本科生课程设计题目：单层厂房梯型钢屋架课程设计学院建筑工程学院专业 土木工程学号2012451004姓名李朋朋指导教师 迎2015年7月6日一、题目27m x 90m跨厂房普通钢屋架设计二、课程设计目的通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置、受力特点和构造要求等；综合应用钢结构的材料、 连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行钢屋架的设计计算。三、课程设计设计资料某车间跨度为27m厂房总长度90m柱距6m车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车，工作温度高于-20 C,无 侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m;采用1.5 X 6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，II级防水， 卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端较支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400x 400mm屋面积灰荷载为0.4kN/讹，屋面活荷载为0.6kN/讹，雪荷载为0.4kN/讹，风荷载为0.45 kN/。混凝土强度等级为 C25,屋架采用的钢 材为Q235B钢，焊条为E43型。四、屋架形式和几何尺寸屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无楝屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度i= 1/10屋架计算跨度 1。=1-2 150 =27000 -2 150 = 26700 mm。屋架端部高度取：H=18O0mm。H =H0 上 i =1800 26700/2 0.1 = 3135 ： 3150mm跨中高度： 0 2。屋架高跨比：旦=迺=上。l26700 8.0屋架跨中起拱f = l / 500 = 54mm,取50 mm为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为1.5m,屋架几何尺寸如下图所示27米跨屋架几何尺寸五、屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一 开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆， 其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆。GG1C32U5C4o600006o600Tsoooln寸 Doln寸 oom 寸-00早009 寸os寸 vr;s-LG2GG2LG2GG12T7oc?LG2xS GWJ-22 GWJ-1X7GG2KGG2LG2IJG2GG1率G3、GG1Lw2LG z言zw屋架支撑布置图符号说明：GWJ-（钢屋架）；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）六、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算，故取屋面活荷载0.7kN/ m2进行计算屋架沿水平投影面积分布的白重（包括支撑）按经验公式g = （0.12+0.011L）kN/m 2计算，跨度L单位为m0.4kN/m2（1）永久荷载标准值（荷载一）改性沥青防水层20厚1:2.5水泥砂浆找平层0.4kN/m280厚泡沫混凝土保温层0.48kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m2悬挂管道0.10N/m2屋架和支撑白重为(0.120+0.011L ) kN/m23.197kN/（2）可变荷载标准值基本风压:0.35kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑）0.45kN/m2积灰荷载不上人屋面活荷载0.6kN/m2 0.7kN/m2（可变荷载可按水平投影面积计算）永久荷载设计值1.2 X 3.197=3.8364 kN/ nf （由可变荷载控制）可变荷载设计值1.4 X （0.6+0.7）=1.82kN/ m2（3）荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况:组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F =(3.8364 1.82) 1.5 6 =5.91kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F 3.8364 1.534.53kN半跨节点可变荷载：6=1.82 1.5 6=16.380组合三 全跨屋架(包括支撑)白重+半跨屋面板白重+ 半跨屋面活荷载全跨节点屋架白重：孔=.417 x 1 .2、1 .5 x 6 = 4.5kN半跨节点屋面板白重及活荷载：F4 =(1.4 X1.2 + 0.7 X1.4) X1.5 X6 = 23.94 kN组合一，组合二为使用阶段荷载情况，组合三为施工阶段荷载情况。七、内力计算由电算法先解得F=1的桁架各杆的内力系数(F=1作用于全跨，左半垮和右半跨)，然后求出各种荷载情况下的内 力进行组合，计算结果见表一。表内三种组合：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工 过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。屋架杆件内力组合表杆件名 称内力系数(F=1)内力组合值计算杆内力(kN)全跨左半跨右半跨第一种组合FX第二种组合第三种组合FiX +F2XFiX +F2XF3X+ F4XF3X+ F4X上 弦AB000000000.0BC-9.97-7.19-2.79-507.6-462.0-390.0-217.0-111.7-507.6CD-9.97-7.19-2.79-507.6F -462.0-390.0 1-217.0-111.7-507.6DE-15.8-10.75-5.06-804.4-721.7-628.5-324.1-192.2-804.4EF-16.38-11.33-5.06-833.9-751.2-648.5-345.0-194.9-833.9FG-16.38-11.33-5.06-833.9F-751.2-648.5 1-345.0-194.9-833.9GH-18.67-11.05-7.62-848.7-833.0-769.5-348.6-266.4-848.7HI-19.17-11.05-7.62-975.9-850.3-786.8-350.8-268.7-975.9IJ-19.17-11.54-7.62-975.9-851.0-786.8 1-362.5-268.7-975.9 1下弦ab5.363.961.41272.9249.9208.2118.957.9272.9bc13.319.343.97677.6612.6524.6283.5154.9677.6cd18.2411.426.82928.6816.9741.6 1355.5245.4928.6 1de17.818.98.9906.7760.8760.8293.2293.2906.7斜腹杆aB-10.05-7.42-2.63-511.6-468.6-390.1-222.9-108.2-511.6Bb7.955.572.38404.7365.8313.5169.192.8404.7bD-6.47-4.18-2.29-329.4-291.9-260.9-129.2-83.9-329.4Dc4.612.592.02234.7201.6192.382.769.1234.7cf-3.5-1.01-2.49-178.21-137.4-161.6-39.9-75.4-178.2fG-2.69-0.21-2.49-136.9F-96.3-133.7-17.1-71.7-136.9Ef0.730.73037.237.225.220.83.337.2Gd0.72-0.931.6636.79.652.1-19.043.0-19.052.1 二dg1.153.13-1.9758.591.07.480.1-42.0-42.091.0gJ1.893.87-1.9796.2128.733.0101.2-38.7-38.7 了128.7Hg0.670.67034.134.123.119.13.034.1竖杆Aa-0.5-0.50-25.5-25.5-17.3-14.22-2.3-25.5Cb-1-10-50.91-50.91-34.5-28.4-4.5-50.91Ec-1.5-1.50-76.4-76.4-51.8-42.7-6.8-76.4Ff-1-10-50.91-50.9-34.5-28.4-4.5-50.91Hd-1.5-1.50-76.4-76.4-51.8-42.7-6.8-76.4Ig-1-10-50.91P-50.9-34.5-28.4-4.5-50.91Je000000000注：表内负责表示压力；正值表示拉力八、杆件设计1.上弦杆整个上弦采用等截面，按HI、IJ杆件的最大设计内力设计。N= -975.9kN上弦杆计算长度:在屋架平面内：为节间轴线长度Lx = l0 = 1508mm在屋架平面外：本屋架为无楝体系，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1 oy为支撑点间的距离，即1oy= 1507 2 1508= 4522mm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。腹杆最大内力N=-511.6 kN，查表得，中间节点板厚度选用12mm支座节