屋盖设计.docx
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钢结构屋盖设计.docx
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钢结构屋盖设计
建筑工程学院
《钢结构原理与设计》课程设计
所选题号:
跨度:
21m,材料:
Q235,雪荷载:
0.72KN/m2,
保温荷载:
0.65KN/m2
系 (院):
姓 名:
学 号:
专 业:
年 级:
完成日期:
目 录
1.设计资料…………………………………………………………………………………………1
2.2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置………………………………………………………………1
3.3、荷载和内力计算…………………………………………………………………………………1
4.3.1荷载计算……………………………………………………………………………………1
5.3.2荷载组合……………………………………………………………………………………2
6.3.3内力计算……………………………………………………………………………………3
7.4、杆件截面计算……………………………………………………………………………………3
8.4.1上弦…………………………………………………………………………………………3
9.4.2下弦…………………………………………………………………………………………4
10.4.3斜腹杆B-a…………………………………………………………………………………4
11.4.4斜腹杆B-b…………………………………………………………………………………5
12.4.5斜腹杆C-b…………………………………………………………………………………5
13.5、节点设计…………………………………………………………………………………………6
14. 5.1下弦节点……………………………………………………………………………………6
15.5.2上弦节点……………………………………………………………………………………6
16.5.3屋脊节点……………………………………………………………………………………9
17.5.4支座节点…………………………………………………………………………………10
18.6、参考资料………………………………………………………………………………………12
1、设计资料
某厂房总长度102m,横向跨度21m,纵向柱距6m。
1.结构形式:
钢筋混凝土柱,梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30,屋面坡度i=1/10;L为屋架跨度,。
地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为7度,设计地震基本加速度为0.1g,二类场地。
屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150/30t(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、焊条为:
用Q235钢,焊条为E43型。
3.屋盖结构及荷载:
无檩体系:
采用1..5×6.0m预应力混凝土屋板(考虑屋面板起系杆作用)
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
为单位;
②屋面活荷载:
施工活荷载标准值为0.7
,雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.72
,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0.6
,
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 0.4
水泥砂浆找平层 0.4
保温层 0.65
一毡二油隔气层 0.05
水泥砂浆找平层 0.3
预应力混凝土屋面板 1.45
悬挂管道 0.10
屋架和支撑自重 0.12+0.011L=0.12+0.011×21=0.35
恒荷载总和 3.7
活荷载(或雪荷载) 0.72
积灰荷载 0.6
可变荷载总和 1.32
屋面坡度不大,对荷载影响小,未予考虑。
风荷载对屋面为吸力,重屋盖可不考虑。
(2)可变荷载:
施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为0.72kN/m2,施工活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值;积灰荷载按附表取0.6kN/m2。
因活荷载大于雪荷载,故可变荷载取0.72+0.6=1.32kN/m2
恒荷载分项系数取1.2,则有
当kN/m2,恒荷载分项系数取1.35时则为5.00kN/m2。
活荷载分项系数取1.4,则有
kN/m2。
由于组合值4.44+1.85=6.29kN/m2>5.00+0.72×0.72+0.35×0.6=5.71kN/m2故可知道恒荷载不起控制作用。
(3)荷载计算
节点竖向荷载的计算面积取1.5m×6m,
故恒载作用下的竖向荷载为:
4.44×1.5×6=39.96kN
故活载作用下的竖向荷载为:
1.85×1.5×6=16.65kN
2结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示
图一:
21米跨梯形屋架几何尺寸
图二:
21米跨梯形屋架全跨单位荷载作用下各杆的间的内力值
(4)荷载组合
此例由于活荷载大于雪荷载,故只需考虑恒载与活载的组合。
这种组合分全跨活荷载与半跨活荷两种情形。
将组合的结果列于下表一(表中内力系数可参考附表)
屋架内力组合表 表一
杆件
内力系数
单项荷载内力
内力组合
不利组合
恒载
活载
全跨
半跨
全跨
半跨
恒+全
恒+半
上弦杆
AB
0
0
0
0
0
0
0
0
A’B’
0
0
0
0
0
0
0
0
BC
-7.472
-5.31
-298.581
-124.409
-88.412
-422.99
-386.993
-422.99
B’C’
-7.472
-2.162
-298.581
-124.409
-35.997
-422.99
-334.587
-422.99
CD
-7.472
-5.31
-298.581
-124.409
-88.412
-422.99
-386.993
-422.99
C’D’
-7.472
-2.162
-298.581
-124.409
-35.997
-422.99
-334.587
-422.99
DE
-11.262
-7.339
-450.030
-187.512
-122.194
-637.542
-572.224
-637.542
D’E’
-11.262
-3.923
-450.030
-187.512
-65.318
-637.542
-515.348
-637.542
EF
-11.262
-7.339
-450.030
-187.512
-122.194
-637.542
-572.224
-637.542
E’F’
-11.262
-3.923
-450.030
-187.512
-65.318
-637.542
-515.348
-637.542
FG
-12.18
-6.861
-486.713
-202.797
-114.236
-689.510
-600.949
-689.510
F’G’
-12.18
-5.319
-486.713
-202.797
-88.561
-689.510
-575.274
-689.510
GH
-12.18
-6.861
-486.713
-202.797
-114.236
-689.510
-600.949
-689.510
G’H’
-12.18
-5.319
-486.713
-202.797
-88.561
-689.510
-575.274
-689.510
下弦杆
ac
4.1
3.01
163.836
68.265
50.117
232.101
213.953
232.101
ce
9.744
6.663
389.370
162.238
110.939
551.608
500.309
551.608
eg
11.962
7.326
478.002
199.167
121.978
677.169
699.980
699.980
gg’
11.768
5.884
470.249
195.937
97.969
666.186
568.218
666.186
g’e’
11.962
4.636
478.002
199.167
77.189
677.169
555.191
677.169
e’c’
9.744
3.081
389.370
162.238
51.299
551.608
440.669
551.608
c’a’
4.1
1.09
163.836
68.265
18.149
232.101
181.985
232.101
斜腹杆
Ba
-7.684
-5.641
-307.053
-225.414
-93.923
-532.467
-400.976
-532.467
B’a’
-7.684
-2.043
-307.053
-225.414
-34.016
-532.467
-341.069
-532.467
Bc
5.808
3.96
232.088
158.242
65.934
390.330
298.022
390.330
B’c’
5.808
1.848
232.088
158.242
30.769
390.330
262.857
390.330
Dc
-4.409
-2.663
-176.184
-73.410
-44.339
-249.594
-220.523
-249.594
D’c’
-4.409
-1.776
-176.184
-73.410
-29.570
-249.594
-205.754
-249.594
De
2.792
1.222
111.568
46.487
20.346
158.055
131.914
158.055
D’e’
2.792
1.57
111.568
46.487
26.141
158.055
137.709
158.055
Fe
-1.572
-0.047
-62.817
-26.174
-0.783
-88.991
-63.600
-88.991
F’e’
-1.572
-1.525
-62.817
-26.174
-25.391
-88.991
-88.208
-88.991
Fg
0.328
-1.039
13.107
5.461
-17.299
18.568
-4.192
18.568
F’g’
0.328
1.367
13.107
5.461
22.761
18.568
35.868
35.868
Hg
0.713
1.913
28.491
11.871
31.851
40.362
60.342
60.342
H’g’
0.713
-1.200
28.491
11.871
-19.980
40.362
8.511
40.362
竖杆
Aa
-0.5
-0.5
-19.98
-8.325
-8.325
-28.305
-28.305
-28.305
A’a’
-0.5
0
-19.98
-8.325
0
-28.305
-19.98
-28.305
Cc
-1
-1
-39.96
-16.65
-16.65
-79.920
-56.610
-79.920
C’c’
-1
0
-39.96
-16.65
0
-79.920
-39.96
-79.920
Ee
-1
-1
-39.96
-16.65
-16.65
-79.920
-56.610
-79.920
E’e’
-1
0
-39.96
-16.65
0
-79.920
-39.96
-79.920
Gg
-1
-1
-39.96
-16.65
-16.65
-79.920
-56.610
-79.920
G’g’
-1
0
-39.96
-16.65
0
-79.920
-39.96
-79.920
(2)荷载组合
一般考虑全跨荷载,对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载,此处在设计杆件截面时,将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压感控制其长细比,不必考虑半跨荷载作用情况,只计算全跨满荷载时的杆件内力。
节点荷载设计值:
按可变荷载效应控制组合:
Fd=(1.2×3.7+1.4×0.72+1.4×0.9×0.6)×1.5×6=55.9KN
其中,永久荷载,荷载分项系数γQ1=1.2;
屋面活荷载或雪荷载,荷载分项系数γQ1=1.4;
组合系数
;
积灰荷载,γQ2=1.4,
。
按永久荷载效应效应控制的组合:
Fd=(1.35×3.7+1.4×0.72×0.7+1.4×0.9×0.6)×1.5×6
=58.1KN
其中,永久荷载,荷载分项系数γG=1.35;
屋面活荷载或雪荷载,荷载分项系数γQ1=1.4;
组合系数
;
积灰荷载,γQ2=1.4,
。
故结点荷载取为58.1KN,支座反力为Rd=7Fd=406.7KN。
(3)内力计算
图解法解除全跨荷载作用下屋架的内力。
其内力设计值如图
所示。
(4)截面选择
4、截面选择
腹杆最大内力为-532.467kN,选用中间节点板厚度为t=8mm,支座节点板厚度12mm。
上弦杆屋架平面内取节点中心间轴线长度
屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化取值
截面选择:
由于
,选用不等边角钢,短边相连。
设
,查表知为b类截面,查附表(b类截面轴心受压构件的稳定系数
)得
。
计算内力设计值:
N=-689.51
需要的截面特性:
根据需要的A、
、
查型钢表选用2∠125×80×12不等边角钢,短边相连,
截面特性:
A=
mm2,
=22.4mm,
=61.5mm
截面验算:
满足长细比要求,因
,由
=67.30查附表
满足要求。
3.下弦杆
整个下弦杆不改变截面,按下弦杆eg的最大计算内力设计值,按轴心受拉构件设计截面。
计算内力设计值:
N=699.98KN
计算长度:
截面选择:
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- 钢结构 设计