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钢结构课程设计班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 2012年 12 月 9 日梯形钢屋架课程设计一、设计资料(1) 题号61,屋面坡度1:16,跨度21m,长度96m,地点:上海,基本风压:0.20kN/m,基本雪压:0.55 kN/m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车,轨顶标高为8.5m。(2) 采用1.5m6m预应力混凝土大型屋面板,80mm厚泡沫混凝土保护层,卷材屋面,屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值0.7kPa,血荷载标准值为0.55 kN/m,积灰荷载标准值为0.6 kN/m。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为400mm400mm。(3) 混凝土采用C20,钢筋采用Q235B级,焊条采用E43型。(4) 屋架计算跨度:=21m-20.15m=20.7m(5) 跨中及端部高度:采用无檩体系屋盖方案,缓坡梯形屋架,取屋架在21m轴线处的端部高度。屋架跨中起拱按考虑,取60mm。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图:梯形钢屋架支撑布置如下图:1、 荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现,计算时取较大值进行计算,故取屋面活荷载0.7 kN/m进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式计算,跨度单位为米(m)。荷载计算表如下:荷载名称标准值(kN/m)设计值(kN/m)预应力混凝土大型屋面板1.41.41.35=1.89三毡四油防水层0.40.41.35=0.54找平层(厚20mm)0.220=0.40.41.35=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.086=0.480.481.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011030=0.450.451.35=0.608管道荷载0.10.11.35=0.135永久荷载总和3.234.361屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载0.60.61.4=0.84可变荷载总和0.31.82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:(2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载:半跨节点可变荷载:(3)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:半跨接点屋面板自重及活荷载:(1)、(2)为使用节点荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。4、内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:由数解法解得F=1时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).然后进行组合,如下表:杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN)全跨左半跨右半跨F1+F2F1F2F3F4F3F4上弦AB000000000BC、CD-11.29-8.46-3.46-628.05141-581.69601-499.79601-258.9589-142.4089-628.15141DE、EF-18.19-13.05-6.28-1011.8915-927.69831-816.80571-403.6948-245.8861-628.05141FG、GH-21.58-14.61-8.52-1200.4738-1086.30522-986.55102-458.6017-316.6438-1011.8915HI-22.43-13.98-10.33-1247.7585-1109.34747-1049.5605-448.5659-363.4844-1200.4738IJ、JK-22.9-14.45-10.33-1273.9041-1135.4931-1068.0075-462.0925-366.0553-1247.7585下弦ab6.024.61.75334.88658311.62698264.94398140.155473.7219334.88658bc15.1811.154.93844.44822778.43682676.55322342.9411197.9529844.44822cd20.1414.077.421120.368061020.94146912.01446438.1375283.1261120.36806de22.1514.459.421232.182351106.056351023.66495457.99340.74071232.18235ef21.311.6611.771184.89771026.99451028.7963388.3056390.86971184.8977斜腹杆aB-11.32-8.63-3.28-629.72028-585.65808-498.02508-263.0857-138.3772-629.72028Bb9.056.642.95503.44245463.96665403.52445204.2819118.268503.44245bD-7.56-5.23-2.85-420.55524-382.38984-343.40544-163.2645-107.7867-420.55524Dc5.553.52.51308.74095275.16195258.94575111.943588.8666308.74095cF-4.27-2.27-2.45-237.53583-204.77583-207.72423-76.2706-80.4664-237.53583Fd2.740.952.18152.42346123.10326143.2506637.132365.8036152.42346dH-1.570.19-2.14-87.33753-58.50873-96.67413-4.159-58.4713-96.67413He0.36-1.231.9420.02644-6.0177645.90684-26.702147.190647.1906-26.7021eg1.563.44-2.386.78124117.5756423.5544488.7196-45.0798117.57564-45.0798gK2.284.16-2.3126.83412157.6285251.81372109.4412-41.1414157.62852-41.1414gI0.650.65036.1588536.1588525.5118518.7073.555536.15885Aa-0.5-0.50-27.8145-27.8145-19.6245-14.39-2.735-27.8145竖杆Cb、Ec-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Gd-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Jg-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Ie-1.5-1.50-83.4435-83.4435-58.8735-43.17-8.205-83.4435Kf0.170.090.099.456938.146538.146533.02783.02789.456935、 杆件设计(1) 上弦杆整个上弦采用等截面,按IJ、JK杆件的最大设计内力设计,即 N= -1247.76kN上弦杆计算长度:屋架平面内:为节间轴线长度,即屋架平面外:由于屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况,取为支撑点间的距离,即=31.508=4.524m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:腹杆最大内力N= -629.72kN,查表得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,得(由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类),则需要的截面积为:需要的回转半径: 根据需要A、查角钢表,选用218011014,肢背间距a=12mm,则:A=7800,=30.8mm,=88.0mm验算: 由于=150,所以满足细长比要求。 因为,只需求,查表得=0.847,则故所选截面符合要求。(2) 下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算. N=1232.18kN,(因跨中有通长系杆),所需截面为:选用218011012,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图 故所选截面符合要求。(3) 端斜杆aB杆件轴力: N= -629.72kN计算长度: 因为,故采用不等肢角钢,长肢相并,使.选用21409010,则 A=44.6cm, 因为,只需要求,查表得0.764,则所以所选截面符合要求。(4)腹杆此杆可在g点处不断开,采用通杆。最大拉力: 最大压力: 在桁架平面内的计算长度取节点中心间距,在桁架平面外的计算长度:选用2635,查表有:因,只需求,查表得=0.31,则符合要求(5)竖杆由于杆件内力较小,按选择,则需要的回转半径为查型钢表,选截面的和较上述计算的和略大。选用2635,其几何特征为因,只需求,查表得=0.38,则符合要求。其余各杆见下表:杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(
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